張峰

（周口日?qǐng)?bào)社，河南 周口 466000）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中數(shù)據(jù)加密技術(shù)的應(yīng)用研究

張峰

（周口日?qǐng)?bào)社，河南 周口 466000）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已成為目前企業(yè)與個(gè)人處理信息、數(shù)據(jù)等的主要平臺(tái)之一。在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中，用戶可以建立私有專屬的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間，用來保存?zhèn)€人所需的文件和資料，方便在異地通過網(wǎng)絡(luò)獲取，省去了用戶攜帶儲(chǔ)存設(shè)備的麻煩和丟失儲(chǔ)存設(shè)備造成的困擾。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的關(guān)鍵因素之一就是安全問題，因此本文介紹了基于現(xiàn)代密碼體制的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密、基于屬性基的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密和基于并行計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密三種加密技術(shù)的應(yīng)用，這三種技術(shù)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中數(shù)據(jù)加密研究奠定了一定的基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全；數(shù)據(jù)加密技術(shù)；大數(shù)據(jù)；加密應(yīng)用

1．引言

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中，對(duì)于信息的存儲(chǔ)、傳播進(jìn)行加密，保證網(wǎng)絡(luò)用戶信息及數(shù)據(jù)的私有化和專屬化，提高信息和數(shù)據(jù)的保密性，是現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的重要內(nèi)容之一。經(jīng)過數(shù)據(jù)加密處理的數(shù)據(jù)，需要使用解密函數(shù)或者密鑰進(jìn)行轉(zhuǎn)化，再未獲得解密函數(shù)或者密鑰的情況下，數(shù)據(jù)讀取會(huì)出現(xiàn)亂碼或者是無法打開的結(jié)果。數(shù)據(jù)加密技術(shù)的運(yùn)用，能夠提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性，對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2．?dāng)?shù)據(jù)加密技術(shù)原理

隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的不斷增加，數(shù)據(jù)的種類也不斷增加，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源的利用與管理提出了更高的要求，同時(shí)也對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的加密管理、加密傳輸增加了一定的難度。原有的數(shù)據(jù)加密技術(shù)由于加密管理的數(shù)據(jù)類型較為單一，加密數(shù)據(jù)量較小，尚能暫時(shí)有效，但是就目前及將來而言，利用傳統(tǒng)的加密技術(shù)已經(jīng)無法完成對(duì)大數(shù)據(jù)、多類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效加密，因此，需要一種新的方式進(jìn)行加密管理。目前，我們常用的數(shù)據(jù)加密技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)采樣和分而治之兩個(gè)方面進(jìn)行加密管理。

2．1 數(shù)據(jù)采樣

數(shù)據(jù)采樣是對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并進(jìn)行加密的一種方式。數(shù)據(jù)采樣提取的數(shù)據(jù)具有一定的針對(duì)性、關(guān)鍵性和敏感性，在對(duì)這部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行加密時(shí)由于提取的數(shù)據(jù)量小，并且具有一定的方向性，因此在進(jìn)行加密時(shí)處理時(shí)間短、操作方便，但是其缺乏全面性，因此容易受到攻擊和破解。

2．2 分而治之

分而治之是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中需要加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)量上的劃分或者類型上的劃分，然后通過不同的計(jì)算機(jī)進(jìn)行分別加密的方式進(jìn)行處理，一方面能夠提高網(wǎng)絡(luò)加密的效率，另一方面能夠做到全面的整體加密。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密的模型圖如圖1所示：

圖1 數(shù)據(jù)加密通用模型

3．基于現(xiàn)代密碼體制的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)

3．1 現(xiàn)代密碼體制加密

現(xiàn)代密碼體制加密是將網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行二進(jìn)制處理，再通過密鑰設(shè)置進(jìn)行加密的技術(shù)，根據(jù)密鑰密碼的對(duì)稱性可分為對(duì)稱密碼和非對(duì)稱密碼兩種體制。對(duì)稱密碼體制是網(wǎng)絡(luò)通信的雙方同時(shí)共享相同的加密密鑰，在進(jìn)行傳遞時(shí)需要經(jīng)過雙方共同確定才能夠獲得傳輸和解密，具有一定的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)性。非對(duì)稱密碼體制中，由發(fā)送方提供公鑰和私鑰，其中公鑰是可由任意用戶訪問的數(shù)據(jù)，私鑰是由指定用戶訪問的數(shù)據(jù)，其代表為公鑰加密和橢圓曲線加密。

3．2 基于現(xiàn)代密碼體制的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用

目前，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的加密主要是對(duì)文本型數(shù)據(jù)進(jìn)行加密設(shè)計(jì)。隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的類型不斷變化，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)不斷增加，原有的文本數(shù)據(jù)加密技術(shù)已經(jīng)難以滿足實(shí)際的需要，因此，基于現(xiàn)代密碼體制的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用具有非常重要的實(shí)際價(jià)值。在面對(duì)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)形式，基于現(xiàn)代密碼體制的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)要將不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息挖掘和二進(jìn)制演算，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)和計(jì)算量大的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和提取，利用已經(jīng)建立的密碼體制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加密，符合網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)加密的需要。

4．基于屬性基的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)

4．1 屬性基加密

基于屬性基的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密是對(duì)數(shù)據(jù)的屬性、身份進(jìn)行的一種擴(kuò)展式加密方式，其采用的主要方法是密文政策基加密和密鑰政策基加密。密文政策基加密是將明文消息表示成為“與門”、“或門”、“非門”通過邏輯表達(dá)謂詞進(jìn)行加密。當(dāng)用戶需要獲取數(shù)據(jù)時(shí)需要滿足對(duì)應(yīng)屬性集合的密鑰要求才能夠進(jìn)行解密。密鑰政策基加密與密文政策基加密的方式不同，其是在系統(tǒng)內(nèi)將密文和屬性集合相對(duì)應(yīng)，當(dāng)用戶調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)，需要提供與其對(duì)應(yīng)的謂詞進(jìn)行解密。

4．2 基于屬性基的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)用戶需要設(shè)立不同的保密級(jí)別，基于屬性基的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)基于屬性基的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密應(yīng)用對(duì)于數(shù)據(jù)的用戶數(shù)量、用戶身份特征、用戶數(shù)據(jù)用途不予以限制，只要用戶提供正確的屬性密鑰消息即可獲取所需要的數(shù)據(jù)；

(2)對(duì)于加密的密文調(diào)用，需要具備與密文屬性匹配的用戶才能夠獲得密文的提取，這提高了數(shù)據(jù)調(diào)用的保密性；

(3)在屬性基加密中，數(shù)據(jù)的保護(hù)密鑰是隨機(jī)產(chǎn)生的，密鑰無規(guī)律性，增加了破解的難度；

(4)基于屬性基的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)具有較高的靈活性和高效性，能夠?qū)Υ\、策略破解網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)具有較好的防范作用，在網(wǎng)絡(luò)信息定向傳播、隱私管理等方面具有很好的加密作用。

5．基于并行計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)

5．1 Map-Reduce并行編程模型

MapReduce并行編程模型采用的是分布式編程模式，能夠?qū)?shù)據(jù)自動(dòng)分割成程序模塊進(jìn)行分步加密。MapReduce提供了Map函數(shù)，對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行排序，然后再作為Reduce函數(shù)輸入，輸入和輸出的結(jié)果都存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中，利用MapReduce框架維持各項(xiàng)任務(wù)的調(diào)度和監(jiān)督。

5．2 基于并行計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用

基于并行計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用是將網(wǎng)絡(luò)上的大數(shù)據(jù)進(jìn)行空間和時(shí)間上的并行處理，進(jìn)而提高處理的效率和準(zhǔn)確度。在任務(wù)并行處理中，其數(shù)據(jù)量龐大，系統(tǒng)操作性較為復(fù)雜，基于并行計(jì)算對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)可將一個(gè)龐大任務(wù)分解成為多個(gè)子任務(wù)，從而提高了處理速度和處理能力。

目前較為流行的云服務(wù)，是一種分布式計(jì)算的互聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)服務(wù)，云服務(wù)采用多臺(tái)計(jì)算機(jī)共同服務(wù)，使得互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的自由流通成為了可能，通過云服務(wù)的分層服務(wù)將網(wǎng)絡(luò)資源連接在一起，發(fā)揮資源共享的優(yōu)勢(shì)。隨著互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的推出，對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全性的要求越來越高?；诓⑿杏?jì)算的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，但是其發(fā)展前景有目共睹，其優(yōu)越性也能夠很好地體現(xiàn)出來。

6．結(jié)語

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中的數(shù)據(jù)加密技術(shù)要與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展同步進(jìn)行，需要在計(jì)算速度、能耗節(jié)約、擴(kuò)展、時(shí)效、交互等方面不斷改進(jìn)，以提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性。未來數(shù)據(jù)加密技術(shù)的應(yīng)用研究方向?yàn)椋壕W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)與分布式計(jì)算結(jié)合、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)與搜索技術(shù)結(jié)合、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)結(jié)合、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密自恢復(fù)能力驗(yàn)證、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密算法與數(shù)據(jù)消冗技術(shù)的結(jié)合。

[1]李曉利．?dāng)?shù)據(jù)加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用探討[J]．?dāng)?shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011，(6)：114．

[2]金波．簡(jiǎn)析數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用[J]．黑龍江科技信息，2013，(6)：95．

[3]李紅麗．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全隱患分析和數(shù)據(jù)加密技術(shù)的應(yīng)用[J]．九江學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，(4)：47-48．

Research on theApplication of Data Encryption Technology of Computer Network Security

Zhang Feng
(Zhoukou Daily Officer,Zhoukou 466000,Henan)

The application of computer network has become one of the main platforms for enterprises and individuals engaging in information,data,etc.In the Internet database,users can create private dedicated network storage space used to store personal documents and information,facilitating the remote access to the network,and eliminating the troubles of carrying storage devices troubles or the obsession of losing it.One of the key factors of network data storage is security.This article introduces three encryption technologies:the technology based on modern cryptography,the technology based on attribute base and the technology based on parallel computing.These technologies lay the foundation for the computer network security data encryption research.

computer network security;data encryption technology;big data;encryption applications

張峰，男，河南鄲城人，本科，助理工程師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。