摘 要：密碼編碼學(xué)研究的主要內(nèi)容是如何對信息進(jìn)行加密，實(shí)現(xiàn)隱藏信息的目的，研究核心是如何認(rèn)證和保密信息。本文將就密碼學(xué)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全中的運(yùn)用展開探討。

關(guān)鍵詞：密碼學(xué)；計(jì)算機(jī)安全；系統(tǒng)安全

中圖分類號(hào)：TP393.08

信息安全是一個(gè)簡單的詞語，但是包含了多方面的內(nèi)容。對于我們來說，密碼就像另一個(gè)身份證，讓我們自由的使用計(jì)算機(jī)，在信息海洋里暢游，通過密碼，計(jì)算機(jī)才能證明使用者的合法性。我們也可以使用密碼加密自己的信息，防止隱私和信息泄露。通常我們使用密碼就是將信息變?yōu)閿_碼，解密就是將這些擾碼還原為信息，而陌生人是無法將擾碼還原為信息的，相應(yīng)的也就保障了計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)安全。

1 密碼學(xué)概述

研究破譯密碼和編譯密碼的技術(shù)是密碼學(xué)的主要內(nèi)容，研究密碼的客觀變化規(guī)律，應(yīng)用在密碼破譯方面，就是破譯密碼學(xué)；而將變化規(guī)律應(yīng)用在密碼編制上，保護(hù)計(jì)算機(jī)信息，就是編制密碼學(xué)。密碼學(xué)包含了破譯密碼學(xué)和編制密碼學(xué)兩個(gè)方面，這兩個(gè)方面聯(lián)系緊密，相輔相成。密碼體制主要包含兩個(gè)方面，即非對稱密匙密碼體制和對稱密匙密碼體制，在不了解雙方信息的情況下，非對稱密碼體制的解密密鑰和加密密鑰是無法通過計(jì)算得到的，所以這種體制不要求雙方有相同的密鑰；而對稱體制下的加密雙方需要有同樣的密鑰。密碼學(xué)除了在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全方面有應(yīng)用外，在設(shè)計(jì)安全協(xié)議和安全管理方面同樣應(yīng)用廣泛。

2 密碼學(xué)的種類和功能分析

下面將從種類和功能分析在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全中運(yùn)用的密碼學(xué)：

2.1 種類

要保證密碼學(xué)的安全應(yīng)用，就需要同時(shí)保證密碼學(xué)本身的數(shù)學(xué)算法安全和在實(shí)際應(yīng)用中的安全，而隨著計(jì)算機(jī)日新月異的發(fā)展，密碼分析技術(shù)不斷提高，攻擊手段也日漸多樣化，這就要求我們更新密碼算法，彌補(bǔ)以前密碼算法中的漏洞。現(xiàn)今中的信息密碼學(xué)算法主要包括以下幾種，即離線、在線密碼學(xué)，身份密碼學(xué)、密鑰托管問題和代理密碼學(xué)等。離線密碼學(xué)和在線密碼學(xué)主要是為了彌補(bǔ)非對稱密碼效率較低的問題而創(chuàng)設(shè)的，實(shí)際上是將密碼分為離線執(zhí)行和在線執(zhí)行兩個(gè)階段。離線階段的計(jì)算量較大，耗費(fèi)時(shí)間也較多，所以一般提前執(zhí)行，相對的在線階段的計(jì)算量較?。簧矸菝艽a學(xué)一般是將用戶的郵箱地址、姓名作為公鑰，通過特定的生成器計(jì)算得到相應(yīng)的私鑰；密鑰托管的主要應(yīng)用在授權(quán)第三方以及政府實(shí)體的明文信息保護(hù)上；代理密碼學(xué)包括兩個(gè)方面，即代理密碼系統(tǒng)和代理簽名，主要功能是進(jìn)行代理解密和代理簽名。

2.2 功能

在一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全中，密碼學(xué)主要用來偽裝信息，保護(hù)計(jì)算機(jī)用戶的隱私，用來偽裝的方式一般仍是信息形式，這樣，未被計(jì)算機(jī)使用者授權(quán)的用戶，就無法訪問用戶計(jì)算機(jī)中的信息。密碼學(xué)的特性有幾種，分別為“報(bào)文完整性”、“鑒別性”和“機(jī)密性”，其中報(bào)文完成性是指在信息未被改變的情況下，接收方和發(fā)送方雙方都可以證實(shí)對方的信息；鑒別性是指接收方和發(fā)送方可以證明對方的身份，防止第三方仿冒；機(jī)密性是指竊聽者即使截獲了信息，也無法了解信息的真實(shí)內(nèi)容，只有信息的接收方和發(fā)送方能知曉。

3 運(yùn)用密碼學(xué)加密數(shù)據(jù)的方式

密碼學(xué)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全中的運(yùn)用很廣泛，下面將對數(shù)據(jù)的加密方式進(jìn)行過分析。第一種是鏈路加密方式，這種方式主要是通過特殊的方式，使某條鏈路中傳播的信息可以解密和加密。但是這條鏈路中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，都需要分析密碼和編譯密碼的設(shè)備，通過這種方式，信息能夠很便捷的在鏈路中傳輸。但是值得注意的是，若鏈路中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)未加密，那么整條鏈路都是缺乏安全性的，所以，這種加密方式在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全中使用不是很多，但是仍然有一定的使用價(jià)值。這種方式比較繁瑣，因?yàn)橐獋鬏斝畔?，必須發(fā)送方和接收方設(shè)備同時(shí)進(jìn)行，這會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸關(guān)系變得更加復(fù)雜。

圖1 計(jì)算機(jī)密碼攻擊機(jī)制

第二種加密方式是節(jié)點(diǎn)加密，上面所述的鏈路加密和節(jié)點(diǎn)加密有一定相似之處，相對于節(jié)點(diǎn)加密來說，鏈路加密的安全性有一定欠缺。節(jié)點(diǎn)加密的原理是信息傳輸中，通過節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息的解密再加密，由于節(jié)點(diǎn)加密的這種方式，導(dǎo)致信息在傳輸過程中其實(shí)是可見的。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全方面，使用這種加密需要在安全環(huán)境下進(jìn)行，并且信息在傳輸之前就需要先加密一次，但是這種方式的一個(gè)缺點(diǎn)就是信息是以明文的形式存在的，容易受到外界攻擊，危害計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全。

第三種加密方式是端端加密，通過分析以及和上述兩種加密方式進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)，端端加密的安全性更高，因?yàn)槭褂眠@種加密方式，每個(gè)用戶都使用獨(dú)立的通道進(jìn)行信息傳輸，而且信息傳輸需要密鑰加密，而隨著用戶數(shù)量的增多，相應(yīng)的密鑰數(shù)量也會(huì)增多，雖然安全性得到了保證，但是網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)會(huì)變得很重，所以，這種方式較為適用于單個(gè)用戶之間的信息傳輸。

4 密碼學(xué)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全中的運(yùn)用分析

4.1 非對稱加密

現(xiàn)今的非對稱加密技術(shù)需要“私鑰”和“公鑰”，顧名思義，“私鑰”由用戶自己掌握而“公鑰”是公開的。應(yīng)用比較廣泛的非對稱加密方法是ISA體制，具體流程是先用不同的編碼標(biāo)記密鑰中的字母，用n來表示一個(gè)足夠大的數(shù)字，p×q=n（p和q均為大素?cái)?shù)），然后用（p-1）×（q-1）和k互素，數(shù)字k就是用來加密的密鑰。如果要得到解密密鑰，首先將字母分組，然后將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為整數(shù)，進(jìn)行k次方計(jì)算最后用n的模計(jì)算，得到的就是解密密鑰。

4.2 對稱加密

這種方式需要接收方和發(fā)送方有相同的密鑰，在密鑰不被泄漏的情況下，這種傳輸方式比較安全，現(xiàn)今流行的對稱加密技術(shù)有DES等。

密碼學(xué)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全中有重要應(yīng)用，運(yùn)用密碼學(xué)不僅能讓計(jì)算機(jī)為我們提供服務(wù)，還能解決很多問題。將對稱加密技術(shù)和非對稱加密技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全中，雙方需要密鑰才能知曉信息內(nèi)容，保證了信息安全和用戶隱私安全。我們還可以使用密碼學(xué)來檢測計(jì)算機(jī)中的病毒，防止計(jì)算機(jī)受到病毒危害，泄漏信息或者陷入癱瘓。

圖2 加密方式圖解

5 結(jié)束語

綜上，可以看到，我們可以選取多種方式，來加密和解密計(jì)算機(jī)傳遞的信息，保證了信息安全，防止計(jì)算機(jī)受到侵害，但是密碼學(xué)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全中的運(yùn)用仍然有較大的發(fā)展空間，我們應(yīng)加大研究力度，讓密碼學(xué)更好的為我們服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢文彬.簡述密碼學(xué)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全中的運(yùn)用[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2012（09）：138.

[2]王潮，張煥國.加拿大商用量子計(jì)算機(jī)對密碼學(xué)的影響[J].信息安全與通信保密，2012（02）：31.

[3]傅曉霞.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全密碼學(xué)[J].價(jià)值工程，2011（32）：154.

作者單位：湖南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，長沙 410082