計算機網絡信息安全及加密技術

摘要：計算機網絡的普及帶來了信息交流的便利，但也引發了信息安全問題，網絡攻擊、數據泄露以及信息篡改等問題不僅威脅到民眾人身財產安全，還對企業經營和國家安全造成嚴重影響。加密技術作為信息安全的重要保障手段，通過對數據的加密處理，確保了數據傳輸和存儲過程中的安全性。本文探討計算機網絡信息安全的防護層級，分析計算機網絡信息安全的防護方法，并探討了計算機網絡信息的加密技術，旨在為提升計算機網絡信息安全保障效率提供參考性意見。

關鍵詞：計算機；網絡信息安全；加密技術

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.02.004

中圖分類號：TP 393.08" " " " " 文獻標志碼：A" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2025）02-00-03

Computer Network Information Security and Encryption Technology

WANG Xuyang

（Shanxi University of Applied Science and Technology， Taiyuan 030000， China）

Abstract： The popularization of computer networks has brought convenience to information exchange， but it has also caused information security issues. Network attacks， data leaks， and information tampering not only threaten the personal and property safety of residents， but also have serious impacts on business operations and national security. Encryption technology， as an important means of ensuring information security， ensures the security of data transmission and storage through encryption processing. This article explores the protection levels of computer network information security， analyzes the protection methods of computer network information security， and discusses the encryption technology of computer network information， aiming to provide reference opinions for improving the efficiency of computer network information security protection.

Keywords： computer; network information security; encryption technology

在信息化時代的背景下，計算機網絡已成為社會經濟活動和日常生活的核心基礎設施。隨著信息技術的飛速發展和網絡應用的廣泛普及，網絡安全問題也日益嚴峻，信息泄露、數據篡改、惡意攻擊等安全威脅不斷挑戰著網絡環境的穩定性和數據的完整性，計算機網絡信息安全保障成為亟待解決的關鍵問題。信息安全的基本目標包括數據的機密性、完整性和可用性。數據的機密性要求只有授權用戶才能訪問特定的信息；數據的完整性是指確保信息在存儲和傳輸過程中不被篡改；而可用性則指數據和服務在需要時能夠隨時訪問。為實現這些目標，網絡安全領域不斷探索和發展各種防護技術和加密手段。

1" "計算機網絡信息安全的防護層級

1.1 邊界防護

邊界防護是計算機網絡信息安全的第一道防線，旨在保護網絡免受外部威脅和攻擊。主要包括防火墻、入侵檢測系統（IDS）和入侵防御系統（IPS）。防火墻是最常見的邊界防護工具，通過對數據包的頭部信息進行檢查，根據預設的安全策略允許或拒絕流量。防火墻的種類包括包過濾防火墻、狀態檢測防火墻和應用層防火墻[1]。包過濾防火墻依據數據包的源地址、目標地址和端口號進行過濾；狀態檢測防火墻則跟蹤數據包的連接狀態，確保數據包針對合法連接的狀態；應用層防火墻則對應用層的數據進行深度檢查，能夠阻止處于應用層的攻擊，如SQL注入或跨站腳本攻擊（XSS）。

入侵檢測系統（IDS）主要用于監控和分析網絡流量，檢測潛在的惡意活動和安全威脅，IDS通過分析流量模式、異常行為等方式識別攻擊行為，并發出警報，但通常不會主動阻止攻擊。與IDS不同，入侵防御系統（IPS）不僅可以檢測威脅，還可以主動采取措施，如阻止惡意流量、重置連接等，從而防止攻擊成功。IDS和IPS通常集成在同一設備中，以增強網絡邊界的防護能力。

1.2 網絡層防護

網絡層防護主要集中于保護網絡數據在傳輸過程中的安全性和完整性。關鍵技術包括虛擬專用網（VPN）和網絡隔離技術。VPN通過創建加密虛擬隧道，將數據從源端安全地傳輸到目的端，即使在不安全的網絡環境中也能保持數據的機密性和完整性[2]。VPN的兩種主要類型是站點到站點VPN和遠程訪問VPN。站點到站點VPN通常用于連接兩個不同的網絡，而遠程訪問VPN則允許個人用戶通過加密通道訪問企業網絡資源。

網絡隔離是通過將網絡劃分為多個子網或區域來限制不同網絡區域之間的通信，從而減少潛在的安全風險。常見的隔離措施包括使用虛擬局域網（VLAN）和子網劃分。

1.3 主機和應用層防護

主機和應用層防護涉及保護終端設備和應用程序免受攻擊的措施。主機層防護主要包括主機防火墻、安全軟件和漏洞管理。主機防火墻在每臺計算機上實施訪問控制，監控進出流量，防止惡意流量進入系統。安全軟件包括殺毒軟件、反惡意軟件和反間諜軟件，能檢測和清除惡意程序，防止病毒和間諜軟件對主機的感染。漏洞管理則通過定期掃描和修補系統漏洞，防止黑客利用已知漏洞進行攻擊。補丁管理工具可自動下載和安裝最新的安全補丁，確保系統和應用程序始終處于最新的安全狀態。

應用層防護則專注于保護應用程序免受攻擊，通常包括應用程序防火墻和安全編碼實踐。應用程序防火墻（如Web應用防火墻，WAF）對應用層的流量進行深度檢查，防止常見的應用層攻擊，如SQL注入、跨站腳本攻擊（XSS）和文件包含攻擊。

2" "計算機網絡信息安全的保障方法

2.1 訪問控制

訪問控制是確保計算機網絡和信息系統安全的關鍵措施，通過控制用戶和系統對資源的訪問權限來阻止未經授權的訪問。身份認證是驗證用戶或系統身份的過程，確保只有合法的用戶能夠訪問系統。常見的方法有密碼認證、雙因素認證（2FA）和生物識別技術；密碼認證通過用戶輸入的密碼進行身份驗證；雙因素認證在密碼認證的基礎上增加第二層認證，如手機驗證碼或生物特征，顯著提高了安全性；生物識別技術通過指紋、面部識別等方式進一步加強身份確認。

權限管理涉及對用戶訪問權限的設置，確保用戶只能訪問其授權的資源，權限管理通常遵循最小權限原則，即用戶僅獲得執行其職責所必需的最低權限。這種做法減少了潛在的風險，并限制了損害范圍。基于角色的訪問控制（RBAC）是一種常用的權限管理方法，通過角色分配權限，簡化了權限配置和管理，切實有效的訪問控制措施可以顯著降低內部和外部的安全威脅，確保系統資源的安全性和完整性。

2.2 數據加密

數據加密是保護數據機密性和完整性的核心技術，通過將數據轉換為不可讀的格式，防止未授權人員訪問和篡改[3]。傳輸加密用于保護數據在網絡傳輸過程中的安全，常見的傳輸加密協議包括SSL/TLS，它為互聯網通信提供加密和認證方式，確保數據在傳輸過程中不會被竊取或篡改，HTTPS就是在HTTP基礎上添加了SSL/TLS加密層，以保障用戶數據的安全性。SSL/TLS傳輸方式的標準參數如表1所示。

存儲加密用于保護存儲介質上的數據。通過將數據加密存儲，即使存儲設備被盜或泄露，數據也無法被讀取或使用。常見的存儲加密方法包括全盤加密，它對整個硬盤進行加密，保護所有存儲在其上的數據；文件級加密則針對特定文件進行加密，提供更靈活的保護措施。存儲加密確保了即使數據在靜態狀態下被非法獲取，仍然保持其機密性和完整性。

2.3 網絡監控與入侵檢測

網絡監控與入侵檢測是確保網絡安全的重要措施，通過實時監控網絡流量和行為來識別和響應潛在的安全威脅。網絡監控涉及使用各種工具和技術實時監控網絡流量，檢測異常活動和潛在的安全問題。網絡流量分析器能夠捕捉并分析網絡流量，幫助識別異常流量模式和潛在的攻擊，通過分析網絡流量可以發現不正常的流量峰值，這是分布式拒絕服務（DDoS）攻擊的跡象。

入侵檢測系統（IDS）可監控網絡和系統中的活動，識別潛在的惡意行為或攻擊，IDS通過分析流量模式和系統日志來檢測異常活動并發出警報。與IDS不同，入侵防御系統（IPS）不僅檢測攻擊，還能自動采取措施，如阻止惡意流量、隔離受感染的主機等，IDS和IPS結合使用可以提供多層次的防護，增強網絡的安全性和響應能力。

3" "計算機網絡信息加密技術

3.1 對稱加密

對稱加密是一種加密方法，其中加密和解密使用相同的密鑰。這種方法的核心在于密鑰的共享和管理，對稱加密算法的主要優勢在于其加密和解密速度快，非常適合處理大量數據。常見的對稱加密算法包括高級加密標準（AES）、數據加密標準（DES）和三重數據加密（3DES）。AES采用128位、192位或256位密鑰，提供了強大的加密安全性，并且在性能上優于DES和3DES。DES曾是標準加密算法，但由于其56位密鑰長度容易受到暴力攻擊被破解，現在已不再推薦使用，3DES通過對數據進行三輪加密提升了安全性，但相較于AES，其處理速度較慢。對稱加密廣泛應用于數據加密、磁盤加密和網絡通信中的加密保護，在SSL/TLS協議中，對稱加密用于保護數據的實際傳輸部分，以確保高效的數據加密和解密，對稱加密也常用于保護文件系統和數據庫中的數據。盡管對稱加密的密鑰管理較復雜，但其高效性使其在大規模數據加密中不可或缺。

3.2 非對稱加密

非對稱加密利用一對密鑰進行加密和解密，其中一個是公開的（公鑰），另一個是私有的（私鑰），非對稱加密的關鍵在于密鑰對的生成和使用，公鑰用于加密數據，而私鑰用于解密。常見的非對稱加密算法包括RSA、ECC（Elliptic Curve Cryptography）和ElGamal。RSA基于大數分解難題，廣泛用于數據加密和數字簽名，ECC利用橢圓曲線數學，在提供了與RSA相同安全級別的同時，密鑰長度更短，計算效率更高，適用于資源受限的環境。

非對稱加密主要用于密鑰交換、數字簽名和證書驗證，且在SSL/TLS協議中，非對稱加密用于安全地交換對稱密鑰，確保初始階段的密鑰傳輸安全。數字簽名利用非對稱加密驗證數據的完整性和來源，公鑰基礎設施（PKI）系統通過非對稱加密管理數字證書，確保網絡通信的安全。

3.3 散列函數

散列函數的設計重點在于生成唯一且不可逆的散列值，使得即使是微小的數據更改也能產生完全不同的哈希值。常見的散列函數包括MD5、SHA-1和SHA-256。MD5生成128位的散列值，但由于碰撞漏洞（不同數據產生相同哈希值）使其不再適用于高安全性要求的場景。SHA-1生成160位的散列值，也存在類似的安全問題，SHA-256是SHA-2家族的一部分，生成256位的散列值，提供較高的安全性，廣泛應用于數據完整性檢查和數字簽名。散列函數的加密標準參數如表2所示。

散列函數用于驗證數據的完整性和真實性。在文件傳輸和存儲中，使用散列函數生成文件的哈希值，并與預期哈希值進行比較，檢測文件是否被篡改，尤其是在數字簽名中，散列函數與非對稱加密結合使用，確保數據的完整性和來源的可靠性，有效的散列函數設計確保數據在處理和傳輸過程中保持其完整性和安全性。

4" "結束語

本文詳細探討了計算機網絡信息安全的防護層級及加密技術，旨在全面提升網絡安全保障水平。針對防護層級，邊界防護通過防火墻和入侵防御系統實現了網絡的最外層保護，有效防止外部攻擊。網絡層防護使用虛擬專用網絡（VPN）和網絡分段技術強化數據傳輸的安全性，阻止未經授權的訪問。主機和應用層防護則通過端點保護和應用安全措施保障了系統的內在安全性，防止惡意軟件和應用漏洞被利用。另外，本文探討了三種主要的加密技術：對稱加密憑借其加密和解密速度的優勢，廣泛應用于數據加密和文件保護；非對稱加密則通過公鑰和私鑰對的使用，提供了密鑰交換和數字簽名的安全保障；散列函數通過生成唯一的哈希值，確保數據的完整性和真實性。綜合上述技術手段，可以構建多層次的安全防護體系，有效保障計算機網絡環境中的數據安全和信息完整性。

參考文獻

[1]朝魯門.關于計算機網絡信息安全及加密技術的探討[J].汽車博覽，2021（z1）：70-71.

[2]霍蘭蘭.計算機網絡信息安全及加密技術研究[J].計算機應用文摘，2023，39（8）：105-107.

[3]解皓.計算機網絡信息安全中數據加密技術的運用[J].信息記錄材料，2023，24（10）：122-124.

作者簡介：王旭陽（2003-），男，漢族，山西臨汾人，本科，研究方向為計算機科學與技術。