數據加密技術在計算機網絡安全中的應用研究

程光德

（重慶工商大學派斯學院 重慶 401520）

0 引言

隨著科學技術的飛速進步，社會經濟的迅猛增長，計算機網絡安全技術已經滲透到各行各業，并影響著人們的日常生活。 目前，我國正邁向信息化的新紀元，計算機網絡作為人類社會發展的重要組成部分，可以通過數據交換，在互聯網上實現計算機與網絡終端之間數據的高效處理與分析，大大提高了信息傳輸的效率，并且可以實現數據的實時共享和更新。 而數據加密技術在數據交換過程中起著至關重要的作用，不僅可以保護用戶的個人隱私，還能有效地防止外部病毒的攻擊，從而保障企業商業機密的安全性。 本文旨在深入探討計算機網絡安全的風險因素，分析數據加密技術的類型，并結合實際運用，提出有效的優化措施，以確保計算機網絡的安全性和穩定性。

1 計算機網絡安全及數據加密技術概述

1.1 計算機網絡安全技術

計算機網絡安全技術是防止信息數據外泄、木馬病毒等危害的技術保障。 在廣義上，計算機網絡安全可以被劃分為靜態和動態兩種類型。 一方面，通過采取有效的靜態安全措施，如使用防火墻、殺毒軟件、漏洞檢測和訪問權限控制等，可以有效地確保用戶在計算機網絡中信息數據的安全性和完整性。 另一方面，通過采取有效的動態安全措施，如數據加密技術等，可以確保用戶的信息數據傳輸安全，使得用戶的個人隱私得到有效保護［1］。

1.2 數據加密技術

數據加密技術是保障網絡信息安全的重要工具，能夠有效地加密、解密和辨認信息，從而確保數據的傳輸、存儲及其他相關的安全性，同時也能夠阻止任何形式的泄漏、竊聽或篡改。 目前，數據加密技術包括對稱加密、不對稱加密、端到端加密以及節點加密等幾種類型。

1.3 數據加密算法

（1）數據加密算法（data encryption standard，DES）。DES 已被廣泛應用于各行各業，其強大的加密功能可以有效地確保數據的安全性和完整性。 該算法基于框架結構，具備出色的加密能力，能夠將網絡中的信息加密至64 位密文，同時還能夠通過8 位密文的奇偶校驗，進行多次加密，確保數據的安全性。 該算法能夠將原始數據傳輸至IP，并將其轉換成64 位的機密文件，以確保網絡數據的安全性。

（2） 信息摘要算法5（message-digest algorithm 5，MD5）。 MD5 被廣泛用作信息摘要算法，要求128 位數字，生成可供傳輸的文本文件，可以有效地實現數據的加密，大大提高了網絡的安全性。 MD5 算法是一種極具安全性的加密技術，可以有效地檢測出數據的完整性，并且可以有效地阻止明文信息的泄露，尤其是當接收者無法確定數據完整性時，MD5 算法的值越小，越說明該文件可能已經被篡改，它的應用可以大大提升數據安全性，有效地防止信息的泄露和篡改。

（3）非對稱加密算法RSA（Rivest-Shamir-Adleman）。RSA 算法是一種基于數學的非對稱加密技術，其工作原理是：先從數學中隨機抽取A 和B 兩個質數，然后利用二進制算法將其轉換，并計算出n 的歐拉函數，最終生成一個完整的密文。 該算法被廣泛應用，被視為當今最具權威性和安全性的加密算法。

2 計算機網絡中存在的安全風險

2.1 網絡病毒

病毒是一種普遍存在的網絡安全風險，它會以惡意軟件或破壞性的文本格式出現，并且會破壞網絡的穩定性，竊取用戶的隱私數據，嚴重損害了計算機的正常使用。 網絡病毒有多種類型，包括系統病毒、蠕蟲病毒和黑客木馬病毒等，具有極強的潛伏性和寄生性，傳播速度極快，使得用戶很難及時發現，甚至最小的病毒也可能被用戶自動下載，從而導致系統安全受到嚴重威脅［2］。 另外，網絡病毒被視為一種嚴重的外部安全風險，用戶必須及時采取有效的應對措施，以保障計算機網絡的安全與穩定。

2.2 系統漏洞

漏洞的出現已經成為一種普遍的物理安全威脅，它們可以給計算機系統帶來極其惡劣的后果。 由于操作系統、APP 的邏輯結構存在著明顯的缺陷或錯誤，使得各種類型的軟硬件設施、網絡系統等都有可能出現漏洞。 由于系統漏洞導致的計算機網絡安全問題，第一步應該是對系統的硬軟件進行升級，第二步則要加強協議的安全等級。 除了系統漏洞的影響，其他類型的漏洞也可能對服務器、防火墻、路由器等設備的正常運行產生重大影響，因此，應該加強對各種設備和系統的檢測，以確保其安全性。

2.3 非法入侵

非法入侵是一種極其危險的網絡安全行為，許多惡意攻擊者會利用網絡安全漏洞，破壞網絡穩定，竊取敏感數據，可能會給網民帶來巨大的經濟損失，并影響到計算機的正常運行。 在互聯網時代，由于用戶操作不當，網絡安全面臨著嚴峻挑戰。 不當的攻擊行為可能會導致非法訪問、信息泄露、拒絕提供網絡服務以及傳播病毒等后果。若不采取有效的防御措施，計算機網絡操作系統將面臨極大的風險，包括遭遇攻擊、拒絕提供服務、改變工作流程等等，而且，由于缺少有效的安全漏洞修補技術，很難有效防范外部攻擊，從而確保本地網絡的穩定性。

3 數據加密技術在計算機網絡安全中的應用意義

3.1 提升計算機網絡安全管理效率

隨著現代計算機技術的飛速發展，企業對信息保密的重視程度也在不斷提升。 傳統的計算機網絡安全技術已經無法滿足當前的發展需求，采用數據加密技術來提升企業內部網絡安全管理的有效性，不僅可以有效地控制和調節企業內部的網絡管理，而且還能夠極大地提高企業網絡安全管理的效率，從而為企業帶來更多的安全保障。

3.2 完善計算機網絡安全管理結構

數據加密技術能夠幫助企業對計算機網絡安全進行有效的管理，而在實現數據加密技術后，能夠在很大程度上屏蔽網絡環境的影響，使得企業的計算機網絡安全管理機制更加安全。 同時，數據加密技術使得企業從傳統的實體管理模式轉變為更加現代化的虛擬管理模式，大大提升了企業在信息網絡行業的核心競爭力，為企業的發展提供了強有力的支持和保障。

4 數據加密技術在計算機網絡安全中的應用類別

4.1 對稱加密技術

采用對稱加密，可以實現信息數據的加密與解密，從而實現雙向的加密與解密。 DES 和國際數據加密算法（international data encryption algorithm，IDEA）是對稱加密的典型代表，能夠有效地提供加密與解密的雙重保障，從而確保數據的完整性與安全性。 DES 算法是一種高效的數據加密技術，能夠有效地將數據塊劃分為64 個位，每個位都有一個獨立的密鑰，經過多輪加密，最終形成一個完整的加密系統，從而有效地保障數據的安全性［3］。 通過采用一種特定的算法函數，可以輕松地實現加密與解密，不僅可以提升信息數據的安全性，而且還可以大大減少處理復雜問題的時間，提升信息數據傳輸的工作效率。 然而，對稱密碼也存在一些潛在的風險：由于每個用戶使用的密鑰都不相同，無法自動檢測密鑰泄露。 隨著用戶數量的增加，密鑰的總數也會迅速上升，從而導致消息確認問題無法得到有效解決。 此外，由于單一密鑰存在著可能被盜取、泄露的風險，因此采用對稱加密技術時，必須加以謹慎，以確保密鑰的安全性，從而充分發揮其快速、高效的特點。

4.2 非對稱加密技術

非對稱加密技術可以為對稱加密技術提供更多的可能性。 通過采用RSA 算法，非對稱加密技術可以將信息數據加密、解密，并且可以將公鑰和私鑰組合起來，從而實現傳輸方與接收方之間的安全通信。 兩組密鑰的協同使用可以大大提升網絡信息的安全性，還可以有效地防止相同的密鑰被外部訪問，從而避免了對稱加密技術可能帶來的安全漏洞，極大地提升了數據的安全性。 非對稱密鑰加密技術具有顯著的優勢，它可以提供開放的加密密鑰，使用者無須在私鑰之間進行交換，大大提高了數據的完整性。 此外，它還可以實現數字簽名，使得數據傳輸更加安全可靠。

4.3 鏈路加密技術

首先采用鏈路加密技術，可以有效地保護信息數據傳輸通道中的每個節點，實現對兩個節點之間的數據的安全加密和解密，從而確保數據的安全傳輸。 其次采用在線加密技術，可以創建多個獨立的密鑰，大大提升了密鑰解鎖的復雜程度，并且能夠保證數據的長期安全性，尤其是對于那些需要保護的高級機密信息。 最后由于整個信息數據傳輸過程中都是加密解密，網絡性能和管理的負擔增加，對各個節點的網絡性能提出了更高的要求。

4.4 端對端加密技術

通過端對端加密技術，從源頭到終端都能夠實現安全的數據傳輸，無論是在傳輸的路徑上還是在接收的路徑上，都能夠確保信息的完整性，從而避免因為破壞或泄漏而導致的安全風險。 并且可以實現數據的加密和解密，大大減少了加密設備的重復使用，降低了加密成本，特別適用于處理簡單的信息數據，具有傳輸速度快、成本低等優勢。

4.5 節點加密技術

節點加密技術是指在信息和數據的傳遞過程中，對固定的節點實施密碼加密，以防止木馬病毒的侵入。 在加密方法方面，節點加密技術類似于鏈路加密技術，但是在傳輸時，它以密文方式傳輸信息和數據，而報頭和路由的信息則以明文傳遞，使得中間節點不會接觸到明文，即便是在傳遞過程中遭到了攻擊，也不會對信息數據的安全性造成威脅。

5 數據加密技術在計算機網絡安全中的實際應用

5.1 在網絡數據庫中的應用

使用Windows 或Unix 等高級操作系統，數據庫可以實現信息的快速傳輸與共享，但由于系統缺乏足夠的安全保障，容易被非法人員侵犯，導致重要信息的泄漏。 雖然數據庫可以讓人們輕松地搜索、傳輸和儲存信息，但由于它的安全性較低，使得許多重要的敏感信息容易受到非法攻擊者的侵害。 在實際應用中，為了對有關信息和內容進行更高層次的保護，人們通常會進行二次加密，例如，嚴格限制外部訪問者、要求內部人員只有擁有密鑰，才能訪問數據，從而有效地阻止信息被泄露或被惡意篡改［4］。 一般來說，通常由專業的安全人員執行加密任務，他們將數據存儲在數據庫管理系統外部，為數據從發送端傳輸到接收端的整個流程提供安全保障，不僅減輕了服務器的負荷，而且采用字段加密技術可以顯著減少搜索范圍的局限性，從而提高網絡系統的安全性。 在算法加密的操作過程中，非對稱算法和對稱算法各有其優勢和劣勢，但加密人員經常會將它們結合起來，以達到最佳的加解密效果。 對稱算法可以在較短的時間內完成加解密，而非對稱算法可以有效地防止密鑰的丟失，它們可以構建出一個有效的加密機制，其中，RSA 算法是最常用的，而對稱算法則是加密和解密的基礎。 在加密的情況下，該算法可以單獨運行，但在解密的過程中，非對稱算法的應用就顯得尤為重要。 因此，要想兩種技術發揮最大效果，必須將它們有機地結合起來，以便更好地推廣和普及。

5.2 在局域網中的應用

隨著計算機網絡技術的不斷發展，為了滿足不同人群的需求，提升信息交流的效率，企業、學校等組織紛紛建立起局域網，以實現更加高效的管理。 雖然局域網可以在內部使用，但仍然存在信息安全風險，可能導致企業和學校遭受信息泄露和經濟損失。 因此，通過數據加密技術，局域網可以將傳輸的信息安全地存儲在路由器中，并且可以有效地實施加密管理，以確保信息的安全性和完整性。 例如，使用VPN 技術來加密局域網的數據，以確保數據的安全性。 與傳統的專用網絡相比，基于路由器的局域WiFi可以提供更加便捷、高效的服務，讓用戶輕松實現快速、安全、高效的上網。 通過采用數據加密技術，可以有效地管理局域網內的信息，從而提高網絡的穩定性。

5.3 在軟件設計中的應用

計算機網絡已經為人類的日常生活和工作提供了極大的便利，但也存在著許多安全隱患。 為了更好地滿足人們的生活和工作需求，提升軟件安全性是必不可少的。 采用數據加密技術可以有效地保護軟件的安全性，一旦發現安全漏洞，就會立即采取相應的措施，并且對敏感文件、加密文件等進行實時監控，以確保軟件的安全性［5］。 實際上，各行業在實際應用計算機網絡安全技術時，都可以根據自身的需求和發展目標，量身定制加密軟件，以確保軟件的安全性和穩定性。 目前，數據加密技術的研究取得了長足的進步，不僅可以有效地實現數據加密，而且還可以通過創新技術應用來大幅度提高軟件的運行效率。

5.4 在數字簽名認證中的應用

當計算機用戶參與到互聯網上的任何活動時，用戶所發出的信息將被數字簽名認證系統加以保護，以確保其真實性和安全性。 在進行信息交換之前，應使用用戶的密碼來確保安全性，并對所有的數據進行加密處理。 當前，數字簽名認證的使用分為兩種：一種是提供商業性的數字安全保護，另一種則是針對個人信息的數字安全保護。 數字簽名認證已成為我國公共服務領域的標準，隨著我國公用行業的發展，網絡支付活動的范圍不斷擴大，金額也在不斷攀升，數字簽名技術的充分應用不僅能夠提高各項業務辦理的安全性，還能夠大大提升業務辦理的效率。

6 結語

綜上所述，隨著計算機網絡安全技術的飛速發展，許多電子產品，尤其是手機和電腦，已經成為人們日常生活和工作中不可或缺的一部分，不僅可以幫助人們快速高效地完成日常工作任務，而且還可以極大地提升人們的生活質量水平。 其中，數據加密技術是確保計算機網絡安全的關鍵技術，可以幫助用戶利用密碼來實現加密操作，有效地防止外部攻擊，確保數據的完整性。 因此，為了實現計算機網絡安全的穩定性，必須深入研究數據加密技術，并充分利用它的應用優勢，將其應用于軟件、電子商務、網絡數據庫等領域，為用戶提供一個更加安全穩定的網絡環境。