4.5　数据加密

随着电子商务的快速发展，企业许多重要的数据也随之存放在计算机或网络硬盘里，但企业一旦连上网络，一份未经加密处理的商业数据或文字资料在网络上进行传输时，任何“有心人士”都能够随手取得，并且一览无遗。因此，在网络上，对于有价值的数据，在传送前必须先将原始的数据内容以事先定义好的算法、表达式或编码方法转换成不具任何意义或者不能直接辨读的代码，这个处理过程就是“加密”（Encrypt）。数据在加密前称为“明文”（Plaintext），经过加密后则称为“密文”（Ciphertext）。

经过加密的数据在送抵目的端后，必须经过“解密”（Decrypt）的过程才能还原成原来的内容，而这个过程中用于加／解密的“密码”则称为“密钥”（Key）。数据加密和解密的流程如图4-16所示。

图4-16　数据加密和解密的流程

4.5.1　对称密钥加密系统

“对称密钥加密”（Symmetrical Key Encryption）又称为“单一密钥加密”（Single Key Encryption）。这种加密方法的工作方式是发送端与接收端都拥有共同的加密／解密钥匙，这个共同的钥匙就被称为密钥（Secret Key），它的工作方式是：发送端使用密钥将明文加密成密文，而接收端则使用同一密钥将密文还原成明文。因此使用对称加密法不但可以为文件加密，也能达到验证发送者身份的作用。如果用户B能用这一组密码解开文件，就能确定这份文件是由用户A加密后传送过来的，如图4-17所示。

图4-17　对称密钥加密系统进行加密和解密的过程

这种加密系统的工作方式较为直截了当，因此在加密和解密上的处理速度都相当快。常见的对称密钥加密系统算法有DES（Data Encryption Standard，数据加密标准）、Triple DES、IDEA（International Data Encryption Algorithm，国际数据加密算法）等。对称密钥加密的优点是加解密速度快，所以适用于长度较长的文件或大量数据的加解密应用，缺点则是不容易管理和控制密钥的使用。

4.5.2　非对称密钥加密系统

“非对称密钥加密”是目前较为普遍，也是金融界应用上最安全的加密方法，也被称为“双密钥加密”（Double Key Encryption），又称为公钥（Public Key）加密法，由Diffine与Hellman于1976年提出，可降低因为传送密钥给收件者而导致数据外泄的风险。这种加密系统主要的工作方式是使用两把不同的密钥——“公钥”（Public Key）与“私钥”（Private Key）来进行加解密。“公钥”可在网络上自由公开用于加密的过程，但只有使用“私钥”才能解密，“私钥”必须由私人妥善保管。例如用户A要传送一份新的文件给用户B，用户A会使用用户B的公钥来加密，并将密文发送给用户B。当用户B收到密文后，会使用自己的私钥来解密，例如电子钱包机制就是用“公钥加密系统”来实现的，过程如图4-18所示。

图4-18　非对称密钥加密系统进行加密和解密的过程

目前普遍使用的“非对称密钥加密”为RSA加密法，它是由Rivest、Shamir和Adleman所发明的。RSA加解密速度比“对称密钥加解密”速度要慢，它是使用两个质数作为加密与解密的一对密钥，密钥的长度一般在40比特到1024比特之间，当然为了提高加密的强度，现在有的系统使用的RSA密钥的长度高达4096比特，甚至更高。这对密钥里的公钥用来加密，私钥用来解密，而且只有私钥可以用来解密。要破解以RSA加密的数据，在一定时间内几乎是不可能的，因此这是一种十分安全的加解密算法。

4.5.3　认证

在数据传输过程中，为了避免用户A发送数据后却否认，或者有人冒用用户A的名义传送数据而用户A本人不自知，面对这类情况，我们需要对数据进行认证的工作。后来又衍生出了第三种加密方式，它结合了上述两种加密方式。

首先以用户B的公开钥匙加密，接着使用用户A的私有钥匙进行第二次加密。用户B在收到密文后，先以A的公开钥匙进行解密，此举可确认信息是由A所发送的。接着以B的私有钥匙解密，若能解密成功，则可确保信息传送的私密性，这就是所谓的“认证”。认证的机制看似完美，但是使用公开密钥进行加解密操作时，计算过程却十分复杂，对于大数据量的传输工作而言是个沉重的负担。

4.5.4　数字签名

数字签名是借助密码编码算法协助验证数字信息建立者的身份，是认证中心所签发的身份识别检查器，类似于在非电子环境中使用标准身份识别文件的方式。数字签名的工作方式是：非对称密钥加密法和哈希函数互相配合使用，用户A先将明文M以哈希函数计算出哈希值H，接着用自己的私有钥匙对哈希值H加密，加密后的内容即为“数字签名”。想要使用数字签名，当然第一步必须先向认证中心（CA）申请数字证书（Digital Certificate），它可用来认证公钥为某人所有及信息发送者的不可否认性，而认证中心所签发的数字签名则包含在数字证书上。通常每一家认证中心的申请过程都不完全相同，只要用户按照网页上的指引步骤去做，即可顺利完成申请。