數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計算機安全管理中的應用

孟雅婷

(新疆師范大學,新疆 烏魯木齊 830054)

0 引言

信息技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的迅速發(fā)展,給人們的生活、工作、學習帶來了極大的方便。然而,在網(wǎng)絡環(huán)境下,網(wǎng)絡的互聯(lián)性、多樣性、開放性以及人們對網(wǎng)絡環(huán)境的疏忽,使得網(wǎng)絡環(huán)境中存在著諸多的安全性問題。將數(shù)據(jù)密碼技術(shù)引入到電腦的安全管理中,對于確保電腦資料的安全與保密,有著十分重要的作用。

計算機網(wǎng)絡技術(shù)在人們的生產(chǎn)、生活、學習中,電腦和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在其中起到了非常關(guān)鍵的作用。然而,計算機網(wǎng)絡技術(shù)在使用中,也存在一系列安全問題。這些問題不僅對電腦和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用產(chǎn)生了重大影響,甚至可能引發(fā)民眾的恐慌。因此,為了確保電腦和互聯(lián)網(wǎng)的安全性,必須采取適當?shù)陌踩胧?其中包括密碼技術(shù)的應用。通過采用有效的密碼技術(shù),可以保護電腦中個人和機密信息的安全性,有助于防止數(shù)據(jù)被不良分子竊取、濫用或篡改,保護用戶隱私和敏感信息不受侵犯。

1 數(shù)據(jù)加密技術(shù)概述

數(shù)據(jù)加密技術(shù)就是利用已有的密碼算法,將電腦中重要的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為帶有密鑰的信息,并用密鑰來保證電腦中的數(shù)據(jù)信息不被不法分子竊取?？萍嫉娘w速發(fā)展,對信息的保密也提出了更高要求。當前,采用最多的是節(jié)點加密、鏈路加密、端口加密。在采用資料密碼技術(shù)的產(chǎn)業(yè)中,最常用的就是金融業(yè)。資料的密碼學有兩大類:一類是對稱性密碼學,另一類是不對稱性密碼學。對稱加密技術(shù)也被稱為共享密鑰加密,它的加密方法包括:先進加密標準(AES)、國際數(shù)據(jù)加密算法(IDEA)和數(shù)據(jù)加密標準(DES)3種。二進制信息的密碼體制通常采用 DES密碼體制。在使用 DES算法時,首先將64比特的信息包成一組,再設定相應的口令。在采用對稱密碼技術(shù)時,消息資料的發(fā)送端與接收端在傳遞資料的全流程中均需經(jīng)過加密與解碼,且采用共用的密鑰,在密鑰未遺失的情況下,可保證資料在電腦上的安全。不對稱密碼技術(shù)也叫公鑰密碼,與對稱密碼技術(shù)有很大區(qū)別,它是指對數(shù)據(jù)信息通信的收件人和發(fā)送者進行加密和解密。其中,不對稱的密碼體制可以劃分為兩類:公共密碼體制和私人密碼體制。目前,隨著電腦技術(shù)的發(fā)展,還不能用公共密鑰來獲取私人密鑰,所以這種技術(shù)在電腦的有關(guān)的資料中是比較安全的[1]。

最近幾年,由于網(wǎng)絡上發(fā)生的一些重大網(wǎng)絡安全事件如信息泄露、勒索病毒等,網(wǎng)絡安全風險越來越多,使得網(wǎng)絡上的電腦安全性越來越受到重視。在信息系統(tǒng)中,信息的保密是一種非常有效的方法。當前,在計算機網(wǎng)絡的發(fā)展過程中,存在著一些問題。一是對數(shù)據(jù)資料的盜用?！皵?shù)據(jù)信息被盜”,是指在網(wǎng)絡上進行的數(shù)據(jù)傳送時,因為沒有進行高效的密碼操作而造成的數(shù)據(jù)信息被黑客攔截的情形。二是對數(shù)據(jù)進行了修改?；ヂ?lián)網(wǎng)是一個非常公開的環(huán)境,若是沒有適當?shù)拿艽a,那么在被黑客攻擊之后,很容易就會被修改。三是對已注冊的使用者進行偽造。而在這些數(shù)據(jù)被盜取和修改后,偽造數(shù)據(jù)就會入侵到對應的系統(tǒng)里。四是對數(shù)據(jù)進行了惡意篡改。有些黑客為了達到攻擊別人的目標而故意對別人的系統(tǒng)進行攻擊,致使資料的真實性、正確性受到損害,使其不能有效地使用。從上面提到的一些普遍存在的電腦安全問題可以發(fā)現(xiàn),在不使用資料密碼技術(shù)的情況下,資料信息的安全性將會遭到極大的危害。因此,我們需要對資料及信息進行密碼加密,來確保資料信息的安全性。

2 常見的幾種數(shù)據(jù)加密技術(shù)算法

數(shù)據(jù)加密技術(shù),主要是依靠密碼學,使用加密函數(shù)和加密密鑰,將電腦中的數(shù)據(jù)信息進行置換或移位,從而轉(zhuǎn)化為對別人沒有用處、沒有意義和不容易被別人閱讀的加密文件,再通過解碼函數(shù)和解密密鑰恢復原本的密文,保證數(shù)據(jù)信息的安全傳送。常用的資料密碼技術(shù)有四大類。

2.1 置換表算法

排列表格的演算方法是按照排列表格所相應的每個資料信息來排列表格上的某一資料片段,把檔案轉(zhuǎn)化為一份密碼檔案,讓偷盜者不能破譯,同時資料的使用者也能依據(jù)排列表格來破譯密碼檔案。排列表格的計算方法簡單,計算速度快。然而,當排列表格被竊取時,已被竊取的文檔中的信息就不能被竊取,所以排列表格的密碼學方法并不能保證其安全。

2.2 升級置換表算法

升級排列表算法是利用兩個或兩個以上的置換表,以假隨機的方法對電腦中的數(shù)據(jù)信息進行多次加密,從而提高了加密文件的解密難度。更新排列表的方法在一定的范圍內(nèi)可以保證電腦資料信息的安全,但也會減慢使用的速率[2]。

2.3 循環(huán)冗余校驗算法

所謂的循環(huán)冗余校驗算法,是由數(shù)據(jù)包、文件等數(shù)據(jù)信息構(gòu)成的16比特與32比特的校驗算法。只要有一個地方出錯,就會對整體的驗證結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。本方法是針對在電腦上進行的一種對信號進行檢測的方法。

2.4 XOR操作算法

XOR運算的實質(zhì)是數(shù)據(jù)信息的一種定位轉(zhuǎn)換方法,它是指對特定的數(shù)據(jù)信息進行位移,改變其方向,從而對特定的數(shù)據(jù)信息進行密碼處理。采用異或運算的方法將電腦內(nèi)的資料轉(zhuǎn)化為密碼,適合于比較復雜的電腦程式,且密碼等級高,破解困難。

3 影響計算機安全管理的主要因素和具體體現(xiàn)

3.1 計算機操作系統(tǒng)單一

目前,大多數(shù)電腦上都裝有微軟操作系統(tǒng),少數(shù)電腦上裝有 iOS與 Android。然而,微軟的電腦卻始終擁有最廣泛的用戶群,并且成了黑客和罪犯們的首要目標。因此,單一的系統(tǒng)缺陷可能會在較大范圍內(nèi)蔓延,造成整體的癱瘓,對電腦的使用造成極大的威脅。

3.2 木馬和病毒

網(wǎng)絡技術(shù)的迅速發(fā)展對電腦的流行起到了某種促進作用。家庭電腦多為信息查閱及休閑之用;在企業(yè)和機構(gòu)中,電腦的功能是搜集、處理數(shù)據(jù)信息和進行日常辦公。網(wǎng)絡技術(shù)給人類的生產(chǎn)和工作帶來了巨大的影響,但也帶來了不可忽視的潛在的安全風險。有資料表明:90%以上的電腦曾經(jīng)遭到了黑客的惡意攻擊;在因特網(wǎng)上,木馬和病毒會沿著文檔傳送給電腦的使用者,如果使用者觸摸到了被感染的電腦,那么電腦就會遭到嚴重的傷害,甚至會出現(xiàn)癱瘓的情況[3]。

3.3 數(shù)據(jù)

大多數(shù)的公司和機構(gòu)都會設置一個數(shù)據(jù)倉庫,并且會將自己的數(shù)據(jù)信息保存到一個數(shù)據(jù)倉庫中。由于數(shù)據(jù)庫自身的缺陷,使得數(shù)據(jù)庫自身也面臨著很多的安全問題,比如 SQL等。這種脆弱性讓黑客很容易找到資料庫記錄,并在資料庫中拷貝信息。在數(shù)據(jù)倉儲中,一旦發(fā)生了信息泄露,將會給個人和企業(yè)帶來巨大的損失。

3.4 網(wǎng)絡

黑客與病毒并存,黑客可以利用網(wǎng)絡的安全性,盜用電腦中寶貴的資料信息,對電腦造成嚴重的威脅與危害。這些“偽裝”成電腦的安全程序,利用網(wǎng)絡進行非法拷貝與傳播,竊走使用者的私人資料。網(wǎng)絡攻擊會給電腦的應用帶來很大的危害。

4 數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計算機安全管理中的應用

4.1 在電子商務中的應用

隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡技術(shù)已經(jīng)逐步進入到了人們的生活中,并徹底地顛覆了人們的傳統(tǒng)購物模式。隨著電子商務的興起,我國許多公司進入了世界范圍。然而,伴隨著電子商務的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡的安全性也日益突出。數(shù)據(jù)資料的遺失,不僅會造成公司財務上的損失,而且還會對使用者的生命及財產(chǎn)造成嚴重的威脅。因此,在電子交易中使用數(shù)據(jù)密碼是很有必要的。在此基礎上,一種基于網(wǎng)絡的通信技術(shù),即網(wǎng)絡通信技術(shù)被提了出來。用數(shù)碼簽章及簽字等方式對電腦進行密碼處理,以保證其安全性[4]。

4.2 在虛擬網(wǎng)絡中的應用

目前,我國的一些企事業(yè)單位普遍采用了虛擬網(wǎng)絡技術(shù),并且大多數(shù)都已建立了自己的內(nèi)部網(wǎng)絡。在企業(yè)間和企業(yè)內(nèi),為了達到數(shù)據(jù)和信息的共用,必須采用一條專門的線來連接本地的網(wǎng),而這條線的關(guān)鍵技術(shù)就是虛擬的私有網(wǎng)。在此基礎上,一種基于密鑰的加密算法被提出來了,即利用密鑰進行加密的方法。電子簽證已經(jīng)被越來越多的企業(yè)和個人所采用。

4.3 在金融行業(yè)中的應用

USBKey作為一種數(shù)字密碼技術(shù),在金融業(yè)的電子商務中得到了很好的運用,它能有效地保障網(wǎng)上的電子商務的安全。USBKey是一種用于銀行等金融組織的用戶終端,通過對用戶終端進行數(shù)據(jù)傳輸,從而達到保護用戶免受黑客、非法侵入及惡意破壞的目的。各大銀行都非常重視對其進行數(shù)據(jù)密碼處理,利用 USBKey來保證其在一個可靠的交易環(huán)境中進行交易。比如,員工在做特定的業(yè)務時,就必須使用 USBKey登錄到該業(yè)務。USBKey能夠讓使用者與使用者的資料信息進行自動比對,即便是有黑客或不法分子追蹤到了一個銀行職員的行動,因為該銀行的信息使用了 USBKey的資料密碼技術(shù),黑客也很難破解出有用的信息,因此才能確保使用者的財物安全[5]。

4.4 在密鑰保護中的應用

在信息系統(tǒng)中,以密碼為代表的信息系統(tǒng)采用了密碼體制。密鑰有各種表現(xiàn),其建立方法也是五花八門。該方案采用了私有和公開兩種方式,能夠?qū)ο到y(tǒng)進行安全性保障。公開密鑰與私人密鑰互相協(xié)作。私有密鑰具有隱蔽性、限制性等優(yōu)點,與公共密鑰結(jié)合在一起,能夠很好地保障數(shù)據(jù)的安全性。在傳送資料的過程中,首先要利用公開密鑰對資料進行密碼學處理,然后由資料接收者利用私有密鑰對資料進行解碼,以保證資料的安全傳送。目前,在管理、財務等領域,利用密碼技術(shù)對消息進行保密已經(jīng)成為一種不可避免的發(fā)展方向。

4.5 鏈路加密技術(shù)

采用鏈路密碼技術(shù),保證了數(shù)據(jù)和信息的安全傳遞。鏈路密碼技術(shù),從技術(shù)上來說,就是基于兩個網(wǎng)絡中的某個通信鏈路,為了保證數(shù)據(jù)和信息的安全而進行的一種密碼技術(shù)。對于所收到的消息,通常采用同樣的方法進行解碼。隨后在下一條鏈路上,利用密鑰對數(shù)據(jù)信息進行加密,最終完成了數(shù)據(jù)信息的傳送。在接收到輸出的消息時,通常通過不同的通信鏈路進行密碼加密,在傳送路徑上的結(jié)點,對該結(jié)點進行密碼加密。在鏈路上,數(shù)據(jù)通常是加了密碼的,可以將數(shù)據(jù)的起點和終點隱藏起來。

4.6 節(jié)點加密技術(shù)

利用應用節(jié)點加密技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳送,可以保證數(shù)據(jù)的安全性。通常來說,使用節(jié)點密碼和使用鏈路密碼是一樣的,都是通過使用通信鏈接來完成的。節(jié)點加密技術(shù)在進行數(shù)據(jù)傳遞時,許多數(shù)據(jù)信息都是比較透明的,而節(jié)點解密技術(shù)的存在也是以網(wǎng)絡節(jié)點的形式。在使用節(jié)點密碼技術(shù)時,通常是首先對數(shù)據(jù)信息進行解密,然后對不同的密鑰進行二次加密,從而保證了所有的節(jié)點在一個安全的環(huán)境下。

4.7 端到端加密技術(shù)

端到端密碼技術(shù)通常是從數(shù)據(jù)源點到數(shù)據(jù)目的地進行的一種密碼技術(shù),而數(shù)據(jù)信息通常都是以密文的方式進行的。端到端的密碼技術(shù),其在具體的使用中,通常會先于終端到達數(shù)據(jù)要點。它通常以密文的方式出現(xiàn)在網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)信息的傳遞中。端到端密碼技術(shù)通常具有良好的安全性,其價格也比較便宜,其結(jié)構(gòu)簡單,可以有效地進行數(shù)據(jù)信息的保護。通常來說,端到端加密技術(shù)能夠?qū)Ω鱾€文件進行獨立的加密。因此,如果在加密的時候,其中一個文件發(fā)生了問題,不會給其他的數(shù)據(jù)帶來太大的沖擊。

4.8 其他加密技術(shù)

資料加密工具為電腦的使用提供了保障,包括硬件加密、光盤加密、壓縮包加密解密等。硬件密碼是指對數(shù)據(jù)交流界面,例如計算機平行口及 USB接口等設置密碼,以保證電腦數(shù)據(jù)的安全性?，F(xiàn)在大多數(shù)軟件都是利用刻錄軟件來刻錄,很可能會被人偷走,所以需要對軟體進行密碼加密。一般來說,這種磁盤的密碼都是在特定的軟件接口中完成,可以只掃描磁盤而不被拷貝,從而能很好地避免磁盤內(nèi)信息被人竊取。在當前的電腦中,壓縮包加密是一種比較常見的資料加密技術(shù),ZIP與RAR2是最常見的兩種壓縮包資料,他們都具有密碼設定的能力,只能通過加密的口令來查看資料。同時,通過數(shù)據(jù)的壓縮,可以減少文件的體積,增加電腦的存儲容量。盡管大部分的密碼設定都很繁復,但還是會有攻擊者試圖破解密碼,危害電腦的安全性。在這樣的情形下,要做好對電腦資料的加密工作,以減少電腦資料受到的安全性風險。

5 數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計算機安全中的應用實踐

電腦運行時,軟體是最重要的,同時也是最脆弱的地方。數(shù)據(jù)密碼技術(shù)在程序中的運用,具體表現(xiàn)為:一是對加密的文件進行核實,如果在程序的運作中,發(fā)現(xiàn)了程序中的病毒,可以通過相應的手段來防止程序的任意傳播,從而確保程序的正常運作。二是采用數(shù)字密碼技術(shù),可以有效地減少計算機系統(tǒng)被攻破的可能性。

信息安全是信息安全領域的一個熱點問題。在進行網(wǎng)絡交易時,人們所使用的個人資料,如名字、手機、地址等,都會給使用者帶來很大的沖擊。因此,在進行信息交換時,充分利用信息保密技術(shù),加強信息交換的安全性,就顯得尤為重要。具體地說,在電子商務中使用的數(shù)字密碼技術(shù),其表現(xiàn)為如下:(1)基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字密碼系統(tǒng)存在著很大的風險性,如果遭到了襲擊,將會導致很多的信息被盜走,因此,需要利用數(shù)字密碼系統(tǒng)來增強系統(tǒng)的安全性能。(2)隨著 SET、SSL、數(shù)字簽名、安全協(xié)議、數(shù)字憑證等密碼技術(shù)的日益普及,對用戶資料和資料的安全保障得到了極大的加強。

在電腦中,網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫是一個非常關(guān)鍵的部件。目前,大部分網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的安全等級都只有C1和C2兩個等級。這兩個等級的安全等級都比較低,并且非常的脆弱。因此,在這些信息中,就需要使用數(shù)據(jù)加密技術(shù)。一是利用數(shù)據(jù)庫密碼技術(shù)來防止 PC終端對系統(tǒng)進行的破壞,從而增強系統(tǒng)運行的安全性;二是通過對數(shù)據(jù)進行密碼處理來防止數(shù)據(jù)泄漏,減少電腦軟件出現(xiàn)缺陷的概率,從而增強網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的安全。

在虛擬網(wǎng)絡中,使用數(shù)據(jù)密碼技術(shù)有著非常重大的意義,特別是隨著局部區(qū)域的建設和發(fā)展,工作的速度和品質(zhì)都得到了極大的提升。在虛擬網(wǎng)絡中,數(shù)據(jù)密碼技術(shù)的使用主要包含以下幾個領域。一是在信息傳遞過程中,在一個路由器上存儲一個虛擬的私有網(wǎng),對其進行密碼保護,從而推動信息安全。二是利用加密技術(shù)實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的加密處理,使用戶可以將加密處理后的數(shù)據(jù)進行再次處理,從而使用戶可以讀取這些加密后的數(shù)據(jù)和消息,增強了系統(tǒng)的安全性能。伴隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)的進一步發(fā)展,計算機網(wǎng)絡技術(shù)在人類的日常生產(chǎn)和工作中得到了更多的運用,隨之而來的在電腦的安全性方面,存在著數(shù)據(jù)信息被竊取、假冒授權(quán)用戶和數(shù)據(jù)信息被惡意破壞篡改等問題。因此,使用數(shù)據(jù)密碼技術(shù)是非常重要的,加強密鑰、數(shù)字簽名認證和數(shù)據(jù)密碼工具等數(shù)據(jù)密碼技術(shù)的運用,持續(xù)提升數(shù)據(jù)信息的安全性,為電腦網(wǎng)絡信息技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。

6 結(jié)語

隨著數(shù)字密碼技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字密碼技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運用于信息系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)密碼技術(shù)是一種現(xiàn)代的、新興的計算機安全防護技術(shù),它為眾多的電腦用戶提供了安全可靠的電腦操作環(huán)境,從而確保了電腦的安全性,減少了數(shù)據(jù)信息被破壞和攻擊的危險,極大地提高了電腦網(wǎng)絡的安全性。