[科普中国]-加密

加密，是以某种特殊的算法改变原有的信息数据，使得未授权的用户即使获得了已加密的信息，但因不知解密的方法，仍然无法了解信息的内容。 在航空学中，指利用航空摄影像片上已知的少数控制点，通过对像片测量和计算的方法在像对或整条航摄带上增加控制点的作业。

历史来源加密之所以安全，绝非因不知道加密解密算法方法，而是加密的密钥是绝对的隐藏，流行的RSA和AES加密算法都是完全公开的，一方取得已加密的数据，就算知道加密算法也好，若没有加密的密钥，也不能打开被加密保护的信息。单单隐蔽加密算法以保护信息，在学界和业界已有相当讨论，一般认为是不够安全的。公开的加密算法是给黑客和加密家长年累月攻击测试，对比隐蔽的加密算法要安全得多。

在密码学中，加密是将明文信息隐匿起来，使之在缺少特殊信息时不可读。虽然加密作为通信保密的手段已经存在了几个世纪，但是，只有那些对安全要求特别高的组织和个人才会使用它。在20世纪70年代中期，强加密（Strong Encryption） 的使用开始从政府保密机构延伸至公共领域， 并且目 前已经成为保护许多广泛使用系统的方法，比如因特网电子商务、手机网络和银行自动取款机等。

加密可以用于保证安全性， 但是其它一些技术在保障通信安全方面仍然是必须的，尤其是关于数据完整性和信息验证；例如，信息验证码（MAC）或者数字签名。另一方面的考虑是为了应付流量分析。

加密或软件编码隐匿（Code Obfuscation）同时也在软件版权保护中用于对付反向工程，未授权的程序分析，破解和软件盗版及数位内容的数位版权管理 （DRM）等。

尽管加密或为了安全目的对信息解码这个概念十分简单，但在这里仍需对其进行解释。数据加密的基本过程包括对称为明文的原来可读信息进行翻译，译成称为密文或密码的代码形式。该过程的逆过程为解密，即将该编码信息转化为其原来的形式的过程。

渊源在古代，加密是由许多办法完成的。在中国较“流行”使用淀粉水在纸上写字，再浸泡在碘水中使字浮现出来。而外国就不同了，最经典的莫过于伯罗奔尼撒战争。公元前405年，雅典和斯巴达之间的伯罗奔尼撒战争已进入尾声。斯巴达军队逐渐占据了优势地位，准备对雅典发动最后一击。这时，原来站在斯巴达一边的波斯帝国突然改变态度，停止了对斯巴达的援助，意图是使雅典和斯巴达在持续的战争中两败俱伤，以便从中渔利。在这种情况下，斯巴达急需摸清波斯帝国的具体行动计划，以便采取新的战略方针。正在这时，斯巴达军队捕获了一名从波斯帝国回雅典送信的雅典信使。斯巴达士兵仔细搜查这名信使，可搜查了好大一阵，除了从他身上搜出一条布满杂乱无章的希腊字母的普通腰带外，别无他获。情报究竟藏在什么地方呢？斯巴达军队统帅莱桑德把注意力集中到了那条腰带上，情报一定就在那些杂乱的字母之中。他反复琢磨研究这些天书似的文字，把腰带上的字母用各种方法重新排列组合，怎么也解不出来。最后，莱桑德失去了信心，他一边摆弄着那条腰带，一边思考着弄到情报的其他途径。当他无意中把腰带呈螺旋形缠绕在手中的剑鞘上时，奇迹出现了。原来腰带上那些杂乱无章的字母，竟组成了一段文字。这便是雅典间谍送回的一份情报，它告诉雅典，波斯军队准备在斯巴达军队发起最后攻击时，突然对斯巴达军队进行袭击。斯巴达军队根据这份情报马上改变了作战计划，先以迅雷不及掩耳之势攻击毫无防备的波斯军队，并一举将它击溃，解除了后顾之忧。随后，斯巴达军队回师征伐雅典，终于取得了战争的最后胜利。

雅典间谍送回的腰带情报，就是世界上最早的密码情报，具体运用方法是，通信双方首先约定密码解读规则，然后通信—方将腰带（或羊皮等其他东西）缠绕在约定长度和粗细的木棍上书写。收信—方接到后，如不把腰带缠绕在同样长度和粗细的木棍上，就只能看到一些毫无规则的字母。后来，这种密码通信方式在希腊广为流传。现代的密码电报，据说就是受了它的启发而发明的。

由来加密作为保障数据安全的一种方式，它不是才有的，它产生的历史相当久远，它是起源于要追溯于公元前2000年（几个世纪了），虽然它不是我们所讲的加密技术（甚至不叫加密），但作为一种加密的概念，确实早在几个世纪前就诞生了。当时埃及人是最先使用特别的象形文字作为信息编码的，随着时间推移，巴比伦、美索不达米亚和希腊文明都开始使用一些方法来保护他们的书面信息。

近期加密技术主要应用于军事领域，如美国独立战争、美国内战和两次世界大战。最广为人知的编码机器是German Enigma机，在第二次世界大战中德国人利用它创建了加密信息。此后，由于Alan Turing和Ultra计划以及其他人的努力，终于对德国人的密码进行了破解。当初，计算机的研究就是为了破解德国人的密码，人们并没有想到计算机带来的信息革命。随着计算机的发展，运算能力的增强，过去的密码都变得十分简单了，于是人们又不断地研究出了新的数据加密方式，如利用RSA算法产生的私钥和公钥就是在这个基础上产生的。1

简介概念数据加密的基本过程就是对原来为明文的文件或数据按某种算法进行处理，使其成为不可读的一段代码，通常称为"密文"，使其只能在输入相应的密钥之后才能显示出本来内容，通过这样的途径来达到保护数据不被非法人窃取、阅读的目的。

该过程的逆过程为解密，即将该编码信息转化为其原来数据的过程。

理由当今网络社会选择加密已是我们别无选择，其一是我们知道在互联网上进行文件传输、电子邮件商务往来存在许多不安全因素，特别是对于一些大公司和一些机密文件在网络上传输。而且这种不安全性是互联网存在基础——TCP/IP协议所固有的，包括一些基于TCP/IP的服务；另一方面，互联网给众多的商家带来了无限的商机，互联网把全世界连在了一起，走向互联网就意味着走向了世界，这对于无数商家无疑是梦寐以求的好事，特别是对于中小企业。为了解决这一对矛盾、为了能在安全的基础上大开这通向世界之门，我们只好选择了数据加密和基于加密技术的数字签名。

加密在网络上的作用就是防止有用或私有化信息在网络上被拦截和窃取。一个简单的例子就是密码的传输，计算机密码极为重要，许多安全防护体系是基于密码的，密码的泄露在某种意义上来讲意味着其安全体系的全面崩溃。

通过网络进行登录时，所键入的密码以明文的形式被传输到服务器，而网络上的窃听是一件极为容易的事情，所以很有可能黑客会窃取得用户的密码，如果用户是Root用户或Administrator用户，那后果将是极为严重的。

还有如果你公司在进行着某个招标项目的投标工作，工作人员通过电子邮件的方式把他们单位的标书发给招标单位，如果此时有另一位竞争对手从网络上窃取到你公司的标书，从中知道你公司投标的标的，那后果将是怎样，相信不用多说聪明的你也明白。

这样的例子实在是太多了，解决上述难题的方案就是加密，加密后的口令即使被黑客获得也是不可读的，加密后的标书没有收件人的私钥也就无法解开，标书成为一大堆无任何实际意义的乱码。总之无论是单位还是个人在某种意义上来说加密也成为当今网络社会进行文件或邮件安全传输的时代象征！

数字签名就是基于加密技术的，它的作用就是用来确定用户是否是真实的。应用最多的还是电子邮件，如当用户收到一封电子邮件时，邮件上面标有发信人的姓名和信箱地址，很多人可能会简单地认为发信人就是信上说明的那个人，但实际上伪造一封电子邮件对于一个通常人来说是极为容易的事。在这种情况下，就要用到加密技术基础上的数字签名，用它来确认发信人身份的真实性。

类似数字签名技术的还有一种身份认证技术，有些站点提供入站FTP和WWW服务，当然用户通常接触的这类服务是匿名服务，用户的权力要受到限制，但也有的这类服务不是匿名的，如某公司为了信息交流提供用户的合作伙伴非匿名的FTP服务，或开发小组把他们的Web网页上载到用户的WWW服务器上，问题就是，用户如何确定正在访问用户的服务器的人就是用户认为的那个人，身份认证技术就是一个好的解决方案。

在这里需要强调一点的就是，文件加密其实不只用于电子邮件或网络上的文件传输，其实也可应用静态的文件保护，如PIP软件就可以对磁盘、硬盘中的文件或文件夹进行加密，以防他人窃取其中的信息。

分类加密建立在对信息进行数学编码和解码的基础上。加密类型分为两种，对称加密与非对称加密，对称加密双方采用共同密钥，（当然这个密钥是需要对外保密的），这里讲一下非对称加密，这种加密方式存在两个密钥，密钥-- 一种是公共密钥（正如其名，这是一个可以公开的密钥值），一种是私人密钥（对外保密）。 您发送信息给我们时，使用公共密钥加密信息。 一旦我们收到您的加密信息，我们则使用私人密钥破译信息密码（被我们的公钥加密的信息，只有我们的私钥可以解密，这样，就在技术上保证了这封信只有我们才能解读——因为别人没有我们的私钥）。 使用私人密钥加密的信息只能使用公共密钥解密（这一功能应用与数字签名领域，我的私钥加密的数据，只有我的公钥可以解读，具体内容参考数字签名的信息）反之亦然，以确保您的信息安全。

标准最早、最著名的保密密钥或对称密钥加密算法DES(Data Encryption Standard)是由IBM公司在70年代发展起来的，并经政府的加密标准筛选后，于1976年11月被美国政府采用，DES随后被美国国家标准局和美国国家标准协会（American National Standard Institute，ANSI）承认。

DES使用56位密钥对64位的数据块进行加密，并对64位的数据块进行16轮编码。与每轮编码时，一个48位的"每轮"密钥值由56位的完整密钥得出来。DES用软件进行解码需用很长时间，而用硬件解码速度非常快。幸运的是，当时大多数黑客并没有足够的设备制造出这种硬件设备。在1977年，人们估计要耗资两千万美元才能建成一个专门计算机用于DES的解密，而且需要12个小时的破解才能得到结果。当时DES被认为是一种十分强大的加密方法。

随着计算机硬件的速度越来越快，制造一台这样特殊的机器的花费已经降到了十万美元左右，而用它来保护十亿美元的银行，那显然是不够保险了。另一方面，如果只用它来保护一台普通服务器，那么DES确实是一种好的办法，因为黑客绝不会仅仅为入侵一个服务器而花那么多的钱破解DES密文。

另一种非常著名的加密算法就是RSA了，RSA(Rivest-Shamir-Adleman)算法是基于大数不可能被质因数分解假设的公钥体系。简单地说就是找两个很大的质数。一个对外公开的为"公钥"（Public key） ，另一个不告诉任何人，称为"私钥"（Private key）。这两个密钥是互补的，也就是说用公钥加密的密文可以用私钥解密，反过来也一样。

假设用户甲要寄信给用户乙，他们互相知道对方的公钥。甲就用乙的公钥加密邮件寄出，乙收到后就可以用自己的私钥解密出甲的原文。由于别人不知道乙的私钥，所以即使是甲本人也无法解密那封信，这就解决了信件保密的问题。另一方面，由于每个人都知道乙的公钥，他们都可以给乙发信，那么乙怎么确信是不是甲的来信呢？那就要用到基于加密技术的数字签名了。

甲用自己的私钥将签名内容加密，附加在邮件后，再用乙的公钥将整个邮件加密（注意这里的次序，如果先加密再签名的话，别人可以将签名去掉后签上自己的签名，从而篡改了签名）。这样这份密文被乙收到以后，乙用自己的私钥将邮件解密，得到甲的原文和数字签名，然后用甲的公钥解密签名，这样一来就可以确保两方面的安全了。2

加密技术定义加密技术是最常用的安全保密手段，利用技术手段把重要的数据变为乱码（加密）传送，到达目的地后再用相同或不同的手段还原（解密）。

加密技术包括两个元素：算法和密钥。算法是将普通的信息或者可以理解的信息与一串数字（密钥）结合，产生不可理解的密文的步骤，密钥是用来对数据进行编码和解密的一种算法。在安全保密中，可通过适当的钥加密技术和管理机制来保证网络的信息通信安全。

应用加密技术的应用是多方面的，但最为广泛的还是在电子商务,VPN和数据安全方面的应用，下面就分别简叙。

电子商务

电子商务（E-business）要求顾客可以在网上进行各种商务活动，不必担心自己的信用卡会被人盗用。在过去，用户为了防止信用卡的号码被窃取到，一般是通过电话订货，然后使用用户的信用卡进行付款。人们开始用RSA（一种公开/私有密钥）的加密技术，提高信用卡交易的安全性，从而使电子商务走向实用成为可能。

许多人都知道NETSCAPE公司是Internet商业中领先技术的提供者，该公司提供了一种基于RSA和保密密钥的应用于因特网的技术，被称为安全插座层（Secure Sockets Layer，SSL）。

也许很多人知道Socket，它是一个编程接口，并不提供任何安全措施，而SSL不但提供编程接口，而且向上提供一种安全的服务，SSL3.0已经应用到了服务器和浏览器上，SSL2.0则只能应用于服务器端。

SSL3.0用一种电子证书（electric certificate）来实行身份进行验证后，双方就可以用保密密钥进行安全的会话了。它同时使用"对称"和"非对称"加密方法，在客户与电子商务的服务器进行沟通的过程中，客户会产生一个Session Key，然后客户用服务器端的公钥将Session Key进行加密，再传给服务器端，在双方都知道Session Key后，传输的数据都是以Session Key进行加密与解密的，但服务器端发给用户的公钥必需先向有关发证机关申请，以得到公证。

基于SSL3.0提供的安全保障，用户就可以自由订购商品并且给出信用卡号了，也可以在网上和合作伙伴交流商业信息并且让供应商把订单和收货单从网上发过来，这样可以节省大量的纸张，为公司节省大量的电话、传真费用。在过去，电子信息交换（Electric Data Interchange，EDI）、信息交易（information transaction）和金融交易（financial transaction）都是在专用网络上完成的，使用专用网的费用大大高于互联网。正是这样巨大的诱惑，才使人们开始发展因特网上的电子商务，但不要忘记数据加密。

VPN

越来越多的公司走向国际化，一个公司可能在多个国家都有办事机构或销售中心，每一个机构都有自己的局域网LAN（Local Area Network），但在当今的网络社会人们的要求不仅如此，用户希望将这些LAN连结在一起组成一个公司的广域网，这个已不是什么难事了。

事实上，很多公司都已经这样做了，但他们一般使用租用专用线路来连结这些局域网 ，他们考虑的就是网络的安全问题。具有加密/解密功能的路由器已到处都是，这就使人们通过互联网连接这些局域网成为可能，这就是我们通常所说的虚拟专用网（Virtual Private Network ，VPN）。当数据离开发送者所在的局域网时，该数据首先被用户端连接到互联网上的路由器进行硬件加密，数据在互联网上是以加密的形式传送的，当达到目的LAN的路由器时，该路由器就会对数据进行解密，这样目的LAN中的用户就可以看到真正的信息了。

数据安全

电脑已经进入千家万户，并且在商业办公中起着不可替代的作用。电脑中保存的重要数据和机密的数据的安全已经成为所有电脑使用者十分重视的问题。无论是个人的电脑数据或公司的电脑数据，如果一旦泄密，造成的损失和影响将是巨大的。3

相关资料相关软件加密或软件编码隐匿（Code Obfuscation）同时也在软件版权保护中，用于对付反向工程，未授权的程序分析，破解和软件盗版及数位内容的数位版权管理（DRM）等。

这种加密服务在安卓应用方面尤其明显，由于打包党增多，很多尤其的安卓应用都被反编译，逆向分析，二次打包，所以很多安卓开发者不得不对安卓应用进行加密，然而由于大部分开发者都把主要的目光集中在App开发和运营上，并没有太多的时间和精力自己研发有效的App加密方法，于是就催生出爱加密这种第三方安卓应用加密服务商，据36氪报道，爱加密是基于 SaaS 交付模式的第三方App加密平台，让开发者只需5—10分钟便可在线完成 App 高级加固，为App加上一层保护壳，既可以有效防止App在运营过程中免遭被植入恶意代码、二次打包、山寨盗版的风险，又可以帮助开发者节省开发时间和成本。

类别加密算法可以分为两类：对称加密和非对称加密

加密技巧下面的技巧可强化加密的安全性：

1.不要使用老的加密算法

企业应当停止使用DES等老的加密算法，也不要使用其亲戚3DES（三重数据加密标准）。

2.使用企业支持的最长的加密密钥

建议企业尽可能使用最大长度的密钥，这可以使那些无法访问后门的企业难以破解企业的加密。当今，AES 128可谓强健，但如果可能，不妨使用AES 512 或更长的密钥。

3.多层加密

建议企业尽可能地利用多层加密，这可以增加攻击者的困难。如果有可能，不妨对数据库的每个字段、每个表以及整个数据库都进行加密。

4.安全存储加密密钥

企业面临的最大问题可能并不是加密算法被美国的国安局留下后门，而是密码本身仅仅是加密方案的一部分。对于基础架构的其它要素，如密钥管理系统，企业也必须保证其安全。攻击者都愿意对付安全系统的最薄弱环节。如果攻击者很容易就可以窃取密钥，为什么还会费力破解加密算法呢？

有的企业将保护其数据的密钥给第三方，尤其是在企业将数据存储在公共云中并由云供应商加密和保护时。这里的问题是，企业无法控制密钥，而是必须相信云供应商的雇员会安全地保存密钥。

如果企业可以实施一种可以将密钥控制在云中的加密系统，就会安全得多。自动处理加密的云加密网关可以帮助公司实现这种安全。

5.确保正确实施加密

事实上，实施加密系统并非易事，因为它有许多动态部件，任何一个部件都有可能成为一个薄弱环节。你必须进行大量调查，确保正确实施加密。

在实施加密过程中，哪些方面容易出错？除了密钥容易遭受攻击，还有CBC（密码分组链接）的实施方式。使用CBC，可以用同样长度的随机文本块（也称为初始化向量）对纯文本进行异或运算，然后对其进行加密，产生一个加密文本块。然后，将前面产生的密文块作为一个初始化向量对下一个纯文本块进行异或运算。

CBC的正确实施要求在开始每个过程时都有一个新的初始化向量。一个常见的错误是用一个不加改变的静态初始化向量来实施CBC。如果正确实施了CBC，那么，如果我们在两个不同的场合加密了文本块，所生产的密文块就不会相同。

6.不要忽视外部因素

公司几乎无法控制的外部因素有可能破坏加密系统的安全性。例如，SSL依赖于数字证书，而且这些因素依赖于嵌入在浏览器（如IE、火狐、Chrome等）中的根证书颁发机构的完整性。但是，我们如何知道其是否可信，或者这些证书颁发机构不是某外国情报机构的幌子？你是否觉得这听起来牵强附会，但却有可能是事实。

此外，DNS也是不得不重视的弱点。只要DNS被攻克，攻击者就可以使用钓鱼技术绕过加密。

当然，这里强调的是加密问题的各种可能性。一个正确实施的加密系统只能在一种情况下被攻克，即测中密钥，在短时间内猜对密钥并非不可能，但其可能性微乎其微。4

本词条内容贡献者为:

于仁业 - 高级工程师 - 中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司