数据加密技术在计算机网络信息安全中的应用

数据加密技术在计算机网络信息安全中的应用

余悦岚沈丽娟沈国欣

浙江省通信产业服务有限公司湖州市分公司

浙江省通信产业服务有限公司湖州市分公司

浙江天力建设集团有限公司

摘要：随着计算机技术的持续发展，网络体系的服务范围日渐广泛，其所具备的服务能力也得到大规模提升，从而满足人民群众日益增长的物质和精神需求。在计算机网络快速发展的时代背景下，网络信息安全问题更加凸显，在计算机网络信息安全决策中整合数据加密技术，可为人们提供良好的网络环境，实现数据管理水平优化升级。

关键词：计算机网络；信息安全；数据加密；隐私保护

中图分类号：TP393

文献标识码：A

引言

数据加密技术，作为基础的安全措施，主要用于将敏感信息转化为不可读格式，以防止未授权的访问。其核心目的是在数据的存储、传输或处理过程中确保机密性、完整性和私密性。此过程通过采用复杂的数学算法，将可读的明文数据转换为密文实现，而密文仅可被持有相应解密密钥的个人或系统所解读。加密技术的运用能够有效保护关键数据不受诸如黑客、窃听和恶意软件等各种威胁，确保即使在密文被截获的情况下，数据仍保持安全，且不会被未授权的访问方解读。作为计算机网络安全的关键组成部分，数据加密在维护数字通信和交易的信任与完整性方面，在当今世界的互联网络中扮演着不可或缺的角色。

1常见的数据加密技术

1.1对称密钥加密

对称密钥加密是一种经典的密码技术，其核心在于使用单一共享密钥来实现数据的加密和解密。对称加密的基本原理是利用相同的密钥将明文转化为密文，再将其还原为明文，密钥必须在发送者和接收者之间保密，以确保通信的安全性。对称加密的工作过程通常包括以下步骤:(1)密钥生成。一个安全的随机密钥由发送者或密钥分发机制生成。这个密钥需要通过安全渠道与预期的接收者共享。(2)加密。发送方使用共享密钥和对称加密算法将明文消息转化为密文。加密过程涉及算法规定的数学运算，如替代和排列。(3)传输。密文通过网络传送给接收者。(4)解密。接收者收到密文后，使用相同的共享密钥和解密算法将其还原为原始的明文。

1.2非对称密钥加密

非对称密钥加密采用两个数学关联却不同的密钥——公钥与私钥。这种技术与只用单一密钥的对称加密不同，非对称加密依赖一对功能各异的密钥:公钥负责加密，私钥则用于解密。其核心原理基于某些易于单向计算却难以逆向求解的数学问题。以椭圆曲线加密算法( elliptic curve cryptography， ECC) 为例:ECC椭圆曲线加密技术因其高效率和强大安全性而受到青睐。基于椭圆曲线数学的ECC，与传统非对称算法提供同等级别的安全性，但密钥长度更短，特别适用于移动设备和资源有限的物联网环境，用于加密、数字签名和安全密钥交换。

1.3散列算法

散列算法，即哈希算法，是密码学中的重要工具，它将各种长度的数据转换成固定长度的字符串，这种字符串被称为哈希值或摘要。哈希值的生成方式独特，以至于输入数据的细微变化都会导致截然不同的哈希值。哈希函数主要应用于数据完整性验证、数字签名以及密码存储等领域。其特点包括:(1)确定性。对于同一输入，哈希算法总能生成一致的哈希值。(2)快速计算。哈希函数的设计注重高效的计算速度。(3)抗原像攻击。理论上不可能仅通过哈希值反推出原始输入数据。(4)抗碰撞性。发现两个不同输入产生相同哈希值的难度极高。

2数据加密技术在计算机网络信息安全中的应用

2.1同态加密与后量子密码学的发展

随着信息技术的飞速发展，数据安全和隐私保护问题日益凸显，使密码学技术成为了研究热点。其中，同态加密与后量子密码学作为新兴的密码学技术，在保障数据安全和隐私方面发挥着越来越重要的作用。同态加密是一种特殊的加密方式，允许对加密后的数据进行计算，得到的结果仍然是加密的，但与原始数据直接计算的结果相对应，为云计算和大数据处理提供了广阔的应用前景。后量子密码学则旨在设计能够抵抗量子计算机攻击的加密算法，基于复杂的数学问题和量子物理原理，强调数据安全性。目前，同态加密技术已经取得重要突破并在实际应用中展现出效率和可行性，但仍面临计算复杂度高和难以实现大规模应用的挑战。而后量子密码学领域也已涌现出多种候选算法，并在理论安全性和实用性方面表现出较好性能。

展望未来，随着技术的不断进步和应用需求的增长，同态加密与后量子密码学有望取得更显著的突破和发展。为推动其进一步发展，必须加强基础理论研究、提高技术应用水平、加强国际合作与交流以及培养专业人才队伍。通过各种努力，同态加密与后量子密码学将能够在保障数据安全和隐私方面发挥更大作用，共同构建一个更加安全的网络信息环境。

2.2数据加密与隐私保护的平衡

数据加密是信息安全领域的一项关键技术，通过对数据进行加密处理，突显数据在传输和存储过程中的机密性和完整性。数据加密技术多种多样，包括对称加密、非对称加密、混合加密等，每种加密方式都有其独特的优点和适用场景。数据加密技术的广泛应用提供了强大的数据安全保障，例如在在线银行交易中，数据加密保证用户的账户信息和交易数据不被窃取或篡改等。隐私保护是指通过一系列技术手段和政策措施，合法收集、使用和处理个人信息，防止个人信息被非法获取和滥用。随着大数据和人工智能等技术的发展，个人隐私面临的挑战越来越大。隐私保护技术包括匿名化、去标识化、数据脱敏等，降低个人信息泄露的风险。同时，各国政府和国际组织也在不断完善隐私保护的法律法规和标准，充分地尊重和保护个人隐私。

2.3身份验证和数据完整性

一是数据真实性的验证。数据真实性指确认数据或信息确实来源于一个合法且可信的源头。这一点对于防止未授权实体伪装成可信方或向通信中注入恶意内容非常关键。数据真实性的验证方法包括:(1)数字签名。这是一种加密机制，允许发送者使用私钥对数据(如电子邮件或文件)签名。随后，接收者可利用发送者的公钥来验证签名，以确保数据来源和完整性。(2)公钥基础设施(publickeyinfrastructure，PKI)。PKI是管理数字证书(包括公钥)的系统框架，由受信任的证书颁发机构颁发的证书有助于验证公钥的真实性及网络中实体的身份。(3)双因素身份验证与多因素身份验证(MFA)。这些方法要求用户提供两个或多个验证因素(如知识、所持物或个人特征)，以此增强身份的真实性和安全性。(4)基于令牌的身份验证。如硬件安全令牌或一次性密码，这些提供了额外的验证层次，确保只有授权用户能够访问特定的数据或系统。

二是保证数据完整性与不可否认性。数据完整性是指在数据传输或存储过程中，确保其内容不发生变化，不受损害;不可否认性则是指保证信息的发送方无法否认其发送行为。遵循这些原则对于保持网络通信的信任度和责任感的基础。

结束语

在计算机网络信息安全的领域中，数据加密技术如同坚固的盾牌，时刻保护数字资产与隐私不受侵害。随着科技的快速发展，无论是个人还是企业，都对数据安全提出了更高的要求。数据加密技术不仅满足了这一需求，还在不断地进化与完善中，应对日益复杂的网络安全威胁。从传统的加密方法到现代的同态加密、后量子密码学，每一种技术都代表人类对安全的追求与智慧。未来，随着技术的不断进步，数据加密技术将在保障网络信息安全方面发挥更加重要的作用，为构建一个更加安全、可信赖的数字世界提供坚实的技术支撑。

参考文献：

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[2]陈运财.基于改进遗传算法的计算机网络通信数据加密方法探析[J].工程技术研究，2023，8（13）：219-221.

[3]韩维，安业腾，史嘉琪.计算机网络安全中数据加密技术的运用研究[J].大众标准化，2023（14）：184-186.