1 引言
在當今日新月異的信息社會，計算機網(wǎng)絡得到了突飛猛進的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡日益成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防等領域的重要信息交換手段，并逐漸滲透到社會的各個領域。企業(yè)實現(xiàn)無紙化辦公，提高工作效率已是大勢所趨，隨著無紙化辦公的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡的安全越來越受到重視，防止信息被未經(jīng)授權泄漏、竄改和破壞等都是亟待解決的問題。在Internet上，數(shù)字簽名作為一項重要的安全技術，在保證數(shù)據(jù)的完整性、私有性和不可抵賴性方面起著極為重要的作用。數(shù)字簽名在Intemet上的應用需要專門的數(shù)字證書頒發(fā)認證機構，統(tǒng)一管理數(shù)字簽名的應用和校驗。但是，由于部分企業(yè)的信息的特殊性和重要性，不能在互聯(lián)網(wǎng)上傳送，企業(yè)內部局域網(wǎng)不能與Internet連接，所以，數(shù)字簽名在局域網(wǎng)中的使用受到限制。本文利用密碼學的知識，建立了企業(yè)內部局域網(wǎng)的文件加密和數(shù)字簽名系統(tǒng)，成功地實現(xiàn)了企業(yè)內部局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)安全傳送。
2 數(shù)據(jù)加密技術
數(shù)據(jù)加密技術就是對信息進行重新編碼，從而隱藏信息內容，使非法用戶無法獲取信息的真實內容的一種技術手段。目前，數(shù)據(jù)加密主要使用的有對稱密鑰加密和非對稱密鑰(也稱公開密鑰)加密兩種技術。
對稱密鑰加密技術中，加密和解密使用相同的密鑰，最常用的是DEs(Digital Encryption standard)算法，DES算法是公開的。DES內部的復雜結構對信息安全起了重要作用，使其保密性僅取決于對密鑰的保密程度。
非對稱密鑰加密技術中，加密和解密使用不同的密鑰，每個用戶有一對密鑰：公開密鑰PK和私人密鑰sK，PK可以公開，SK由用戶自己保存。非對稱密鑰加密技術常采用RsA算法。RSA算法的特點有以下四點：
(1)由用戶的公開密鑰PK加密的信息只能通過他的私人密鑰SK來解密，用私人密鑰SK加密的信息只能用公開密鑰PK解密。
(2)加密密鑰不能用于解密。
(3)在計算機上很容易產(chǎn)生成對的PK和sK。
(4)已知PK．不可能推導出SK。
3 數(shù)字簽名的原理
數(shù)字簽名技術是在數(shù)據(jù)信息上附加一些數(shù)據(jù)或對數(shù)據(jù)信息作密碼變換，這種附加數(shù)據(jù)或密碼變換使接收方能確認信息的真正來源和完整性，并且發(fā)送方事后不能否認發(fā)送的信息，而接收方或非法者不能偽造或竄改發(fā)送方的信息。數(shù)字簽名類似于手工簽名，是手工簽名的數(shù)字實現(xiàn)。
數(shù)字簽名技術是公開密鑰加密體制的一種實際應用，其具體實現(xiàn)過程如下：
(1)生成信息摘要
發(fā)送方對要發(fā)送的信息進行哈希(Hash)運算，形成信息摘要。哈希算法是一類符合特殊要求的散列函數(shù)，這些特殊函數(shù)對輸入的信息數(shù)據(jù)沒有長度限制，對任何輸入的數(shù)據(jù)都能生成固定長度的摘要輸出，由輸入信息能方便地算出摘要，而難以對指定的摘要生成原來的輸入信息，并且輸人兩次不同的信息難以生成相同的摘要。
(2)加密摘要
發(fā)送方用自己的私人密鑰對生成的信息摘要加密，形成原始信息的數(shù)字簽名。
(3)發(fā)送信息
發(fā)送方將要發(fā)送的原始信息和數(shù)字簽名一起發(fā)送給接收方。
(4)接收方驗證簽名
接收方收到信息和數(shù)字簽名后，對接收到的信息作哈希運算，得到原文的摘要，用發(fā)送方的公開密鑰解密接收的數(shù)字簽名，然后用自己計算出的信息摘要與解密的結果進行比較，如果相同說明信息是真實的，如果不相同，說明信息是不可信的或被竄改的。發(fā)送方不可否認所發(fā)送的信息，因為其他人無法偽造他的數(shù)字簽名(除非其私人密鑰被竊取)。
4 局域網(wǎng)中文件加密和數(shù)字簽名的實現(xiàn)方法
在局域網(wǎng)中實現(xiàn)文件加密和數(shù)字簽名采用服務器／客戶端模式，服務器端有一個數(shù)據(jù)庫服務器，負責存取各個用戶的公開密鑰和用戶信息以及用戶的公開密鑰的有效起止時間等信息。該數(shù)據(jù)庫服務器由專門數(shù)據(jù)庫管理員負責管理維護。
在客戶端，我們利用Microsoft提供的加密接口函數(shù)cryptOAPI編寫了客戶端的程序。客戶端程序主要由以下幾個功能部分組成：
5 局域網(wǎng)中文件加密和數(shù)字簽名系統(tǒng)的管理
在局域網(wǎng)中文件加密和數(shù)字簽名系統(tǒng)的管理主要是對服務器端公開密鑰數(shù)據(jù)庫的管理。管理員應該是一個有官方人員參加的管理小組，他們主要的工作有以下幾個方面：
(1)公開密鑰的申請登記
當新用戶加入時，用戶把他的公開密鑰和用戶信息傳送給管理員，管理員確認后，把用戶密鑰和資料加入到數(shù)據(jù)庫中。
(2)密鑰的備份和恢復
為了系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，管理員應定期對公開密鑰數(shù)據(jù)庫進行備份，在系統(tǒng)出錯或崩潰時負責數(shù)據(jù)的恢復。
(3)公開密鑰的更新
當用戶的私人密鑰發(fā)生災難性毀壞不能恢復時，需要重新申請加入公開密鑰，管理員負責更新公開密鑰庫，但其原來的公開密鑰必須轉移到相關數(shù)據(jù)庫中。
(4)公開密鑰的吊銷
當用戶需要離開單位或其他原因不再使用本系統(tǒng)時，管理員負責將其公開密鑰轉移到相關數(shù)據(jù)庫中保存。
6 局域網(wǎng)中文件加密和數(shù)字簽名系統(tǒng)的具體應用
用戶使用文件加密和數(shù)字簽名系統(tǒng)的步驟：
(1)當用戶第一次使用該系統(tǒng)時，首先要安裝客戶端軟件，利用客戶端軟件生成用戶的公開密鑰和私人密鑰，私人密鑰存儲在用戶的計算機內部，把公開密鑰導出到文件中，再把該文件和用戶的相關信息一起發(fā)送給服務器管理員。管理員收到信息后，根據(jù)其他手段確認用戶的資料正確后，把用戶的公開密鑰和資料加入到數(shù)據(jù)庫中，并用用戶的公開密鑰把確認信息加密后發(fā)送給用戶，用戶得到確認信息后就可以使用文件加密和數(shù)字簽名了。
(2)當用戶之間傳送帶有數(shù)字簽名的文件時，發(fā)送方利用客戶端軟件產(chǎn)生要發(fā)送的文件的數(shù)字簽名，并把文件和數(shù)字簽名一起發(fā)送給接收方。接收方收到文件和數(shù)字簽名后，可以利用客戶端軟件對數(shù)字簽名進行驗證，驗證時，客戶端軟件首先向服務器端索取發(fā)送方的公開密鑰，利用發(fā)送方的公開密鑰對數(shù)據(jù)簽名進行驗證，如果驗證通過，接收方可以把文件和數(shù)字簽名保存，事后發(fā)送方不能否認所發(fā)送的文件，如果所傳送的文件在傳送中出現(xiàn)錯誤或被竄改，則數(shù)字簽名將不能通過驗證。
(3)當用戶之間傳送加密文件時，發(fā)送方首先利用客戶端軟件對文件加密，加密時客戶端軟件隨機產(chǎn)生一個密鑰，以對稱加密算法用該密鑰對文件進行加密，然后向服務器索取接收方的公開密鑰，用接收方的公開密鑰對加密文件所用的隨機密鑰進行加密，并把加密后的隨機密鑰一起寫入到文件中。發(fā)送方把加密后的文件發(fā)送給接收方，接收方收到文件后用自己的私人密鑰可以對文件解密。根據(jù)公開密鑰算法的原理，利用公開密鑰加密的數(shù)據(jù)，只能用其對應的私人密鑰進行加密，所以，發(fā)送方發(fā)送的加密文件只能由相應的合法接收方才能對文件進行解密。在發(fā)送加密文件時，也可以同時使用數(shù)字簽名。
7 結束語
公開密碼體制和數(shù)字簽名作為信息安全的一項重要技術越來越得到廣泛的應用。本文利用這項技術，建立了企業(yè)內部局域網(wǎng)使用的文件加密和數(shù)字簽名系統(tǒng)，實現(xiàn)了企業(yè)內部信息的安全傳輸，保證了傳輸信息的完整性和不可否認性。
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本文標題：數(shù)據(jù)加密和數(shù)字簽名技術在局域網(wǎng)中的應用
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