文｜任一新

網(wǎng)絡(luò)信息安全中加密算法及應(yīng)用研究

文｜任一新

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展下，人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入到信息社會(huì)時(shí)代，信息對(duì)人們生活的方方面面都產(chǎn)生了深刻的影響。在人們的生活和工作中，他們依賴(lài)計(jì)算機(jī)來(lái)處理各種數(shù)據(jù)。在這些數(shù)據(jù)中包括國(guó)家機(jī)密、科研成果、商業(yè)機(jī)密、個(gè)人隱私等。在應(yīng)用處理這些信息的時(shí)候，受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特殊性和復(fù)雜性的影響，數(shù)據(jù)信息的安全難以得到有效的保護(hù)。在這樣的情況下，人們對(duì)數(shù)據(jù)加密技術(shù)和加密算法的要求。通過(guò)加密算法和加密技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決應(yīng)用層數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的被竊聽(tīng)和修改的問(wèn)題。為此，文章重點(diǎn)從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息安全中的加密算法展開(kāi)研究。

一、加密算法概述

（一）術(shù)語(yǔ)介紹

加密是指將明確的可讀信息轉(zhuǎn)變?yōu)槊芪?，即不可讀信息的過(guò)程。解密是將已經(jīng)加密的密文信息重新恢復(fù)成明文信息的過(guò)程。密鑰是密碼算法中的一種以特定方式進(jìn)行運(yùn)行的特定密文數(shù)值。

（二）對(duì)稱(chēng)加密算法

對(duì)稱(chēng)加密算法是一種傳統(tǒng)的加密算法，加密和解密操作應(yīng)用的都是同樣一組密鑰，在進(jìn)行信息通信的時(shí)候需要雙方擁有同樣的密鑰。數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES）是一種分組密碼運(yùn)算，在應(yīng)用操作的時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)多次的交換和應(yīng)用，密鑰長(zhǎng)度是64位。這種算法在應(yīng)用的時(shí)候需要經(jīng)過(guò)16次的更迭，在這個(gè)過(guò)程中密文解密需要應(yīng)用同一個(gè)密鑰，過(guò)程和加密操作相似。

（三）非對(duì)稱(chēng)加密算法

非對(duì)稱(chēng)加密算法在加密和解密的時(shí)候需要應(yīng)用不同的密鑰，每個(gè)使用用戶(hù)在應(yīng)用的時(shí)候都需要保存一對(duì)密鑰（公鑰PK和私鑰SK）。在非對(duì)稱(chēng)加密算法應(yīng)用中，PK是一種公開(kāi)性的信息，主要用來(lái)對(duì)密鑰進(jìn)行加密處理，SK則是由用戶(hù)個(gè)人自己保管。公鑰PK和私鑰SK往往是一起出現(xiàn)的。在非對(duì)稱(chēng)加密算法中RSA是公開(kāi)密鑰加密系統(tǒng)中最著名的算法，是一種數(shù)據(jù)公開(kāi)加密處理的標(biāo)準(zhǔn)，是基于一個(gè)難解的數(shù)學(xué)問(wèn)題，應(yīng)用操作的可變動(dòng)性小。

二、網(wǎng)絡(luò)信息安全中加密算法的選擇和應(yīng)用

（一）安全通道

在企業(yè)專(zhuān)用的信息網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器和客戶(hù)間建設(shè)安全通道，應(yīng)用安全通道來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸。比如在客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器之間經(jīng)過(guò)協(xié)商來(lái)交換彼此加密公鑰，之后將彼此所交換的數(shù)據(jù)信息加密之后進(jìn)行傳送。雙方在接收到數(shù)據(jù)信息之后會(huì)應(yīng)用各自的私鑰加密來(lái)得到明文。

（二）安全網(wǎng)絡(luò)隧道

在安全通道跨越兩個(gè)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，需要應(yīng)用加密路由器、隧道協(xié)議在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上建立一種私有的網(wǎng)絡(luò)通路。

（三）網(wǎng)絡(luò)登錄和認(rèn)證

在企業(yè)的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)中一般是通過(guò)授權(quán)等級(jí)來(lái)對(duì)各種資源進(jìn)行分級(jí)，并嚴(yán)格規(guī)定各個(gè)部門(mén)需要訪問(wèn)的資源。在應(yīng)用操作的時(shí)候一般會(huì)通過(guò)用戶(hù)名或者口令的方式來(lái)驗(yàn)證請(qǐng)求者的身份。在應(yīng)用公鑰加密算法進(jìn)行設(shè)計(jì)操作的時(shí)候，算法的應(yīng)用操作不需要經(jīng)過(guò)任何明文和密文口令。提出請(qǐng)求的用戶(hù)在得到一個(gè)回答之后需要予以相應(yīng)的響應(yīng)。

（四）數(shù)字簽字

在網(wǎng)絡(luò)全面應(yīng)用到企業(yè)管理的情況下，在工作中怎樣保證文件內(nèi)容的安全、有效成為網(wǎng)絡(luò)安全需要解決的問(wèn)題。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)加密算法的發(fā)展可以應(yīng)用數(shù)字簽字的方式來(lái)保證信息應(yīng)用的完整、安全。在應(yīng)用報(bào)文分解函數(shù)簽署文件之后，應(yīng)用公鑰系統(tǒng)要來(lái)對(duì)報(bào)文函數(shù)信息進(jìn)行加密處理，在生成數(shù)字簽字文件之后將信息傳遞出去。在獲得報(bào)文分解的函數(shù)之后，應(yīng)用相應(yīng)的計(jì)算文件進(jìn)行分析處理。

三、數(shù)據(jù)加密算法的具體應(yīng)用實(shí)例

（一）GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)加密算法

在一般情況下，GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)安全機(jī)制劃分為用戶(hù)認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、用戶(hù)身份保密三個(gè)部分。在每一個(gè)組成部分中都包含用戶(hù)私鑰和用戶(hù)標(biāo)識(shí)，且這種存在關(guān)聯(lián)具有唯一性的特點(diǎn)。GSM的用戶(hù)認(rèn)證過(guò)程是認(rèn)證發(fā)生在用戶(hù)呼叫之前和需要更新的時(shí)候，認(rèn)證中心會(huì)根據(jù)用戶(hù)SMI找到用戶(hù)的私鑰，進(jìn)而出現(xiàn)一個(gè)128bits的隨機(jī)數(shù)，之后經(jīng)過(guò)A3算法將隨機(jī)數(shù)和私鑰結(jié)合形成應(yīng)答碼SRES，應(yīng)用A8算法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)和私鑰， 在結(jié)合之后形成Kc，之后將隨機(jī)數(shù)發(fā)送到用戶(hù)的SIM中，SIM以同樣的計(jì)算方式計(jì)算出Kc，在Kc返回到RES之后進(jìn)行認(rèn)證。數(shù)據(jù)加密在應(yīng)用操作的時(shí)候會(huì)將用戶(hù)數(shù)據(jù)信息分解成多個(gè)114bits，在和明文異之后形成密文。兩組密鑰組合之后向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送相應(yīng)的信息。

（二）數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)中的安全策略

用戶(hù)在交錢(qián)之后能夠享受到數(shù)字電視條件接受系統(tǒng)提供的電視節(jié)目。但是數(shù)字電視信號(hào)接收系統(tǒng)在應(yīng)用的過(guò)程中需要面臨以下幾方面的問(wèn)題：第一，非法用戶(hù)盜用數(shù)字電視節(jié)目問(wèn)題。第二，非法用戶(hù)盜取合法用戶(hù)賬號(hào)來(lái)看數(shù)字電視節(jié)目。第三，合法用戶(hù)超越自己的權(quán)限來(lái)收看電視節(jié)目。第四，攻擊者對(duì)播出的電視節(jié)目進(jìn)行攻擊。

典型的數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)框圖為數(shù)字電視接受系統(tǒng)的發(fā)送端是由多種系統(tǒng)和器件組成的，接收端則是由相應(yīng)的接收機(jī)、解調(diào)器、解密器等組成。其中，解擾器是數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)的重要組成，在應(yīng)用操作的時(shí)候需要借助復(fù)用器進(jìn)行處理。結(jié)合數(shù)字電視延遲少、實(shí)時(shí)性的操作特點(diǎn)，一般會(huì)選擇應(yīng)用序列密碼算法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和傳輸，根據(jù)輸入的控制字產(chǎn)生相應(yīng)的序列，將產(chǎn)生的序列和密碼算法進(jìn)行結(jié)合運(yùn)算，并和接收端傳輸過(guò)來(lái)的解擾器形成同步信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)算生產(chǎn)電視信號(hào)進(jìn)行解擾處理。

和加密擾緊密密切相關(guān)的控制字在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中是不能以明文的形式來(lái)進(jìn)行傳輸?shù)?，而是?yīng)用加密器來(lái)對(duì)控制字進(jìn)行加密處理，使得經(jīng)過(guò)處理之后的數(shù)據(jù)信息能夠在網(wǎng)絡(luò)中有效傳輸。在數(shù)字電視系統(tǒng)中，為了能夠保證數(shù)據(jù)信息的安全有效，控制字處于不斷變化的狀態(tài)中，具體變化速度和數(shù)據(jù)信息的傳輸速度存在密切的關(guān)聯(lián)，因而在對(duì)控制字進(jìn)行加密處理的時(shí)候需要加強(qiáng)對(duì)分組密碼算法的應(yīng)用，分組密碼算法的密鑰應(yīng)用一般是應(yīng)用非對(duì)稱(chēng)密鑰算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，同樣，在數(shù)據(jù)信息接收的時(shí)候也需要應(yīng)用這種非對(duì)稱(chēng)密鑰算法。算法的的私鑰是由用戶(hù)個(gè)人進(jìn)行分配管理的，一般存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的專(zhuān)用設(shè)備中解擾器中，在使用的過(guò)程中不能被隨意篡改。在加密端口，數(shù)字電視系統(tǒng)會(huì)借助用戶(hù)的公鑰來(lái)將業(yè)務(wù)密鑰和相關(guān)的授權(quán)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加密處理，最終形成服務(wù)器授權(quán)管理信息。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨社會(huì)科技的發(fā)展，數(shù)據(jù)加密技術(shù)愈發(fā)凸顯出自身的重要作用，在數(shù)據(jù)信息處理領(lǐng)域出現(xiàn)了更多類(lèi)型的加密技術(shù)和算法。文章在闡述數(shù)據(jù)加密技術(shù)類(lèi)型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研討了對(duì)稱(chēng)密碼算法DES，并結(jié)合DES的特點(diǎn)提出了數(shù)據(jù)加密技術(shù)的應(yīng)用。為了能夠提升密鑰混合應(yīng)用效果，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全加密保護(hù)系統(tǒng)中你會(huì)引進(jìn)更多的電路，從而進(jìn)一步凸顯出硬件作用。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展下，人們關(guān)乎網(wǎng)絡(luò)安全的想法也越來(lái)越多，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)信息安全則是能夠從更多的方面進(jìn)行思考，逐漸完善了網(wǎng)絡(luò)信息安全系統(tǒng)中的加密技術(shù)和加密算法。

作者單位：新疆獨(dú)山子石化信息網(wǎng)絡(luò)中心