计算机网络信息安全的数据加密技术研究

1 计算机网络信息安全的数据加密技术类型

1.1 对称加密技术

在信息安全领域，数据加密技术依据其不同的实现机制被划分为多种类型，其中最为基础和广泛应用的是对称加密技术和非对称加密技术。这两种技术各有特点，适用于不同的安全需求场景。对称加密技术，又称为私钥加密或单密钥加密，是数据加密领域中最古老也是最基本的一种加密方式。其核心特点在于加密和解密过程使用同一个密钥，即信息的发送者和接收者必须共享一个密钥才能进行信息的加密和解密。这种机制简化了加密解密过程，使得加密运算速度极快，加密效率高，非常适合于大数据量的加密场景。对称加密技术的最大挑战在于密钥的管理。由于加密和解密使用相同的密钥，因此密钥的保密性至关重要。一旦密钥泄露，加密的信息将毫无安全性可言。此外，随着通信参与者的增加，密钥的分配和管理也变得异常复杂，需要建立安全的密钥分发机制。尽管存在这些挑战，但对称加密技术因其高效性在许多领域仍被广泛使用。例如，在网络通信中，双方可以通过预先协商或安全的密钥交换协议来共享密钥，进而实现数据的加密传输。

1.2 非对称加密技术

非对称加密引入“公钥”和“私钥”的概念，巧妙地解决了密钥分发的难题。在非对称加密体制中，加密和解密使用的是不同的密钥。公钥可以公开，而私钥必须保密。数据发送方使用接收方的公钥进行加密，而只有掌握私钥的接收方才能对密文进行解密。这种独特的加解密方式，让数据在不安全的信道上也能够得到可靠的保护。RSA算法是非对称加密技术的代表性成果之一，RSA 利用大整数因数分解问题的计算困难性，构建了一种高度安全的公钥密码体制。通过对一对大素数的巧妙运算，RSA 生成了一对密钥：公钥和私钥。加密过程是使用公钥对明文进行加密；而解密过程是使用私钥对密文进行解密。虽然公钥是公开的，但在不知道私钥的情况下，想要从公钥推导出私钥是极其困难的，这就是 RSA 的安全基石。随着密码分析技术的发展，对 RSA的攻击也日益增多。为获得更高的安全性，椭圆曲线密码学（ECC）应运而生。ECC同样是一种公钥密码体制，但其安全性基于椭圆曲线离散对数问题。与 RSA 相比，ECC在提供同等安全强度时，密钥尺寸更小，计算量更少，因而在移动设备、物联网等资源受限的环境中更具优势。

1.3 哈希（Hash）算法

哈希算法也称为散列算法或摘要算法。它的特点哈是希只算有法加可密以过将程任，意没长有度解的密二过进程制，是明一文种串单映向射加成密固。定长度的二进制密文串，这个密文串称为数字指纹或摘要。哈希算法虽然是单向不可逆的，但可以用来验证数据的完整性。因为相同的输入必定产生相同的输出摘要，如果数据在传输或存储过程中被篡改，新旧数据计算的摘要就会不一致，从而可以发现篡改行为。常见的哈希算法如下。消息摘要算法第五版（MD5）：输出 128 位的散列值，广泛应用于文件校验、数字签名等领域。但 MD5 已被证明存在碰撞攻击漏洞，安全性不足。安全哈希算法（SHA）家族如下。（1）SHA－1：输出 160 位的散列值，安全性优于 MD5，但也存在理论上的碰撞攻击。（2）SHA－2：包括 SHA－256 和 SHA－512 等，目前使用最广泛，安全性很高。（3）SHA－3：最新的哈希算法标准，采用全新的 Keccak 算法，抗量子攻击性更好。哈希算法除了用于验证数据完整性，还广泛应用于数字签名、消息认证码、伪随机数生成等安全领域。它是密码学的基础工具之一。对称加密、非对称加密和哈希算法各有特点，在实际应用中须根据需求选择合适的算法。对称加密适合大数据量保密，非对称加密适合密钥管理，哈希算法适合验证完整性。它们可以灵活组合，构建出完整的网络信息安全防护体系。

2 计算机网络信息安全的数据加密技术的具体应用

2.1 在电子商务中的应用

电子商务平台中采用数据加密技术较为关键。因电子商务是以计算机技术为核心开展的商业活动，涉及的敏感信息较多，以用户个人信息、银行账户信息以及交易数据为代表的电子商务信息较多，一旦在数据传输中存在风险，不仅会导致用户个人信息的泄露，还会给用户和企业带来较大的经济损失。首先在电子商务活动中，数据加密技术的应用为交易数据机密性提供了根本保障。在电子商务交易活动实际开展的过程中，数据加密技术中的加密算法能够对其中涵盖的关键信息或者是敏感信息进行转化，在用户授权之后解密和读取相关信息，而未经授权的用户则难以获取其内容，因此数据加密技术的应用能够有效降低黑客对敏感信息的攻击，也为电子商务交易活动开展中数据的机密性提供了有效保障。其次数据加密技术为电子商务交易活动中数据的完整性提供了有效途径。在数据加密技术实际应用中利用数字签名技术规避非法入侵带来的数据篡改和伪造，以此保障电子商务交易数据的完整性，为交易可信度的提升提供了有效保障。除此之外数据加密技术的应用为电子商务系统的可用性提供了有效保障。即在数据加密技术实际应用中设置访问权限和密钥管理，只有经过授权的合法用户才能够获取访问权限，避免非法分子或未经授权的用户对电子商务系统进行入侵和破坏。与此同时，密钥管理的合理性和有效性也为电子商务系统的安全运行提供根本保障。

2.2 在计算机软件中的应用

计算机软件是计算机网络中重要的组成部分，主要负责处理、传输和存储各种数据。然而，随着软件功能的日益复杂和开放性的增加，计算机软件也面临着越来越多的安全威胁，黑客和病毒常常利用软件漏洞，窃取或篡改用户数据，严重威胁计算机网络通信的安全。代码混淆作为一种通过变换代码结构增加逆向工程难度的技术，可以通过对软件代码进行混淆处理，使黑客难以理解和分析软件的工作流程，从而增加软件的安全性。一般使用 AES 算法对软件的关键代码段进行加密，只有拥有正确密钥的用户才能解密并执行这些代码段，从而有效防止代码被非法复制或篡改。

2.3 在局域网中的应用

通过在文件存储、无线网络接入和数据传输等环节应用加密技术，可以降低数据泄漏风险，提升网络安全性。数据加密技术在局域网中的主要应用实践为：（1）文件服务器上的加密对象包括文件内容、文件元数据（如文件名、大小、修改时间）和临时文件，采用国际标准的加密算法（如 AES-256）进行加密，同时通过集成密钥管理系统（KMS）和硬件安全模块（HSM），实现密钥的安全存储、轮换和销毁；（2）数据传输过程中的加密协议（如 TLS/SSL）通过握手过程协商加密算法和会话密钥，使用对称加密算法（如 AES）加密数据，并添加消息认证码（MAC）查看数据在传输过程中是否被篡改；（3）WPA2 和 WPA3 是目前无线网络中使用较为广泛的加密标准，根据 Wi-Fi 联盟 2023 年发布的测试报告，WPA3 的 SAE 协议可抵御离线字典攻击，密钥破解难度较 WEP 提升至少 10～6 倍。实际测试中，某企业内网部署 WPA3 后，中间人攻击成功率从 WPA2 的 12% 降至 0.3% 。WPA2/WPA3 加密了无线传输中的数据，还通过公钥密码算法（如 RSA）进行身份验证。

3 结束语

未来，随着计算机技术的不断发展，数据加密技术将不断创新和完善，为计算机网络信息安全提供更加全面、高效、可靠的保障。同时，也需要持续关注网络安全的新威胁和新挑战，不断调整和完善安全防护策略，确保计算机网络系统的安全稳定运行。

参考文献：

[1]陈楠. 计算机网络信息安全问题及数据加密技术分析[J]. 造纸装备及材料,2022,51(1):157-159.

[2]曹穗.基于区块链的分布式隐私数据保护技术的研究[D].广州：广东工业大学,2022.