数据加密技术在计算机网络安全中的实践探究 

引言

在当今数字化时代，计算机网络已成为信息交流与存储的核心平台。然而，随着网络技术的不断进步，网络安全威胁也日益复杂多变。数据泄露、非法访问和恶意篡改等事件频发，给个人、企业乃至国家安全带来了巨大风险。数据加密技术，作为网络安全领域的基石之一，其重要性愈发凸显。本文研究旨在为构建更加安全、可靠的网络环境提供理论支持和实践指导。

1 计算机网络安全中数据加密的需求

1.1 抵御高级持续性威胁（APT）

高级持续性威胁（APT）是一种长期潜伏、针对性极强的网络攻击手段，攻击者通常采用社会工程学、漏洞利用等方式逐步渗透目标系统，最终窃取核心数据。传统安全防护措施（如防火墙、入侵检测系统）往往难以完全阻止 APT 攻击，而数据加密技术能够在攻击者突破外围防御后，仍确保数据不被非法利用。在 APT 攻击链中，数据加密主要在数据存储与传输两个环节发挥作用。采用端到端加密（E2EE）可确保即使攻击者截获通信流量，也无法解密敏感信息。静态数据加密（如 AES-256）能够防止攻击者在入侵数据库后直接获取明文数据。密钥管理系统（KMS）的引入进一步提升了安全性，确保即使部分密钥泄露，攻击者仍无法轻易破解全部数据。

1.2 支撑零信任架构

零信任安全模型（ZeroTrust）的核心思想是“永不信任，持续验证”，即所有用户、设备和服务在访问资源前必须经过严格的身份认证和权限检查。数据加密在该模型中扮演着关键角色，尤其是在动态数据访问控制方面。传统的基于边界的网络安全模型（如 VPN）依赖网络位置判断信任度，而零信任架构则要求数据本身具备安全属性。通过属性基加密（ABE）或同态加密（HE）技术，可以实现细粒度的数据访问控制。ABE 允许数据所有者设定访问策略（如“仅财务部门可解密”），即使数据被非授权人员获取，也无法解密。量子随机数生成器（QRNG）的应用可增强密钥的不可预测性，防止暴力破解。零信任架构下的数据加密不仅提升了数据的安全性，还适应了现代企业混合办公、多云环境的需求。员工无论身处何地，访问数据时均需通过加密通道，确保数据在传输和存储过程中始终受控，降低内部数据泄露和外部攻击的风险。

2 数据加密技术在计算机网络安全中的实践应用

2.1 网络通信加密

2.1.1 虚拟专用网络（VPN）

VirtualPrivateNetwork（VPN）通过在公用网络上建立专用的加密通道，实现远程用户与企业内部网络之间的安全通信。VPN 采用隧道技术，将企业内部网络的数据封装在公用网络的数据包中进行传输，并对数据进行加密处理。常见的VPN 隧道协议有PPTP（Point-to-PointTunnelingProtocol）、L2TP（Layer2TunnelingProtocol）和IPsec（InternetProtocolSecurity）等。以 IPsecVPN 为例，其在网络层对数据进行加密和认证，通过协商建立安全关联（SA），确定加密算法、密钥等参数。发送方将原始数据进行加密后封装在 IP 数据包中发送，接收方收到数据包后，根据 SA 中的参数进行解密和验证，确保数据的安全性和完整性。

2.1.2 安全套接层（SSL）/ 传输层安全（TLS）协议

SecureSocketsLayer（SSL）及其继任者TransportLayerSecurity（TLS）协议主要用于保障网络通信过程中的数据安全，位于传输层和应用层之间，在客户端和服务器之间建立安全连接。当客户端与服务器进行通信时，进行握手过程，双方协商加密算法、密钥交换方式等参数，并验证对方的身份。在握手成功后，数据在传输过程中会被加 密。 在 HTTPS（HypertextTransferProtocolSecure） 通 信 中， 浏览器（客户端）与网站服务器通过 SSL/TLS 协议进行握手，服务器向浏览器发送数字证书，浏览器验证证书的真实性后，双方协商生成会话密钥，用于后续数据传输的加密。数据在传输过程中，会被分段加密，接收方收到加密数据后进行解密，确保数据的保密性和完整性。

2.2 数据存储加密

2.2.1 磁盘加密技术

磁盘加密技术通过对硬盘上的数据进行加密处理，将数据以密文形式存储在磁盘介质中。以 BitLocker 为例，其是 Windows 操作系统自带的磁盘加密工具，利用 AES 加密算法对整个磁盘分区进行加密。在加密过程中，BitLocker 会生成一个加密密钥，该密钥与用户设置的密码或智能卡等身份验证方式相关联。当用户访问加密磁盘时，系统会要求用户进行身份验证，验证通过后，系统使用密钥对磁盘数据进行解密，用户即可正常访问数据。若未经授权的人员尝试访问加密磁盘，由于没有正确的密钥，磁盘数据将无法被读取，呈现为乱码状态。

2.2.2 数据库加密策略

数据库加密是对数据库中的数据进行加密存储，可针对数据库表、字段等不同层级实施加密。在 Oracle 数据库中，可使用透明数据加密（TDE）功能，TDE 会对数据库中的表空间进行加密，当数据写入数据库时，数据库引擎会自动使用预先配置的加密密钥对数据进行加密存储；在读取数据时，数据库引擎再使用相应密钥进行解密。对于字段级加密，可通过编写存储过程或使用特定的数据库加密插件，对用户密码、身份证号等敏感字段的数据进行单独加密处理。在数据查询过程中，数据库系统会在后台对加密数据进行解密操作，确保用户能够正常获取所需信息，而数据在数据库存储介质中的实际存储形式始终为密文。

3 结束语

综上所述，数据加密技术在计算机网络安全中的应用不仅限于上述提到的几个方面，但它确实为构建更加安全、可靠的网络环境提供了有力的支持。通过实施网络通信加密和数据存储加密等策略，可以有效地抵御外部攻击和数据泄漏风险，保护敏感信息的完整性和机密性。随着技术的不断进步，数据加密技术将持续演进，为计算机网络安全提供更加全面和高效的保障。未来，我们期待看到更多创新的数据加密方案，以适应日益复杂的网络安全挑战。

参考文献：

[1] 王大萌 , 马遥 . 数据加密技术在计算机网络安全防护中的应用 [J]. 中国新通信 ,2024,26(19):69-71.

[2] 赵维力 . 数据加密技术在计算机网络安全系统中的应用分析[J]. 信息与电脑 ( 理论版 ),2024,36(14):142-144.

[3] 张洁 . 数据加密技术在计算机网络安全中的运用探讨 [J].信息记录材料 ,2024,25(05):49-51.