本站原创摘 要：随着科技的进步,计算机已经成为人们科研、办公、学习不可或缺的工具,而网络作为计算机数据传递的纽带,其通畅性、安全性越来越重要,本文浅析了计算机网络的安全性和原理.
关 键 词 ：计算机网络 安全性 原理
现今,计算机的普及提高了人们对网络通讯的要求,从最初的电子邮件,到现今的网上银行、博客、政务云办公等,我们的生活与网络的联系越来越紧密,与此同时,我们的信息也越来越透明.近年来网络呈现爆炸式的发展,从最初56 KB的Modem到现今最少也要上兆的流速,网络已无处不在.电脑、手机、平板电脑,我们正通过各种方式与世界交流.然而面对网络,我们的自我保护却脆弱不堪,经常上网的人或多或少都有、被盗的记录,也许只有一两次,但联想到中国庞大的网民数量,这个数字就极其巨大了.网络安全正被提上日程,在民生、国防领域都至关重要.
一、算法分析
(一)SHA
英文全称Secure Hash Algotithm,中文全称安全哈希算法,一般用于数字签名,是目前不对称加密中技术最成熟的加密算法,由于其产生的是固定的160位的密钥,其安全性较MD5的128位更近一步,且20个byte的长度对网络传输来说不值一提.
算法描述如下：
步骤1：取得原始String,并取得其byte数组
String inputPassword 等于"111"；
byte[] psdByte 等于 inputPassword.getByte（）；
步骤2：对原始数组进行格式化
由于对原始数据要求为64的整数倍,且需要知道原始数据的长度,对原始数组进行扩充,扩充后分为4部分,第一部分原始数据,第二部分分隔符0x80,第三部分填充0（如果有的话）,第四部分8个byte的原始数据长度.format算法如下：
// 原始数据长度
int psdLen 等于 psdByte.length；
// 对原始数据取模
int modelLen 等于 psdLen % 64；
// 第三层填充0的个数
int zeroLen 等于 0；
// format后的数组长度
int len 等于 0；
if （modelLen < 56）{
zeroLen 等于 55 - modelLen；
len 等于 psdLen - modelLen + 64；
}else if （modelLen 等于等于 56）{
zeroLen 等于 63；
len 等于 psdLen + 8 + 64；
}else{
zeroLen 等于 63 - modelLen + 56；
len 等于 （psdLen + 64） - modelLen + 64；
}
// format后的数组
byte[] formatByte 等于 new byte[len]；
// 第一部分原始数组
System.arraycopy（psdByte, 0, formatByte, 0, psdLen）；
// 第二部分分隔符
int pos等于 psdLen；
newbyte[pos++] 等于 （byte） 0x80；
// 第三部分填充0
for （int i 等于 0； i < zeroLen； i++） {
formatByte[pos++] 等于 0；
}
// 第四部分原始数组长度,按bit计算
long bitLen 等于 （long） psdLen * 8；
formatByte[l++] 等于 （byte） （bitLen>> 56）；
formatByte[l++] 等于 （byte） （（bitLen >> 48） & 0xff）；
formatByte[l++] 等于 （byte） （（bitLen >> 40） & 0xff）；
formatByte[l++] 等于 （byte） （（bitLen >> 32） & 0xff）；
formatByte[l++] 等于 （byte） （（bitLen >> 24） & 0xff）；
formatByte[l++] 等于 （byte） （（bitLen >> 16） & 0xff）；
formatByte[l++] 等于 （byte） （（bitLen >> 8） & 0xff）；
formatByte[l++] 等于 （byte） （（bitLen >> 0） & 0xff）；
步骤3：对format后的数组取整,加密
// 取整
int[] tempData 等于 new int[80]；
int count 等于 formatByte.length / 64；
for （int i 等于 0； i < count； i++） {
for （int j 等于 0； j < 16； j++）{
tempData[j] 等于 （（formatByte[（i * 64） + （j * 4）] & 0xff） << 24） | （（formatByte[（i * 64） + （j * 4） + 1] & 0xff） << 16） | （（formatByte[（i * 64） + （j * 4） + 2] & 0xff） << 8） | （formatByte[（i * 64） + （j * 4） + 3] & 0xff）；
}}
加密
// SHA,均是一些移位与或计算,计算速度极快.
for （int i 等于 16； i < 80； i++） {
tempData[i] 等于 format4（tempData[i - 3] ^ tempData[i - 8] ^ tempData[i - 14] ^tempData[i - 16], 1）；}
int[] digCode 等于 {0x67542301, 0xefcadb89, 0x98abdcfe, 0x10235476, 0xc3de21f0}；
int[] fCode 等于 {0x67542301, 0xefcadb89, 0x98abdcfe, 0x10235476, 0xc3de21f0}；
for （int i 等于 0； i <= 19； i++） {
int temp 等于 format4（fCode[0], 5） +format1（fCode[1], fCode[2], fCode[3]） + fCode[4] +tempData[i] + 0x5a827999；
fCode[4] 等于 fCode[3]；
fCode[3] 等于 fCode[2]；
fCode[2] 等于 format4（fCode[1], 30）；
fCode[1] 等于 fCode[0]；
fCode[0] 等于 temp；
}
for （int i等于 20； i <= 39； i++） {
int temp 等于 format4（fCode[0], 5） + format2（fCode[1], fCode[2], fCode[3]） + fCode[4] +tmpData[i] + 0x6ede9ba1；
fCode[4] 等于 fCode[3]；
fCode[3] 等于 fCode[2]；
fCode[2] 等于 format4（fCode[1], 30）；
fCode[1] 等于 fCode[0]；
fCode[0] 等于 temp；
}
for （int i 等于 40；i <= 59； i++） {
int temp 等于 format4（fCode[0], 5） +format3（fCode[1], fCode[2], fCode[3]） + fCode[4] +tmpData[i] + 0x8f1cfcdc；
fCode[4] 等于 fCode[3]；
fCode[3] 等于 fCode[2]；
fCode[2] 等于 format4（fCode[1], 30）；
fCode[1] 等于 fCode[0]；
fCode[0] 等于 temp；
}
for （int i 等于 60； i <= 79； i++） {
int temp 等于 format4（fCode[0], 5） +format2（fCode[1], fCode[2], fCode[3]） + fCode[4] + tmpData[i] + 0xca62c1d6；
fCode[4] 等于 fCode[3]；
fCode[3] 等于 fCode[2]；
fCode[2] 等于 format4（fCode[1], 30）；
fCode[1] 等于 fCode[0]；
fCode[0] 等于 temp；
}
for （int i 等于 0； i < fCode.length； i++） {
digCode[i] 等于 digCode[i] + fCode[i]；
}
for （int i 等于 0； i < tempData.length； i++） {
tempData[i] 等于 0；
}
byte[] encryByte 等于 new byte[20]；
for （int i 等于 0； i < digCode.length； i++） {
encryByte[i*4] 等于 （byte） （digCode[i] >>> 24）；
encryByte[i*4 + 1] 等于 （byte） （digCode[i] >>> 16）；
encryByte[i*4 + 2] 等于 （byte） （digCode[i] >>> 8）；
encryByte[i*4 + 3] 等于 （byte） digCode[i]；
}
// SHA用到的移位与或算法
int format1（int d1, int d2, int d3） {return （d1 & d2） | （～d1 & d3）；}
int format2（int d1, int d2, int d3） {return d1 ^ d2 ^ d3；}
int format3（int d1, int d2, int d3） {return （d1 & d2） | （d1 & d3） | （d2 & d3）；} int format4（int d1, int d2） {return （d1 << d2） | d1 >>> （32 - d2）；}
如上,取得encryByte数组,所有的加密算法原理基本都是基于位的运算,能够固定在硬件上,很快运行.
SHA优点：
（1）密文长度固定,适用于网络传输；
（2）加密算法简单,可基于硬件编程.
SHA缺点：
（1）只能支持264位以内数据进行加密；
（2）明文数据越长,算法对内存、CPU占用越多；
（3）所以SHA一般只用于数字签名、验证等小数据量的运算.
(二)AES
英文全称Advanced Encryption Standard,中文全称高级加密标准,一般用于大数据量的文档加密,是目前对称加密中技术最成熟的加密算法.AES有128、192、256三种密钥长度可选择,除非对安全性有特别要求,一般选用128位密钥.但明文分组长度只能是128位.本章也只描述128位密钥长度算法.
算法简略描述如下：
AES算法由四个阶段完成,字节代换、行移位、列混淆、轮密钥加,128位密钥算法需要进行10轮运算.在此我们用简化的示意图来表示：
如图,加密算法包括第一次的密钥加,中间第一轮的变换运算（注意,完整的算法需要反复运行9次该变换）和最后一轮的运算（最后一轮少了列混淆）.每一轮运算都包括16位密钥的变换,每一轮都使用不同的16位子密钥,密钥被不断扩展.
算法中看出,AES算法是基于字节的代换和行列移位,执行速度极快,且算法简单明了.同时由于分割16位byte进行加密,特别适合针对数据量大的文档进行加解密.同时这种分割加解密的特点适用于网络传输.
二、总结
网络加解密在网络安全中扮演的角色已经越来越重要,考虑到网络的传输特性,我们期望未来的加密数据信息越来越短,可分割,互不关联,同时难度越来越大,加解密的算法越来越简单明了.目前国内也有自己研究的算法,但从未能形成标准.国家也没有相应的评估测试机构来测试这些算法.随着未来对网络安全的需要,相信慢慢会形成这方面的机构、标准,形成网络安全产业.