基于VFP數(shù)據(jù)庫加密算法的研究與實(shí)現(xiàn)

朱明秀

（廣西工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息系，南寧 530003）

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用越來越廣泛地深入到政府機(jī)關(guān)、企業(yè)單位、媒體學(xué)校等領(lǐng)域，同時(shí)各種應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中大量數(shù)據(jù)的信息安全問題也越來越引起人們的重視。為防止數(shù)據(jù)庫被非法瀏覽、修改、破壞，有必要對(duì)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全。本文結(jié)合VFP 數(shù)據(jù)庫環(huán)境闡述了一些基于數(shù)據(jù)庫的加密算法, 而且對(duì)采取混沌加密算法給出了具體實(shí)現(xiàn)。

1 數(shù)據(jù)加密技術(shù)

數(shù)據(jù)加密就是把數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為不可辨識(shí)的形式過程，目的是使非法人員不能夠識(shí)別。在VFP開發(fā)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫的安全性、保密性是設(shè)計(jì)者必須考慮的重要問題。最常用的方法是給數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)加上密碼,在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)根據(jù)不同的用戶輸入一個(gè)字符串口令。

目前, 設(shè)置這種口令的方法各式各樣, 最簡單的方法就是將口令密碼以固定的形式寫入程序中,只有密碼正確后才能進(jìn)入系統(tǒng)。另外一種方法是將操作者輸入的密碼通過簡單的運(yùn)算(如移位、異或等可逆運(yùn)算) ,轉(zhuǎn)換為加密后的偽碼存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。盡管這種加密方法的保密性沒有隨機(jī)加密算法好, 但由于其簡潔、快速、實(shí)用，因而比較適合用于需要保密但保密要求又不是特別高的系統(tǒng)之中。還有一種方法是將操作者輸入的密碼通過隨機(jī)加密算法形成隨機(jī)偽碼存放在數(shù)據(jù)庫中。這種方法在一定程度上克服了上兩種加密算法存在的不足,但由于隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生并不能真正做到完全隨機(jī),仍難以達(dá)到良好保密的要求。本文就結(jié)合VFP開發(fā)中數(shù)據(jù)庫的加密方法進(jìn)行分析和研究。

2 數(shù)據(jù)加密算法及實(shí)現(xiàn)

2.1 固定密碼

將密碼進(jìn)行簡化的加密，但密碼仍是固定不變的。實(shí)現(xiàn)方法是把密碼和操作員姓名存入到一個(gè)數(shù)據(jù)庫中,進(jìn)入系統(tǒng)程序時(shí)提示用戶輸入密碼和操作員姓名，系統(tǒng)必須與數(shù)據(jù)庫中的密碼和操作員姓名進(jìn)行驗(yàn)證。下面是此方法的核心語句：

do while I＜3

set cons off

@ 10,30 say “請(qǐng)輸入密碼:”

accept to kl

set cons on

if trim(mkl)=trim(kl)

此方法比較繁瑣，數(shù)據(jù)庫容易被非法瀏覽、修改、破壞，保密性和靈活性相當(dāng)差，且不能滿足系統(tǒng)對(duì)多用戶的要求。但也可以采用函數(shù)CHR()來換算密碼ASCII碼, 經(jīng)過密碼的運(yùn)算，密碼發(fā)生改變，產(chǎn)生密碼無法讓操作者直接識(shí)別。一般采用加密語句如：PSD=CHR（65）+CHR（66）+“9”。

2.2 用VFP提供的低級(jí)文件函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)表的加密

加密原理是：先用低級(jí)文件函數(shù)自定義一個(gè)文件頭，其中可包含:文件頭長度、字段名、字段類型、字段長度、每條記錄長度、密鑰等，然后將記錄按文件頭規(guī)定的格式加密后，通過低級(jí)文件函數(shù)fwrite()順序?qū)懭胛募小Ｕ{(diào)用時(shí),再用低級(jí)文件函數(shù)fread()從自定義的文件中讀取文件頭的內(nèi)容。用VFP提供的低級(jí)文件函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫中的表文件（.dbf）進(jìn)行加密，加密后的文件無法打開、瀏覽，從而起到保密數(shù)據(jù)的作用。使用時(shí)，再執(zhí)行相應(yīng)解密程序即可將加密的表還原。

例如表文件czr.dbf，記錄內(nèi)容為進(jìn)入某系統(tǒng)時(shí)合法的用戶名和口令，下面的代碼即是對(duì)其進(jìn)行加密過程。

3 混沌加密算法及實(shí)現(xiàn)

3.1 混沌加密原理

混沌是指確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的類似隨機(jī)的過程，它不同于一般的隨機(jī)性，是普遍存在的復(fù)雜的又有驚人的有序。混沌是人們?cè)趯?duì)某些非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn)的, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以分析和預(yù)測(cè)，但可以提供具有良好的隨機(jī)性、相關(guān)性、復(fù)雜性的偽隨機(jī)序列。初始狀態(tài)只有微小差別的兩個(gè)混沌系統(tǒng)在較短的時(shí)間后就會(huì)產(chǎn)生兩組完全不同的、互不相關(guān)的混沌序列值。則利用這樣的序列就可以進(jìn)行加密。

混沌序列加密屬于序列密碼加密，其加密原理與序列密碼加密原理相似， 不同在于一般的序列密碼是利用移位寄存器為基礎(chǔ)的電路來產(chǎn)生偽隨機(jī)序列作為密鑰序列，而混沌序列加密是利用混沌系統(tǒng)迭代產(chǎn)生混沌序列作為密鑰序列。混沌序列密碼加密方法靈活多變，可以充分利用混沌信號(hào)的特性構(gòu)造復(fù)雜的加密函數(shù)。

3.2 加密算法描述如下

建立一個(gè)數(shù)據(jù)表（czy.dbf）包括四個(gè)字段分別是：操作員（類型是字符型、寬度為8）；密碼（類型是字符型、寬度為8）；qx是操作員權(quán)限（類型是數(shù)值型、寬度為8、小數(shù)位數(shù)為0）；mm是存放操作員真實(shí)密碼（類型是字符型、寬度為8）。加密的設(shè)計(jì)思路是：首先讀取操作員姓名，并記錄長度獲得循環(huán)次數(shù)，通過LEN()、SUBSTR()、ASC()、ALLTRIM()函數(shù)將操作員第一字符轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制ASCⅡ代碼。然后以Logistic映射進(jìn)行隨機(jī)加密，最后將密文寫入文件。下面是主要代碼流程圖，如圖1所示。

圖1 混沌加密算法的流程圖

3.3 加密算法的實(shí)現(xiàn)

3.3.1 Logistic 映射的性質(zhì)

Logistic映射是最典型的，也是研究的最廣泛的動(dòng)力系統(tǒng),其定義如下:

Xn + 1 =λXn (1-Xn) Xn ∈[0 ,1 ]

其中：0≤λ≤4。混沌動(dòng)力學(xué)的研究表明，當(dāng)λ大于3.569945672，小于等于4時(shí)，Logistic映射處于混沌狀態(tài)，即產(chǎn)生的序列{Xn;n=0 ,1 ,2 ,3 …}是非周期的，不收斂的，且對(duì)初始值非常敏感。當(dāng)λ=4時(shí),該映射是滿射，產(chǎn)生的混沌序列在區(qū)間(0，1)上具有遍歷性。

3.3.2 在VFP數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)

從系統(tǒng)的安全性出發(fā)，本文只對(duì)數(shù)據(jù)表中的密碼字段做加密處理，且不同的操作權(quán)限應(yīng)使用不同的密鑰，即使一般用戶通過VFP打開數(shù)據(jù)庫，也不能“看到”或無法修改操作員密碼。下面是此算法的主要語句：

4 結(jié)論

使用混沌加密算法進(jìn)行加密的用戶文件及其結(jié)果分別如圖2和圖3所示。比較兩圖可以看出，相同的字符使用該算法加密后會(huì)顯示不同的密文字符。這種加密的密鑰是一次一密的，故而是動(dòng)態(tài)的。因此加密算法是比較安全的,可以滿足VFP數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)保密的要求。

圖2 未加密的用戶數(shù)據(jù)表

圖3 加密的用戶數(shù)據(jù)表

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