1.加密的歷史
作為保障數據安全的一種方式，對于信息的加密技巧起源于歐洲，公元前2000年，埃及人是最先使用象形文字作為信息編碼的人。隨著(zhù)時(shí)間推移，巴比倫、美索不達米亞和希臘文明都開(kāi)始使用一些方法來(lái)保護他們的書(shū)面信息（明文）。后來(lái)，被Julias Caesar（凱撒大帝）使用，也曾用于歷次戰爭中，包括美國獨立戰爭、美國內戰和兩次世界大戰。
最廣為人知的編碼機器是德國的German Enigma，在第二次世界大戰中德國人利用它創(chuàng )建了加密信息系統，從而解決軍事信息的保密通訊問(wèn)題。此后，由于A(yíng)lan Turing和Ultra計劃以及其他工程技術(shù)人員的不泄努力，盟軍終于對德國人的密碼成功破譯了，進(jìn)而導致第二次世界大戰結束。
當初，美國人對于計算機的研究，主要目的是用于破解德國人的通訊密碼，這在當時(shí)，人們并沒(méi)有意識到計算機技術(shù)此后的發(fā)展會(huì )影響世界歷史進(jìn)程，從而在全球引發(fā)了一場(chǎng)信息革命。隨著(zhù)計算機的發(fā)展，運算能力的增強，傳統的密碼知識和技能都變得十分簡(jiǎn)單了而很容易被人破解，于是人們又不斷地研究出了新的數據加密方式，如私有密鑰算法和公共密鑰算法?？梢哉f(shuō)，是計算機技術(shù)的飛速發(fā)展在推動(dòng)了數據加密技術(shù)的發(fā)展。
2.什么是數據加密
盡管加密技術(shù)被首先使用在軍事通信領(lǐng)域，但是人們或許出于安全的考量，開(kāi)始逐漸對于商業(yè)機密、政府文件等重要信息實(shí)施加密手段。數據加密應運而生。其基本原理是：
對明文（可讀懂的信息）進(jìn)行翻譯，使用不同的算法對明文以代碼形式（密碼）實(shí)施加密。該過(guò)程的逆過(guò)程稱(chēng)為解密，即將該編碼信息轉化為明文的過(guò)程。
從事數據加密研究的人稱(chēng)為密碼編碼者（Cryptographer）,而從事對密碼解密的專(zhuān)業(yè)人士稱(chēng)為密碼分析者（Cryptanalyst）。如今數據加密技術(shù)被廣泛地應用與國民經(jīng)濟各個(gè)領(lǐng)域，特別是政府機關(guān)和國防情報部門(mén)，此外才是科學(xué)研究機關(guān)、商業(yè)部門(mén)、新聞出版、金融證券、交通管制與電力輸送等部門(mén)。
3.為什么需要對數據進(jìn)行加密？
因特網(wǎng)是不安全的信息傳輸載體，它所遵循的通訊協(xié)議（TCP/IP協(xié)議）是脆弱的，當初設計該協(xié)議的初衷并非是對信息安全的考慮，而是出于對通信自由的考量。因此，一些基于TCP/IP協(xié)議的服務(wù)也是極不安全；另一方面，因特網(wǎng)給眾多的商家帶來(lái)了無(wú)限的商機，許多網(wǎng)絡(luò )黑客依照經(jīng)濟利益或個(gè)人愛(ài)好，往往專(zhuān)門(mén)跟蹤Internet的特殊群體或個(gè)別敏感用戶(hù)，盜取他們的網(wǎng)絡(luò )身份或銀行帳戶(hù)信息，再冒充合法用戶(hù)的身份，進(jìn)一步侵入信息系統，非法盜取經(jīng)濟、政治、軍事機密。為了保證因特網(wǎng)的安全和充分發(fā)揮其商業(yè)信息交換的價(jià)值，人們選擇了數據加密技術(shù)的對訪(fǎng)問(wèn)Internet網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)實(shí)施身份認證。
加密技術(shù)在網(wǎng)絡(luò )上的應用概括起來(lái)有：①數據加密 ②身份認證 ③數字簽名和防止個(gè)人的否認事實(shí)（撒謊）行為。其次就是對于黑客的非法入侵行為在網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行攔截。許多安全防護體系是基于密碼的，密碼一旦泄露出去可以導致很多的安全隱患，甚至導致網(wǎng)絡(luò )的全面崩潰。
當人在網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)時(shí)必須進(jìn)入第一道門(mén)口——登錄，你所鍵入的密碼（Password）以明文的形式被傳輸到用戶(hù)服務(wù)器上，系統自動(dòng)對你的用戶(hù)身份進(jìn)行鑒別，這就是身份認證。確定你的身份后才容許你訪(fǎng)問(wèn)或通訊。
在網(wǎng)絡(luò )上的竊聽(tīng)是一件極為容易的事情，今天在Internet網(wǎng)上到處充斥著(zhù)各種各樣的黑客程序，很多是基于訪(fǎng)問(wèn)控制的攻擊型程序。因此很有可能會(huì )有黑客嗅探并竊得用戶(hù)的密碼，如果用戶(hù)是Root用戶(hù)或Administrator用戶(hù)，那后果將是極為嚴重的。網(wǎng)絡(luò )上的數據被嗅探和劫持必將或給網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)安全隱患。
解決類(lèi)似的網(wǎng)絡(luò )攻擊行為的防護措施之一就是對數據加密，加密的口令即使被黑客獲得也是不可讀的，除非加密密鑰或加密方式十分脆弱，黑客很容易破解。不管怎樣，加密的使用使黑客不會(huì )輕易獲得口令。
身份認證是基于加密技術(shù)的，它的作用就是用來(lái)確定用戶(hù)是否是真實(shí)的。
簡(jiǎn)單的例子就是電子郵件，當用戶(hù)收到一封電子郵件時(shí)，郵件上面標有發(fā)信人的姓名和信箱地址，很多人可能會(huì )簡(jiǎn)單地認為發(fā)信人就是信上說(shuō)明的那個(gè)人，但實(shí)際上偽造一封電子郵件對于一個(gè)通常人來(lái)說(shuō)是極為容易的事。在這種情況下，用戶(hù)需要用電子郵件源身份認證技術(shù)來(lái)防止電子郵件偽造，這樣就有理由用戶(hù)寫(xiě)信的人就是信頭上說(shuō)明的人，有些站點(diǎn)提供入站FTP和WWW服務(wù)，當然用戶(hù)通常接觸的這類(lèi)服務(wù)是匿名服務(wù)，用戶(hù)的權力要受到限制，但也有的這類(lèi)服務(wù)不是匿名的，如公司為了信息交流提供用戶(hù)的合作伙伴非匿名的FTP服務(wù)，或開(kāi)發(fā)小組把他們的Web網(wǎng)頁(yè)上載到用戶(hù)的WWW服務(wù)器上，現在的問(wèn)題就是，用戶(hù)如何確定正在訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)服務(wù)器的人就是合法用戶(hù)呢？采用身份認證便可以解決這個(gè)問(wèn)題。
有些時(shí)候，用戶(hù)可能需要對一些機密文件進(jìn)行加密，并不一定因為要在網(wǎng)絡(luò )間進(jìn)行傳輸，而是要防止別人竊得計算機密碼而獲得該機密文件，因此要對數據實(shí)行加密，從而實(shí)現多重保護。例如，在UNIX系統中可以用crypt(3)命令對文件進(jìn)行加密，盡管這種加密手段如今已不是那么先進(jìn)，甚至有被破解的可能，但是最起碼可以保證文件的完整無(wú)誤地傳輸到信息接受方。
4.加密密鑰
加密算法通常是公開(kāi)的，比較常用的密碼體制有DES和IDEA等。一般把受保護的原始信息稱(chēng)為明文，編碼后的數據就是密文。盡管大家都知道加密方法是公開(kāi)的，但對密文進(jìn)行破譯是需要專(zhuān)一的密鑰的，密鑰是保密的不是任何人都可以輕易拿到的。一旦你獲得專(zhuān)一的密鑰秘密對于你就是公開(kāi)的了。
（一）保密密鑰和公開(kāi)（私有）密鑰
有兩類(lèi)基本的加密算法可供對文件加密者選擇：保密密鑰和公開(kāi)/私有密鑰。在保密密鑰中，加密者和解密者使用相同的密鑰，被稱(chēng)為非對稱(chēng)密鑰，這類(lèi)算法有DES和IDEA。這種加密算法的問(wèn)題是，用戶(hù)必須讓接收信息者知道自己所使用的密鑰，這個(gè)密鑰需要雙方共同保密，任何一方的失誤都會(huì )導致機密的泄露。而且在告訴收件人密鑰過(guò)程中，還需要的防止任何人發(fā)現或竊取密鑰，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為密鑰發(fā)布。有些認證系統在會(huì )話(huà)初期用明文傳送密鑰，這就存在密鑰被截獲的可能性。
需要使用保密密鑰對加密密鑰的信息再加密。
另一類(lèi)加密技術(shù)是公開(kāi)/私有密鑰，與非對稱(chēng)密鑰體制不同的是，它使用相互關(guān)聯(lián)的一對密鑰，一個(gè)是公開(kāi)的密鑰，任何人都可以知道，另一個(gè)是私有密鑰（專(zhuān)一密鑰），只有擁有該對密鑰的人才有，其他人并沒(méi)有保管它。假如某甲發(fā)信給保存專(zhuān)一密鑰的乙方，乙接收到加密信息后，就用他自己保存的密鑰進(jìn)行解密，而且只有乙方持有的私有密鑰可以解密。這種加密方式的好處顯而易見(jiàn)。密鑰只有一個(gè)人持有，也就更加容易進(jìn)行保密，因為不需在網(wǎng)絡(luò )上傳送私人密鑰，也就不用擔心別人在認證會(huì )話(huà)初期劫持密鑰。
下面把公開(kāi)/私有密鑰技術(shù)總結為以下三個(gè)要點(diǎn)：
1、公開(kāi)鑰/私有密鑰有兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的密鑰。
2、公開(kāi)密鑰加密的文件只有私有密鑰能解開(kāi)。
3、私有密鑰加密的文件只有公開(kāi)密鑰能解開(kāi)，這一特點(diǎn)被用于PGP（pretty good privacy）。
（二）摘要函數（MD2、MD4和MD5）-----數字簽名
摘要是一種防止數據被私自改動(dòng)的方法，其中用到的函數叫摘要函數。這些函數的輸入可以是任意大小的消息，而輸出是一個(gè)固定長(cháng)度的摘要。摘要有這樣一個(gè)性質(zhì)，如果改變了輸入消息中的任何東西，甚至只有一位，輸出的摘要將會(huì )發(fā)生不可預測的改變，也就是說(shuō)輸入消息的每一位數字對輸出摘要都會(huì )有影響?？傊?，摘要算法從給定的文本塊中產(chǎn)生一個(gè)數字簽名（fingerprint或message digest），數字簽名可以用于防止有人從一個(gè)簽名上獲取文本信息或改變文本信息內容。摘要算法的數字簽名原理在很多加密算法中都被使用，如S/KEY和PGP（pretty good privacy）。
現在流行的摘要函數有MD4和MD5，下面就來(lái)討論一下它們。記住，客戶(hù)機和服務(wù)器必須使用相同的算法，無(wú)論是MD4還是MD5,MD4客戶(hù)機不能和MD5服務(wù)器交互。
MD2摘要算法的設計是出于下面的考慮：利用32位RISC結構來(lái)最大其吞吐量，而不需要大量的替換表（substitution table）。
MD4算法是把消息的給予，對長(cháng)度而言作為一個(gè)輸入，產(chǎn)生一個(gè)128位的"指紋"或"消息化"。要產(chǎn)生兩個(gè)具有相同消息化的文字塊或者產(chǎn)生任何具有預先給定"指紋"的消息，都被認為在計算上是不可能的。
MD5摘要算法是個(gè)數據認證標準。MD5的設計思想是要找出速度更快但更不安全的MD4中潛在的不安全，MD5的設計者通過(guò)使MD5在計算上慢下來(lái)，以及對這些計算做了一些基礎性的改動(dòng)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。MD5在RFC1321中給出文檔描述，是MD4算法的一個(gè)擴展。
5.密鑰的管理和分發(fā)
一、使用同樣密鑰的時(shí)間范圍
用戶(hù)可以一次又一次地使用同樣原密鑰與別人交換信息，但要考慮以下的情況：
1.如果某人偶然地接觸到了用戶(hù)的密鑰，那么用戶(hù)曾經(jīng)和另一個(gè)人交換的每一條消息都不再是保密的了。
2.使用一個(gè)特定密鑰加密的信息越多，提供給竊聽(tīng)者的材料也就越多，這就增加了他們成功的機會(huì )。
因此，一般強調僅將一個(gè)對話(huà)密鑰用于一條信息中或一次對話(huà)中，或者建立一種按時(shí)更換密鑰的機制，以減小密鑰暴露的可能性。
二、保密密鑰的分發(fā)
假設在某機構中有100個(gè)人，如果他們任意兩人之間可以進(jìn)行秘密對話(huà)，那么總共需要多少密鑰呢？每個(gè)人需要知道多少密鑰呢？很容易得出答案，十個(gè)連網(wǎng)用戶(hù)需要45個(gè)密鑰，如果是100人中的任意兩人之間要用不同的密鑰對話(huà)，則該群體總共需要4950對密鑰，而且每個(gè)人應記住99個(gè)密鑰。如果機構的人數是1000、10000人或更多呢，顯然這種方式過(guò)于愚蠢了，管理密鑰將是一件可怕的事情。
Kerberos提供了一種較好的密鑰管理解決方案，它是由美國MTI (麻省理工學(xué)院)發(fā)明的，使密鑰的管理和分發(fā)變得十分方便，但該方法本身還存在一定的缺陷。為能在因特網(wǎng)上提供一個(gè)實(shí)用的解決方案 Kerberos建立了一個(gè)安全的、可信任的密鑰分發(fā)中心（Key Distribution Center, KDC），每個(gè)用戶(hù)只要知道一個(gè)和KDC進(jìn)行通訊的密鑰就可以了，而不需要知道成百上千個(gè)不同的密鑰。發(fā)放密鑰和生成密鑰由KDC負責。方式如下：
假設A想要和B進(jìn)行秘密通信，則A先和KDC通信，使用只有A和KDC知道的密鑰進(jìn)行加密 ，A告訴KDC他想和B通信，KDC會(huì )為A和B之間的會(huì )話(huà)隨機選擇一對對話(huà)密鑰，比如“wa6lkj9ds5bc”，并生成一個(gè)標簽，這個(gè)標簽由KDC和B之間的密鑰進(jìn)行加密，并在A(yíng)啟動(dòng)與B對話(huà)時(shí)，A會(huì )把這個(gè)標簽交給B。為什么會(huì )生成這樣一個(gè)標簽呢？這個(gè)標簽的作用是讓A確信和他交談的人就是B，而不是冒充者。因為這個(gè)標簽是由只有B和KDC知道的密鑰進(jìn)行加密的，所以即使冒充者得到A發(fā)出的標簽也不可能進(jìn)行解密，只有B收到后才能夠進(jìn)行解密，從而確定了與A對話(huà)的人就是B。
當KDC生成標簽和隨機發(fā)放，就會(huì )把它們用只有A和KDC知道的密鑰進(jìn)行加密，然后把標簽和發(fā)放的密鑰傳給A，加密的結果可以確保只有A能得到這個(gè)信息，只有A能利用這個(gè)會(huì )話(huà)密鑰和B進(jìn)行通話(huà)（唯一性）。同理，KDC會(huì )把會(huì )話(huà)密碼用只有KDC和B知道的密鑰加密，并把會(huì )話(huà)密鑰傳給B。
A會(huì )啟動(dòng)一個(gè)和B的會(huì )話(huà)行為，并用得到的會(huì )話(huà)密鑰加密自己和B的會(huì )話(huà)，于此同時(shí)還要把KDC傳給A的標簽再發(fā)給B，以確定B 的身份。然后A和B之間就可以用會(huì )話(huà)密鑰進(jìn)行安全會(huì )話(huà)了，而且為了保證安全，這個(gè)會(huì )話(huà)密鑰是一次性的，這樣黑客就更難進(jìn)行破解了。
6.一次性密碼
通常使用的計算機口令是靜態(tài)的，也就是說(shuō)在一定時(shí)間內是不變的，而且可重復使用。前面已經(jīng)提到過(guò)，口令極易被網(wǎng)上嗅探劫持，有鑒于此，人們發(fā)明的一次性密碼。難道在每次會(huì )話(huà)后修改一次密碼嗎？顯然這樣做是極其愚蠢的，那樣太累人了。事實(shí)上，人們已經(jīng)發(fā)明了一種產(chǎn)生一次性口令的技術(shù)，稱(chēng)之為挑戰/ 回答（challenge/response）。
口令，不管是靜態(tài)口令還是一次性口令，都是基于"用戶(hù)知道什么"這一理論的。比如說(shuō)，靜態(tài)密碼是用戶(hù)和機器之間共享的一種信息，而其他人不知道，這樣用戶(hù)若知道這個(gè)口令，就說(shuō)明用戶(hù)是機器所確認的那個(gè)人。一次性口令也一樣，用戶(hù)和機器之間必須共知一條通行短語(yǔ)，而這條通行短語(yǔ)對外界是完全保密的。和靜態(tài)口令不同的是，這個(gè)通行短語(yǔ)并不在網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行傳輸，所以黑客通過(guò)網(wǎng)絡(luò )竊聽(tīng)是絕對截獲不了的。每次的口令是三個(gè)因數按一定算法計算得到的結果，這三個(gè)因子分別是種子、迭代值和通行短語(yǔ)。
種子（seed）：決定于用戶(hù)，一般在一臺機器上，一個(gè)種子對應于一個(gè)用戶(hù)，也就是說(shuō)，種子在一個(gè)系統中應具有唯一性，這是秘密的而是公開(kāi)的。
迭代值（iteration）：迭代值是不斷變化的，而種子和通行短語(yǔ)是相對不變的，所以迭代值的作用就是使口令發(fā)生變化。
通行短語(yǔ)（phrase）：通行短語(yǔ)是保密的，而迭代值是公開(kāi)的，這樣就決定了口令的機密性。
當用戶(hù)登錄時(shí)，系統會(huì )向用戶(hù)提出挑戰，包括種子和迭代值，然后用戶(hù)用得到的種子和迭代值再加上自己知道的通行短語(yǔ)計算出一個(gè)答復，并傳送給系統，因為系統也知道這個(gè)通行短語(yǔ)，所以系統可以驗證答復正確與否。
7.數據加密標準Data Encryption Standard
最著(zhù)名的保密密鑰（或對稱(chēng)密鑰）加密算法DES (Data Encryption Standard ) 是由IBM公司在70年代發(fā)展起來(lái)的，并經(jīng)政府的加密標準篩選后，于1976年11月被美國政府采用，DES隨后被美國國家標準局和美國國家標準協(xié)會(huì )（American National Standard Institute,ANSI）承認并給予公布。
DES使用56位密鑰對64位的數據塊進(jìn)行加密，并對64位的數據塊進(jìn)行16輪編碼。與每輪編碼時(shí)，一個(gè)48位的"每輪"密鑰值由56位的完整密鑰得出來(lái)。DES用軟件進(jìn)行解碼需用很長(cháng)時(shí)間，而用硬件解碼速度非?？?。幸運的是，當時(shí)大多數黑客并沒(méi)有足夠的設備制造出這種硬件設備。在1977年，人們估計要耗資兩千萬(wàn)美元才能建成一個(gè)專(zhuān)門(mén)計算機用于DES的解密，而且需要12個(gè)小時(shí)的破解才能得到結果。當時(shí)DES被認為是一種十分強壯的加密方法。
但是，當今的計算機速度越來(lái)越快了，制造一臺這樣特殊的機器的花費已經(jīng)降到了十萬(wàn)美元左右，而用它來(lái)保護十億美元的銀行間線(xiàn)纜時(shí)，就要仔細斟酌了。另一方面，如果只用它來(lái)保護一臺服務(wù)器，那么DES確實(shí)是一種好的辦法，因為黑客絕不會(huì )僅僅為入侵一個(gè)服務(wù)器而花那么多的錢(qián)破解DES密文。由于現在已經(jīng)能用二十萬(wàn)美元制造一臺破譯DES的特殊的計算機，所以現在對要求"強壯"的加密場(chǎng)合已經(jīng)不再適用了。
三重DES
確定一種新的加密體制是否真正的安全是極為困難的事情，何況DES的密碼學(xué)缺點(diǎn)是密鑰長(cháng)度相對比較短，現階段之所以人們并沒(méi)有完全放棄使用DES，是它的優(yōu)勢還很明顯。改進(jìn)其長(cháng)度的方法，就是采用三重DES，。這種方法用兩個(gè)密鑰對明文進(jìn)行三次加密，假設兩個(gè)密鑰是K1和K2。加密方法是：
1.用密鑰K1進(jìn)行DES解密。
2.用K2對步驟1結果進(jìn)行DES解密。
3.用步驟2的結果使用密鑰K1進(jìn)行DES加密。
這種方法的缺點(diǎn)，是要花費原來(lái)三倍，但從另一方面來(lái)看，三重DES的112位密鑰長(cháng)度是很"強壯"的加密方式了。
8.電子商務(wù)與加密技術(shù)
電子商務(wù)（E-business）的最大特點(diǎn)就是顧客可以在網(wǎng)上進(jìn)行交易，不必擔心自己的信用卡會(huì )被人盜用。但是，假如用戶(hù)的號碼和合同被竊賊獲到，盜竊者便可通過(guò)電話(huà)訂貨，而且冒用用戶(hù)的名義使用信用卡進(jìn)行結算。這種交易的高風(fēng)險性長(cháng)期阻礙著(zhù)電子商務(wù)的發(fā)展，于是人們開(kāi)始用RSA（一種公開(kāi)/私有密鑰）提高信用卡交易的安全性，從而使電子商務(wù)走向實(shí)用成為可能。
許多人認為NETSCAPE公司是Internet商業(yè)中領(lǐng)先技術(shù)的提供者，該公司提供了一種基于RSA和保密密鑰的應用于因特網(wǎng)的技術(shù)，被稱(chēng)為安全插座層（Secure Sockets Layer,SSL）。也許很多人知道Socket,它是一個(gè)編程界面，并不提供任何安全措施，而SSL不但提供編程界面，而且向上提供一種安全的服務(wù)，SSL3.0現在已經(jīng)應用到了服務(wù)器和瀏覽器上，SSL2.0則只能應用于服務(wù)器端。SSL3.0用一種電子證書(shū)（electric certificate）的措施來(lái)實(shí)行身份認證，之后，雙方就可以用保密密鑰進(jìn)行安全的會(huì )話(huà)了。
基于SSL3.0提供的安全保障，用戶(hù)就可以自由的從商務(wù)網(wǎng)站訂購商品，并且輸入信用卡號，也可以在網(wǎng)上和合作伙伴交流商業(yè)信息并且讓供應商把訂單和收貨單從網(wǎng)上發(fā)送過(guò)來(lái)，這樣可以節省大量的紙張，降低商品銷(xiāo)售成本，并為公司節省大量的電話(huà)、傳真費用。在過(guò)去，電子信息交換（Electric Data Interchange,EDI）、信息交易（information transaction）和金融交易（financial transaction）都是在專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )上完成的，使用專(zhuān)用網(wǎng)的費用大大高于因特網(wǎng)。正是由于Internet的巨大誘惑，才使人們開(kāi)始發(fā)展因特網(wǎng)上的電子商務(wù)，但不要忘記數據加密。
9.虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )（VPN，Virtual Private Network）
現在，越多越多的公司走向國際化，一個(gè)公司可能在多個(gè)國家都有辦事機構或銷(xiāo)售中心，每一個(gè)機構都有自己的LAN（Local Area Network局域網(wǎng)），但人們不會(huì )只滿(mǎn)足這此。用戶(hù)可能會(huì )要求將這些LAN連結在一起組成一個(gè)跨越地區和國界的公司廣域網(wǎng)。事實(shí)上，今天的IBM、微軟等國際知名企業(yè)公司都已經(jīng)這樣做了，但他們一般使用租用線(xiàn)路（leased line）來(lái)連結這些局域網(wǎng) ，因為他們考慮到網(wǎng)絡(luò )安全問(wèn)題?，F在具有加密/解密功能的路由器使人們使用因特網(wǎng)作為連接這些局域網(wǎng)的通道成為可能，這就是虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )的概念（Virtual Private Network ,VPN）。
當數據離開(kāi)發(fā)送者所在的局域網(wǎng)時(shí)，這些數據被連接到因特網(wǎng)路由器上進(jìn)行加密，數據在Internet上是以加密的形式傳送，當加密數據到達目的LAN的路由器時(shí)，該路由器自動(dòng)地對加密數據進(jìn)行解密，這樣目標LAN中的用戶(hù)就可以看到真實(shí)的信息了。
10.PGP加密軟件 具有非常好的隱秘性
PGP（Pretty Good Privacy）是一個(gè)基于RSA公鑰加密體制的郵件加密軟件?？捎盟鼘︵]件加密以防止非授權者閱讀，PGP還能對用戶(hù)的郵件加上數字簽名（fingerprint，指紋），從而使收信人可以確信該郵件是由該用戶(hù)發(fā)出的。它讓用戶(hù)可以安全地和從未見(jiàn)過(guò)面的人們通信，事先并不需要任何保密通道來(lái)傳遞密鑰。
PGP采用以下技術(shù)：審慎的密鑰管理、一種RSA和傳統加密的雜合算法，用于數字簽名的郵件摘要函數算法和加密的雜合算法、用于數字簽名的郵件往往不加密前壓縮等，還有一個(gè)良好的人機工程設計。它功能強大、速度很快，而且其源代碼是免費的。
實(shí)際上PGP的功能還不止上面說(shuō)的，PGP可以用來(lái)加密文件，還可以用PGP代替UUencode生成RADIX64格式（就是MIME的BASE 64格式）的編碼文件。
PGP的創(chuàng )始人是美國的Phil Zimmermann。他的創(chuàng )造性在于他把RSA公鑰體系的方便和傳統加密體系的高速度結合起來(lái)，并且在數字簽名和密鑰認證管理機制上有巧妙的設計。因此PGP成為幾乎最流行的公鑰加密軟件包。
PGP是一種供大眾使用的加密軟件。
加密是為了安全，私私權是一種基本人權。在現代社會(huì )里，電子郵件和網(wǎng)絡(luò )上的文件傳輸已經(jīng)成為生活的一部分。郵件的安全問(wèn)題也就突出了，大家都知道在因特網(wǎng)上傳輸的數據是不保密的。如果用戶(hù)不采取相應措施，來(lái)保護自己的數據，第三者（或黑客）就會(huì )輕易獲得用戶(hù)的隱私，進(jìn)一步達到要挾或恐嚇正常用戶(hù)的目的。還有一個(gè)問(wèn)題就是信息認證，如何讓收信人確信郵件沒(méi)有被第三者篡改，就需要使用數字簽名技術(shù)。RSA公鑰體制的特點(diǎn)使它非常適合用來(lái)滿(mǎn)足上述兩個(gè)要求：保密性（privacy）和認證性（authentication）。
RSA(Rivest-Shamir-Adleman)算法
基于大數不可能被質(zhì)因數分解假設的公鑰體系。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是找兩個(gè)很大的質(zhì)數。一個(gè)公開(kāi)給世界，一個(gè)不告訴任何人。一個(gè)稱(chēng)為"公鑰"，另一個(gè)叫"私鑰"（Prblic key & Secret key or Private key）。這兩個(gè)密鑰是互補的，也就是說(shuō)用公鑰加密的密文可以用私鑰解密。反之同理。假設甲要寄信給乙，他們互相知道對方的公鑰。甲就用乙的公鑰加密郵件寄出，乙收到后就可以用自己的私鑰解密出甲的原文。由于別人不知道乙的私鑰，所以即使是甲本人也無(wú)法解密那封信，這就解決了信件保密的問(wèn)題。另一方面，由于每個(gè)人都知道乙的公鑰，他們都可以給乙發(fā)信，那么乙確信是不是由甲發(fā)過(guò)來(lái)的信。認證便出現了，這時(shí)就要使用數字簽名。
郵件文摘message digest
在說(shuō)明數字簽名前，先要解釋一下什么是"郵件文摘"（message digest），簡(jiǎn)單地講就是對一封郵件用某種算法找出一個(gè)最能體現這封郵件屬性特征的的數來(lái)，一旦郵件有任何改變這個(gè)數都會(huì )跟著(zhù)起變化，那么這個(gè)數加上用戶(hù)的名字（實(shí)際上在用戶(hù)的密鑰里）和日期等等，就可以作為一個(gè)數字簽名。確切地說(shuō)PGP是用一個(gè)128位的二進(jìn)制數進(jìn)行為"郵件文摘"的，用它來(lái)產(chǎn)生的算法叫MD5(Message Digest 5)，MD5的提出者是Ron Rirest，PGP中使用的代碼是由Colin Plumb 編寫(xiě)的，MD5本身是公用軟件，所以PGP的法律條款中沒(méi)有提到它。MD5是一種單向散列算法，（它不像校驗碼），可獲得一份替代的郵件與原件具有同樣的MD5特征值。
假如，甲用自己的私鑰將上述的128位值加密（數字簽名），附加在郵件后，再用乙的公鑰將整個(gè)郵件加密（注意這里的次序，如果先加密再簽名的話(huà)，別人可以將簽名去掉后簽上自己的簽名，從而篡改了簽名）。當這份密文被乙收到后，乙必須用自己的專(zhuān)一密鑰對該郵件解密，得到甲的原文和數字簽名，乙的PGP也從原文計算出一個(gè)128位的特征值來(lái)和用甲的公鑰解密簽名所得到的數進(jìn)行比對，如果符合特征值，說(shuō)明這份郵件確實(shí)是由甲寄來(lái)的。這樣兩個(gè)安全性要求都得到滿(mǎn)足。
數字簽名的不可抵賴(lài)性
PGP還可以只簽名而不加密，這適用于公開(kāi)發(fā)表聲明時(shí)，聲明人為了證實(shí)自己的身份（在網(wǎng)絡(luò )上只能如此了），可用自己的私鑰簽名，這樣就可以讓收件人能確認發(fā)信人的身份，也可以防止發(fā)信人抵賴(lài)自己的聲明。這一點(diǎn)在商業(yè)領(lǐng)域有很大的應用前途，可以防止發(fā)信人對諸如商業(yè)合同、信譽(yù)擔保等文件的抵賴(lài)和該文件被途中篡改等。
IDEA(國際數據加密算法)
為什么說(shuō)PGP用的是RSA和傳統加密的雜合算法呢？
因為RSA算法計算量很大而且在速度上也不適合加密大量數據，所以PGP實(shí)際上用來(lái)加密的不是RSA本身，而是采用了一種叫IDEA的傳統加密算法，首先解釋一下什么叫傳統加密，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是用一個(gè)密鑰加密明文，然后用同樣的密鑰解密。這種方法的代表是DES(US Federal Data Encryption Standard),也就是乘法加密，它的主要缺點(diǎn)就是公共通訊傳輸網(wǎng)絡(luò )解決不了安全性問(wèn)題，不適合網(wǎng)絡(luò )環(huán)境郵件加密需要。
IDEA是一個(gè)有專(zhuān)利的算法，專(zhuān)利持有者是ETH和一個(gè)瑞士公司：Ascom-Tech AG。非商業(yè)用途的IDEA實(shí)現不用向他們交納費用。IDEA的加（解）密速度比RSA快得多，（據文獻介紹測算出IDEA比DES快兩倍，比RSA算法快100倍）所以實(shí)際上PGP是以一個(gè)隨機生成的密鑰（每次加密）用IDEA算法對明文加密，然后再用RSA算法對該密鑰加密。這樣收件人同樣是用RSA解出這個(gè)隨機密鑰，再用IDEA解密郵件本身。這樣的鏈式加密就做到了既有RSA體系的保密性，又有IDEA算法的快捷性。
PGP的鏈式加密就做到了既有RSA體系的保密性，又有IDEA算法的快捷性。PGP的創(chuàng )意有一半就在這一點(diǎn)上了，為什么RSA體系70年代就提出來(lái)，一直沒(méi)有推廣應用呢？速度太慢！那PGP創(chuàng )意的另一半在哪兒呢？
PGP的密鑰管理
一個(gè)成熟的加密體系必然要有一個(gè)成熟的密鑰管理機制配套。公鑰體制的提出就是為了解決傳統加密體系的密鑰分配過(guò)程中保密的缺陷。比如網(wǎng)絡(luò )黑客們常用的手段之一就是"監聽(tīng)"（monitor），如果密鑰是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送就太危險了。舉個(gè)例子：Novell Netware的老版本中，用戶(hù)的密碼是以明文在線(xiàn)路中傳輸的，這樣監聽(tīng)者輕易就獲得了他人的密碼。當然Netware4.1中數據包頭的用戶(hù)密碼現在是加密的。對PGP來(lái)說(shuō)公鑰本來(lái)就要公開(kāi)，就沒(méi)有防監聽(tīng)的問(wèn)題。但公鑰的發(fā)布中仍然存在安全性問(wèn)題，例如公鑰被篡改（public key tampering），這可能是公鑰密碼體系中最大漏洞 ，因為大多數新手不能很快發(fā)現這一點(diǎn)。用戶(hù)必須確信用戶(hù)的公鑰屬于它看上去屬于的那個(gè)人。為了把這個(gè)問(wèn)題說(shuō)清楚，先舉個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明，然后再說(shuō)如何正確使用PGP堵塞這個(gè)漏洞。
以用戶(hù)和Alice通信為例，假設用戶(hù)想給Alice的公鑰，用戶(hù)從BBS上下載了Alice的公鑰，并用它加密信件，用BBS的Email功能發(fā)給了Alice。不幸的是，用戶(hù)和Alice都不知道，另一個(gè)叫Charlie的用戶(hù)潛入BBS，把他自己使用Alice的名字生成密鑰對中的公鑰偷偷更換了Alice的公鑰。那用戶(hù)用來(lái)發(fā)信的公鑰的用戶(hù)名"Alice"。于是Charlie的公鑰來(lái)轉發(fā)用戶(hù)給Alice的信，這樣誰(shuí)都不會(huì )起疑心他如果想找用戶(hù)發(fā)給Alice的信也是很容易的事，更有甚者，他還可偽造Alice的簽名給用戶(hù)或其他人發(fā)信，因為用戶(hù)手中的公鑰是Charlie偽造的，用戶(hù)會(huì )以為真是Alice的來(lái)信。
介紹人確認公鑰——公共渠道傳遞公鑰的安全手段
防止上述情況出現的最好辦法是避免讓任何其他人有機會(huì )篡改公鑰，比如直接從Alice手中得到她的公鑰。然而當她在千里之外或無(wú)法見(jiàn)到時(shí)，這是很困難的。PGP發(fā)展了一種公鑰介紹機制來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)：如果用戶(hù)和Alice有一個(gè)共同的朋友David，而David知道他手中的Alice的公鑰是正確的（關(guān)于如何認證公鑰，PGP還有一種方法，后面會(huì )談到，這里假設David已經(jīng)和Alice認證過(guò)她的公鑰）。這樣David就成為用戶(hù)和Alice之間的"介紹人"。這樣Alice或David就可放心地把經(jīng)過(guò)David簽過(guò)字的Alice的公鑰上載到BBS上供用戶(hù)去拿，沒(méi)人可能去篡改它而不被用戶(hù)發(fā)現，即使是BBS的管理員。這就是從公共渠道傳遞公鑰的安全手段。
有人會(huì )問(wèn)：如何安全地得到David的公鑰呢。這是個(gè)先有雞還是先有蛋的問(wèn)題嗎？確實(shí)有可能用戶(hù)拿到的David的公鑰也是假的，但這就求這個(gè)搗蛋者參與整個(gè)過(guò)程，他必須對你們三人都很熟悉，還要策劃很久，這一般不可能，當然，PGP對這種可能也預防的建議，那就是由一個(gè)大家普遍信任的或機構擔當這個(gè)角色，他被稱(chēng)為"密鑰待者"或"認證權威"，每個(gè)由他簽字的公鑰都被認為是真的，這樣大家只要有他的公鑰就行了，證明此人的公鑰是方便的，因為他廣泛提供這種服務(wù)，假冒他的公鑰是極困難的，而因為他的公鑰流傳廣泛。這樣的"權威"適合由非個(gè)人控制的組織或政府機構充當，現在已經(jīng)有等級認證制度的機構存在。（CA認證機構）
對于那些非常分散的用戶(hù)，PGP更贊成使用私人方式的密鑰轉介方式，因這樣有些非官方途徑更能反映出人們自然的社會(huì )交往，而且人們也能自由地選擇信任的人來(lái)介紹，總之和不認識的人們之間的交往一樣，每個(gè)公鑰至少有一個(gè)"用戶(hù)名"（User ID），請盡量用自己的全名，再加上本人的E-mail地址，以免混淆。
轉介認證機制
下面，介紹如何通過(guò)電話(huà)認證密鑰。每個(gè)密鑰有它們自己的標識（keyID），keyID是一個(gè)8位十六進(jìn)制數，兩個(gè)密鑰具有同keyID的可能性十億分之一，而且PGP還提供了一種更可靠的標識密鑰的方法：“密鑰指紋”( keys fingrprint ).每個(gè)密鑰對應一串數字（16個(gè)2位十六進(jìn)制數），這個(gè)指紋重復的可能就更微乎其微了。而且任何人無(wú)法指定生成一個(gè)具有某個(gè)指紋的密鑰，密鑰是隨機生成的，從指紋也無(wú)法反推出密鑰來(lái)。用戶(hù)拿到某人密鑰后，就可和他在電話(huà)上核對這個(gè)指紋，從而確認他的公鑰。
這又引出一方法，就是把不同簽名自己的公鑰收集在一起，發(fā)送到公共場(chǎng)合，這樣可以希望大部分人至少認識其中一個(gè)，從而間接認證了用戶(hù)的公鑰。同樣用戶(hù)簽了朋友的公鑰后應該寄回給他，這樣就可以讓他通過(guò)用戶(hù)，被用戶(hù)的其他朋友所認證。有點(diǎn)意思吧，和現實(shí)社會(huì )中人們的交往一樣。PGP會(huì )自動(dòng)為用戶(hù)拿到的公鑰中有哪些是朋友介紹來(lái)的，它會(huì )把它們分為不同的信任級別，供用戶(hù)參考決定對它們的信任程度。也可指定某人有幾層轉介公鑰的能力，這種能力是隨著(zhù)認證的傳遞而遞減的。
轉介認證機制
具有傳遞性，是個(gè)有趣的問(wèn)題。PGP的作者Phil Zimmermann說(shuō)過(guò)一名話(huà)：“信賴(lài)不具：我有個(gè)我相信決不撒謊的朋友?？墒撬莻€(gè)認定不撒謊的傻瓜，很顯然我并不認為總統決不撒謊?！?div style="height:15px;">
與傳統單密鑰體系一樣，私鑰保密是決定性的。相對公鑰而言，私鑰不存在被篡改的問(wèn)題，但存在泄露的問(wèn)題。RSA的私鑰是很長(cháng)的一個(gè)數字，用戶(hù)不能將它記住，PGP的辦法是讓用戶(hù)為隨機生成的RSA私鑰指定一個(gè)口令（pass phase）。只有通過(guò)給出口令才能將私鑰釋放出來(lái)使用，用口令加密私鑰的方法保密程度和PGP本身是一樣的，所有私鑰的安全性對用戶(hù)窮舉法試探出用戶(hù)的口令，雖說(shuō)很困難但畢竟是損失了安全性。這里只要簡(jiǎn)單地記住一點(diǎn)，要像任何隱私一樣保藏自己私鑰，認證有機會(huì )接觸到它，最好只在大腦中保存它，不要寫(xiě)在紙上。
PGP在安全性的審慎考慮體現在PGP的各個(gè)環(huán)節。比如每次加密的實(shí)際密鑰是隨機數，大都知道計算機無(wú)法產(chǎn)生真正的隨機數的。PGP程序對隨機數的產(chǎn)生是很審慎的，關(guān)鍵的隨機數（像RSA密鑰的產(chǎn)生）是從用戶(hù)敲鍵盤(pán)的時(shí)間間隔上取得隨機數種子的。對于磁盤(pán)上的rand seed.bin文件中分析出鑰的規律來(lái)。
在這里提一下PGP的加密前預壓縮處理，PGP內核使用PKZIP算法來(lái)壓縮加密前的明文。一方面對電子郵件而言，壓縮后加密再過(guò)7 bits編碼密文有可能比明文更短。這就節省了網(wǎng)絡(luò )傳輸的時(shí)間。另一方面，明文經(jīng)過(guò)壓縮，實(shí)際上相當經(jīng)過(guò)一次變換，信息更加雜亂無(wú)章，對明文抵御能力更強。PGP中使用的PKZIP算法是經(jīng)過(guò)原作者同意的。PKZIP算法是個(gè)公認的壓縮率壓縮速度都相當好的壓縮算法，在PGP中使用的是PKZIP2.0版本兼容的算法。
