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1計算機網絡通信安全

通常情況下，安全的計算機網絡通信是信息從發送方直接傳送到接收方。而受到威脅的計算機網絡通信是發送方發出的信息在傳輸過程中被他人竊取或阻斷，使接收方有可能受到錯誤的信息甚至接收不到信息。目前，計算機網絡通信面臨的威脅主要有以下四種攻擊方式：

(1)截獲：從網絡上未經他人同意，而獲取了雙方的通信內容，并且發送方和接收方都不知道信息已經外泄。該攻擊是對計算機通信機密性的攻擊，同時也稱為被動攻擊。

(2)中斷：有意中斷他人在網絡上的通信，信息資源被破壞或不可再利用。該攻擊是對計算機網絡的可用性攻擊，同時也稱為主動攻擊。

(3)偽造：偽造信息在網絡上傳送。偽造信息把信息傳送給接收方，發送方不知道有人冒充自己傳遞信息，而接收方認為此信息是由發送方發出的。該攻擊是對計算機的鑒別性的攻擊，也稱為主動攻擊。

(4)篡改：故意篡改網絡上傳送的報文。發送方發出的信息被截獲，把修改后的信息在傳送給B。該攻擊是對計算機網絡的完整性攻擊，也稱為主動攻擊。

2加密技術

一個密碼系統是由明文空間，密文空間，密鑰空間，加密算法和解密算法組成的。數據加密的基本過程就是發送方利用密鑰，對明文信息進行加密算法，從而轉變為密文信息，此為加密過程。然后，接收方收到信息后，利用密鑰對密文信息進行解密算法，從而的到明文，此為解密過程。通過這樣的一個過程來達到保護我們的數據不被竊取或篡改。從而達到信息傳輸的安全性。

3傳統密碼

我們稱為傳統加密方法。傳統加密方法中最簡單的加密算法就是置換密碼，置換密碼就是將明文中的字母順序進行重新排列，但字母本身是不變的，由此形成密文。明文的字母保持相同，但順序被打亂了。單純的置換密碼易于識別，因為它具有與原明文相同的字母頻率。對于黑客來說，這種密碼的破獲是相當直接的，只要找到相應的置換表即可。所以為了防止這種情況發生，我們可以采用兩張或者多張置換表，這樣就讓破譯的難度加大了。與之類似的還有替代密碼，替代密碼就是指建立一個或多個替換表，加密時需將要加密的明文通過查替換表，替換為對應的字符，生成密文，替代密碼的密鑰就是建立的替換表。傳統密碼中還有一種比較復雜的加密方式就是轉輪機，轉輪機是一個能夠自動進行加密的設備。它應用了多表替換的思想。

4對稱密碼

此加密算法是目前使用乏味最廣的一個算法，目前主要應用在金融行業，比如自動取款機等。DES的有效密鑰長度是56bit，數據分組長度和密文分組長度都是64bit，相差的8bit是奇偶校驗位。DES的加密首先是對明文進行初始置換IP，將其分為左右兩部分相等的組，然后進行十六輪完全相同的計算，每一輪都應用初始密鑰產生的子密鑰，最后把左右兩部分合在一起，進行末尾置換獲得密文。因為DES只有56bit的有效密鑰，也就是說密鑰長度過于短了，所以對DES最實用的攻擊方法是窮舉攻擊，即依次嘗試所有可能的密鑰。雖然對稱密碼使用起來簡單快捷，但是對稱加密系統有一個最大的問題是密鑰的分發和管理很復雜，代價高昂。

5非對稱密碼

RSA加密過程如下:首先需要隨機選兩個比較大的素數p和q,計算出n=p*q；然后計算出歐拉函數φ(n)=(p-1)(q-1)；接著任選一個整數e為公開加密密鑰，由e求出解密密鑰。加密/解密：將明文分成長度小于位的明文塊m，加密過程是：c=E(m,e)=modn，解密過程是：m=D(c,d)=modn。由于RSA加密算法使用了兩個非常大的素數作為公鑰和私鑰，那么想利用公鑰來推導出私鑰，這個運算是非常巨大的，所以在現實中是行不通的，所以說非對稱密碼是比較安全的一種加密算法。雖然RSA是一種安全性能比較好的加密算法，但是它也存在很多不足之處。首先是計算量很大，需要大量的計算來獲得密鑰，因此，限制了RSA在實際中的應用。其次是目前仍然沒有好的方法來獲得那兩個比較大素數。最后，為了確保密鑰的安全性，經常使密鑰的長度保持在1024bit以上，而這種做法又會增加RSA的計算量，是RSA的使用率降低。

6橢圓曲線密碼

根據橢圓曲線，可以構造豐富的公鑰密碼體制。橢圓曲線是y2+a1xy+a3y=x3+a2x2+a4x+a6方程所確定的平面曲線，其中系數ai定義在某個域上，這個域可以是有理數域、實數域、復數域，還可以是有限域。橢圓曲線密碼體制中用到的橢圓曲線都是定義在有限域上的。橢圓曲線密碼體制是目前已知的公鑰體制中，加密強度最高的一種加密體制，其破譯和求解難度基本上是指數階的，非常困難，保密性較好。為什么說ECC在某些領域可以取代RSA？首先在實現相同的安全性下，ECC所需的密鑰量比RSA少得多。其次在密鑰長度相等的情況下，RSA和ECC的速度相當。第三在相同的安全強度要求下，ECC可以使用較少的位數。適合嵌入式設備中。第四安全性能更高。比如160位的ECC與1024位RSA有相同的安全強度。第五計算量小，處理速度快。在私鑰的處理速度上，ECC遠比RSA快得多。第六存儲空間占用小。ECC的密鑰長短和系統參數與RSA相比要小得多，因此占用的存儲空間也要小得多。最后對帶寬要求低。

7總結與展望

在當今這個計算機技術飛速發展，計算機處理能力的提高和破譯算法本身取得的進展，使任何一種加密體制都面臨著各種攻擊和挑戰。因此為了提高計算機通信的安全性，要不斷改進和尋求新的算法和加密體制。目前不僅數學界不斷取得新的進展，而且物理界以及生物界都取得了新的進展。我相信隨著數據加密研究方面的不斷深入，未來將會有更多、更有效、更實用的數據加密算法被人們發現和應用。我們應當充分認識到數據安全對于信息時代的重要性。

作者：高媛張燕單位：天津師范大學計算機與信息工程學院