数据加密技术及应用

杨进钊

[摘要]随着网络技术的发展,网络安全也就成为当今网络社会的焦点中的焦点,几乎没有人不在谈论网络上的安全问题,病毒、黑客程序、邮件炸弹、远程侦听等这一切都无不让人胆战心惊。病毒、黑客的猖獗使身处今日网络社会的人们感觉到谈网色变,无所适从。

[关键词]数据加密应用

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710054-01

一、加密的由来

加密作为保障数据安全的一种方式,它不是现在才有的,它产生的历史相当久远,它是起源于要追溯于公元前2000年(几个世纪了),虽然它不是现在我们所讲的加密技术(甚至不叫加密),但作为一种加密的概念,确实早在几个世纪前就诞生了。当时埃及人是最先使用特别的象形文字作为信息编码的,随着时间推移,巴比伦、美索不达米亚和希腊文明都开始使用一些方法来保护他们的书面信息。

近代加密技术主要应用于军事领域,如美国独立战争、美国内战和两次世界大战。随着计算机的发展,运算能力的增强,过去的密码都变得十分简单了,于是人们又不断地研究出了新的数据加密方式,如利用ROSA算法产生的私钥和公钥就是在这个基础上产生的。

二、传统的数据加密技术

在传统上,我们有几种方法来加密数据流。所有这些方法都可以用软件很容易的实现,但是当我们只知道密文的时候,是不容易破译这些加密算法的(当同时有原文和密文时,破译加密算法虽然也不是很容易,但已经是可能的了)。

计算机出现以后,一种更好的加密算法出现了,就是字/字节循环移位和xor操作。如果我们把一个字或字节在一个数据流内做循环移位,使用多个或变化的方向(左移或右移),就可以迅速的产生一个加密的数据流。这种方法是很好的,破译它就更加困难!而且,更进一步的是,如果再使用xor操作,按位做异或操作,就就使破译密码更加困难了。如果再使用伪随机的方法,这涉及到要产生一系列的数字,我们可以使用fibbonaci数列。对数列所产生的数做模运算,得到一个结果,然后循环移位这个结果的次数,将使破译次密码变的几乎不可能!但是,使用fibbonaci数列这种伪随机的方式所产生的密码对我们的解密程序来讲是非常容易的。

三、密钥的管理

(一)密钥的使用要注意时效和次数。如果用户可以一次又一次地使用同样密钥与别人交换信息,那么密钥也同其它任何密码一样存在着一定的安全性,虽然说用户的私钥是不对外公开的,但是也很难保证私钥长期的保密性,很难保证长期以来不被泄露。如果某人偶然地知道了用户的密钥,那么用户曾经和另一个人交换的每一条消息都不再是保密的了。另外使用一个特定密钥加密的信息越多,提供给窃听者的材料也就越多,从某种意义上来讲也就越不安全了。 因此,一般强调仅将一个对话密钥用于一条信息中或一次对话中,或者建立一种按时更换密钥的机制以减小密钥暴露的可能性。

(二)多密钥的管理。假设在某机构中有100个人,如果他们任意两人之间可以进行秘密对话,那么总共需要多少密钥呢?每个人需要知道多少密钥呢?也许很容易得出答案,如果任何两个人之间要不同的密钥,则总共需要4950个密钥,而且每个人应记住99个密钥。如果机构的人数是1000、10000人或更多,这种办法就显然过于愚蠢了,管理密钥将是一件可怕的事情。

Kerberos提供了一种解决这个较好方案,它是由MIT发明的,使保密密钥的管理和分发变得十分容易,但这种方法本身还存在一定的缺点。为能在因特网上提供一个实用的解决方案,Kerberos建立了一个安全的、可信任的密钥分发中心(Key Distribution Center,KDC),每个用户只要知道一个和KDC进行会话的密钥就可以了,而不需要知道成百上千个不同的密钥。

四、加密技术的应用

加密技术的应用是多方面的,但最为广泛的还是在电子商务和VPN上的应用,下面就分别简叙。

(一)在电子商务方面的应用。电子商务(E-business)要求顾客可以在网上进行各种商务活动,不必担心自己的信用卡会被人盗用。在过去,用户为了防止信用卡的号码被窃取到,一般是通过电话订货,然后使用用户的信用卡进行付款。现在人们开始用RSA(一种公开/私有密钥)的加密技术,提高信用卡交易的安全性,从而使电子商务走向实用成为可能。许多人都知道NETSCAPE公司是Internet商业中领先技术的提供者,该公司提供了一种基于RSA和保密密钥的应用于因特网的技术,被称为安全插座层(Secure Sockets Layer,SSL)。

也许很多人知道Socket,它是一个编程界面,并不提供任何安全措施,而SSL不但提供编程界面,而且向上提供一种安全的服务,SSL3.0现在已经应用到了服务器和浏览器上,SSL2.0则只能应用于服务器端。

SSL3.0用一种电子证书(electric certificate)来实行身份进行验证后,双方就可以用保密密钥进行安全的会话了。它同时使用“对称”和“非对称”加密方法,在客户与电子商务的服务器进行沟通的过程中,客户会产生一个Session Key,然后客户用服务器端的公钥将Session Key进行加密,再传给服务器端,在双方都知道Session Key后,传输的数据都是以Session Key进行加密与解密的,但服务器端发给用户的公钥必需先向有关发证机关申请,以得到公证。

基于SSL3.0提供的安全保障,用户就可以自由订购商品并且给出信用卡号了,也可以在网上和合作伙伴交流商业信息并且让供应商把订单和收货单从网上发过来,这样可以节省大量的纸张,为公司节省大量的电话、传真费用。在过去,电子信息交换(Electric Data Interchange,EDI)、信息交易(information transaction)和金融交易(financial transacti

on)都是在专用网络上完成的,使用专用网的费用大大高于互联网。正是这样巨大的诱惑,才使人们开始发展因特网上的电子商务,但不要忘记数据加密。

(二)加密技术在VPN中的应用

现在,越多越多的公司走向国际化,一个公司可能在多个国家都有办事机构或销售中心,每一个机构都有自己的局域网LAN(Local Area Network),但在当今的网络社会人们的要求不仅如此,用户希望将这些LAN连结在一起组成一个公司的广域网,这个在现在已不是什么难事了。

参考文献:

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