给信息加把安全锁
郑东 秦宝东
①当你在用手机与他人进行通信时，你是否担心手机里的隐私数据被其他人知道？曾经有这样一则报道：一名黑客来到一家咖啡馆，在20分钟之内，他获取了所有人的出生地、就读学校以及他们最近在Google搜索过的关键词等信息。看到此类报道，你是否有一种想赶快删除手机里敏感的数据、图片、聊天记录等信息的冲动呢？其实，除了将数据删除掉，我们还有更聪明的方式来保护它，那就是数据加密！
②数据加密是信息安全的核心技术之一，它主要用于保障数据在不安全环境中的安全存储和通信，通过数据加密，我们手机里的敏感信息将变成一堆乱码，即使公布这堆乱码，也只有你的那个TA才能读懂它的真正含义。在这一过程中，敏感信息就是待加密的数据，专业术语称为明文（Plaintext），被公布的乱码称为密文（Ciphertext），从明文到密文的变换过程称为加密（Encryption），而从密文恢复出明文的过程称为解密（Decryption）。显然，加密过程必须是可逆的，即从密文一定能够正确地恢复出明文。
③从数学角度讲，加密的本质是一种数学变换函数。它的定义域和值域则分别为数据加密中的明文集合和密文集合。无论我们要加密的信息是各种符号还是图片，都可以用一串数字来表达这些信息。例如，变换函数f将每个大写英文字母往后平移3位，即A替换为D，B替换为F，以此去推，假如你要传递信息“ILOVEYOU”，那么变换后的密文则为“LORYHBRX” ， 如果TA知道该函数的变换技巧，那么TA就很容易从密文中恢复出明文。如果用整数0～25分别表示26个大写英文字母，这种变换函数可以简单地写成y=x+3。除了你，也许还有别人和TA通信，选择的变换函数也大同小异，比如y=x+5。那么，这类函数可以统一写成y=f（k ， x）=x +k的形式，区别在于你们选择的k不同。在专业术语里，k称为密钥。
④密码系统的安全性依赖哪些元素呢？一种观点是依赖加密/解密算法的保密性。一旦算法泄漏，就要重新设计算法，但这种成本是很高的。另一种观点是依赖密钥的保密性，一旦密钥泄漏，仅需要更新一个密钥。相比之下，在泄漏事件发生后，依赖密钥保密性的系统付出的代价非常低。
⑤依赖密钥保密性的观点称为密码学的柯克霍夫原则，它由奥古斯特·柯克霍夫在19世纪提出：即使密码系统的任何细节已为人悉知，只要密钥未泄漏，它也应是安全的。依据柯克霍夫原则，大多数民用加密系统都使用公开的算法。但相对地，用于政府或军事机密的算法还是保密的。
⑥2012年3月21日，国家密码管理局发布了一种自主设计的商用分组密码算法─SM4算法。商用密码算法主要用于对不涉及国家秘密但又具有敏感性的内部信息、行政事务信息、经济信息等进行加密保护。对于SM4算法而言，它主要用于无线局域网络和可信计算系统的网络数据加密保护，同时也可用于其他环境下的存储数据或文件的加密保护，是中国制定WAP标准的组成部分。
⑦要知道，在国际上存在着多种分组密码算法标准，包括DES算法、AES算法、IDEA算法等。而此次中国自主设计密码算法标准对于摆脱国外技术和产品的过度依赖、建设行业网络安全环境、增强中国行业信息系统的“安全自主可控”具有重要的意义和价值。
（选自《知识就是力量》2018年10期）
