數據加密技術及應用

楊進釗

[摘要]隨著網絡技術的發展,網絡安全也就成為當今網絡社會的焦點中的焦點,幾乎沒有人不在談論網絡上的安全問題,病毒、黑客程序、郵件炸彈、遠程偵聽等這一切都無不讓人膽戰心驚。病毒、黑客的猖獗使身處今日網絡社會的人們感覺到談網色變,無所適從。

[關鍵詞]數據加密應用

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710054-01

一、加密的由來

加密作為保障數據安全的一種方式,它不是現在才有的,它產生的歷史相當久遠,它是起源于要追溯于公元前2000年(幾個世紀了),雖然它不是現在我們所講的加密技術(甚至不叫加密),但作為一種加密的概念,確實早在幾個世紀前就誕生了。當時埃及人是最先使用特別的象形文字作為信息編碼的,隨著時間推移,巴比倫、美索不達米亞和希臘文明都開始使用一些方法來保護他們的書面信息。

近代加密技術主要應用于軍事領域,如美國獨立戰爭、美國內戰和兩次世界大戰。隨著計算機的發展,運算能力的增強,過去的密碼都變得十分簡單了,于是人們又不斷地研究出了新的數據加密方式,如利用ROSA算法產生的私鑰和公鑰就是在這個基礎上產生的。

二、傳統的數據加密技術

在傳統上,我們有幾種方法來加密數據流。所有這些方法都可以用軟件很容易的實現,但是當我們只知道密文的時候,是不容易破譯這些加密算法的(當同時有原文和密文時,破譯加密算法雖然也不是很容易,但已經是可能的了)。

計算機出現以后,一種更好的加密算法出現了,就是字/字節循環移位和xor操作。如果我們把一個字或字節在一個數據流內做循環移位,使用多個或變化的方向(左移或右移),就可以迅速的產生一個加密的數據流。這種方法是很好的,破譯它就更加困難!而且,更進一步的是,如果再使用xor操作,按位做異或操作,就就使破譯密碼更加困難了。如果再使用偽隨機的方法,這涉及到要產生一系列的數字,我們可以使用fibbonaci數列。對數列所產生的數做模運算,得到一個結果,然后循環移位這個結果的次數,將使破譯次密碼變的幾乎不可能!但是,使用fibbonaci數列這種偽隨機的方式所產生的密碼對我們的解密程序來講是非常容易的。

三、密鑰的管理

(一)密鑰的使用要注意時效和次數。如果用戶可以一次又一次地使用同樣密鑰與別人交換信息,那么密鑰也同其它任何密碼一樣存在著一定的安全性,雖然說用戶的私鑰是不對外公開的,但是也很難保證私鑰長期的保密性,很難保證長期以來不被泄露。如果某人偶然地知道了用戶的密鑰,那么用戶曾經和另一個人交換的每一條消息都不再是保密的了。另外使用一個特定密鑰加密的信息越多,提供給竊聽者的材料也就越多,從某種意義上來講也就越不安全了。 因此,一般強調僅將一個對話密鑰用于一條信息中或一次對話中,或者建立一種按時更換密鑰的機制以減小密鑰暴露的可能性。

(二)多密鑰的管理。假設在某機構中有100個人,如果他們任意兩人之間可以進行秘密對話,那么總共需要多少密鑰呢?每個人需要知道多少密鑰呢?也許很容易得出答案,如果任何兩個人之間要不同的密鑰,則總共需要4950個密鑰,而且每個人應記住99個密鑰。如果機構的人數是1000、10000人或更多,這種辦法就顯然過于愚蠢了,管理密鑰將是一件可怕的事情。

Kerberos提供了一種解決這個較好方案,它是由MIT發明的,使保密密鑰的管理和分發變得十分容易,但這種方法本身還存在一定的缺點。為能在因特網上提供一個實用的解決方案,Kerberos建立了一個安全的、可信任的密鑰分發中心(Key Distribution Center,KDC),每個用戶只要知道一個和KDC進行會話的密鑰就可以了,而不需要知道成百上千個不同的密鑰。

四、加密技術的應用

加密技術的應用是多方面的,但最為廣泛的還是在電子商務和VPN上的應用,下面就分別簡敘。

(一)在電子商務方面的應用。電子商務(E-business)要求顧客可以在網上進行各種商務活動,不必擔心自己的信用卡會被人盜用。在過去,用戶為了防止信用卡的號碼被竊取到,一般是通過電話訂貨,然后使用用戶的信用卡進行付款。現在人們開始用RSA(一種公開/私有密鑰)的加密技術,提高信用卡交易的安全性,從而使電子商務走向實用成為可能。許多人都知道NETSCAPE公司是Internet商業中領先技術的提供者,該公司提供了一種基于RSA和保密密鑰的應用于因特網的技術,被稱為安全插座層(Secure Sockets Layer,SSL)。

也許很多人知道Socket,它是一個編程界面,并不提供任何安全措施,而SSL不但提供編程界面,而且向上提供一種安全的服務,SSL3.0現在已經應用到了服務器和瀏覽器上,SSL2.0則只能應用于服務器端。

SSL3.0用一種電子證書(electric certificate)來實行身份進行驗證后,雙方就可以用保密密鑰進行安全的會話了。它同時使用“對稱”和“非對稱”加密方法,在客戶與電子商務的服務器進行溝通的過程中,客戶會產生一個Session Key,然后客戶用服務器端的公鑰將Session Key進行加密,再傳給服務器端,在雙方都知道Session Key后,傳輸的數據都是以Session Key進行加密與解密的,但服務器端發給用戶的公鑰必需先向有關發證機關申請,以得到公證。

基于SSL3.0提供的安全保障,用戶就可以自由訂購商品并且給出信用卡號了,也可以在網上和合作伙伴交流商業信息并且讓供應商把訂單和收貨單從網上發過來,這樣可以節省大量的紙張,為公司節省大量的電話、傳真費用。在過去,電子信息交換(Electric Data Interchange,EDI)、信息交易(information transaction)和金融交易(financial transacti

on)都是在專用網絡上完成的,使用專用網的費用大大高于互聯網。正是這樣巨大的誘惑,才使人們開始發展因特網上的電子商務,但不要忘記數據加密。

(二)加密技術在VPN中的應用

現在,越多越多的公司走向國際化,一個公司可能在多個國家都有辦事機構或銷售中心,每一個機構都有自己的局域網LAN(Local Area Network),但在當今的網絡社會人們的要求不僅如此,用戶希望將這些LAN連結在一起組成一個公司的廣域網,這個在現在已不是什么難事了。

參考文獻:

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