关于加密您需要了解的所有信息

很少有网络安全机制像加密一样对现代数据保护至关重要。但它到底是什么？为什么有必要？而且，最重要的是，如何利用其优势？

请继续阅读以全面了解加密，包括其工作原理、重要性以及您的组织可以采取哪些措施来保护敏感信息。

什么是加密？

最基本的一点是，加密是一个隐藏数据的过程，目的是防止除预期接收者以外的任何人读取数据。更具体地说，是使用称为加密算法的数学模型来加密信息，而这些信息只能使用特定的密钥进行解读，这种反向过程称为解密。

根据应用程序的不同，加密可能非常简单，也可以非常复杂。例如，处理敏感数据（例如财务信息）的企业将需要强大、可靠的算法来加密这些数据。风险较低的用例不需要那么多的保障，因此更基本的加密技术可能就足够了。

加密和密码学有什么区别？

加密与密码学密切相关，但它们并不相同。

从广义上讲，密码学是通过代码保护通信的科学。这是一长串加密技术的总称，数据加密只是其中之一。简而言之，加密是密码学的一种特定应用，它使用算法对信息进行编码。

为什么加密很重要？

加密是现代数据安全的最重要元素之一。随着不良行为者更快瞄准敏感信息，各组织正在使用各种加密方法来安全保管资产。

由于如今大量敏感数据在线上和云端管理、存储和传输，因此对企业而言，加密敏感数据尤为重要。以前，当企业将大部分资产存储在本地时，数据保护要容易一些。

但现在，大多数业务流程都是以数字方式进行的。因此，如果没有得到充分保护，大量财务、医疗和个人数据面临未经授权的访问和暴露的风险。

如果您的组织遭受数据泄露，加密是至关重要的保障措施。这不仅可以保护敏感信息的私密性，还可以验证其来源和完整性，并确保此类信息具有不可否认性。换句话说，加密方法让您能确保关键数据不会以任何方式被操纵、出错或有争议。

除了信息安全之外，从合规性的角度来看，此过程也很重要。组织受严格的数据安全法律的约束，这些法律因业务运营地点而异。例如，美国政府机构必须遵守联邦信息处理标准 (FIPS)。根据法律，机构和承包商必须实施密码学措施。

另一例子是欧洲的通用数据保护条例 (GDPR)。GDPR 对未能保护个人数据的公司处以严厉的罚款，这就是为什么大多数处理欧盟公民信息的组织如此重视加密和解密。

加密用例

您可以通过多种方式使用数据加密来帮助您的公司，无论是为了信息安全、合规还是作为竞争优势。以下是三个常见的用例：

数据加密：数字化转型会产生大量数据，随之而来的是大批不良行为者试图窃取数据。数据加密可防止存储在计算机系统上或通过互联网传输的信息被预定接收者以外的任何人访问。
云加密：随着越来越多的企业从本地技术过渡到云，云加密正在帮助他们放心访问资源。云存储提供商在信息被存储之前对其加密，确保在遇到数据泄露时攻击者无法读取信息。值得注意的是，加密方法消耗更多的带宽，这就是为什么云存储提供商通常只提供基本技术。
互联网浏览：安全套接层 (SSL) 和传输层安全 (TLS) 是用于加密互联网连接的协议。他们使用称为 "数字证书" 的加密资产来确认网站、浏览器或其他实体的真实性，从而使您能够在会话期间安全地共享敏感数据。

加密的工作原理是什么？

通常，加密的工作原理是使用算法将纯文本（人类可读懂的数据）编码为密文（加密消息）。该消息只能使用密码或一串被称为加密密钥的数字进行解码。当今的高级算法可确保每个加密密钥都是随机且唯一的，因此几乎不可能有人猜对。

事实上，相较其简单的起源，密码学如今已发展得十分复杂。以 "凯撒密码" 为例。凯撒密码以著名的罗马皇帝凯撒大帝的名字命名，他在私人信件中使用了这种加密技术，其原理是用字母表中的一个字母代替另一个字母，从而使信息变得混乱。

现代技术已变得更加先进，整合了数千个计算机生成的字符来表示解密密钥。话虽如此，我们仍然可以将所有算法分为两种不同的类型：对称加密与非对称加密。

对称加密

对称加密使用相同的密钥进行加密和解密。这意味着发送加密消息的实体必须与所有授权方共享密钥，使他们能够访问信息。对称加密通常用于存储静态数据（未被积极使用或正被从一个地方移动到另一个地方的数据）。

尽管这使密码能更快得到部署，但这些密码需要一种并行且安全的方法才能将密钥提供给收件人进行解密。这导致实施起来可能很麻烦。

非对称加密

非对称加密使用名为 "公钥基础结构" 的系统。这种技术不需要单个共享密钥，而是需要两个单独的加密资产来进行加密和解密，即 "公钥" 和 "私钥"。

尽管它们是分开的，但这两个密钥在数学上是相互关联的。通常，公钥与各方共享，而私钥则对除接收加密消息的实体以外的所有人保密。尽管非对称加密的资源密集度更高，但它被认为是一种更安全、更有保障的技术。但是，在数据安全领域，大多数组织都同时利用这两种技术来制定更全面的加密策略。

什么是哈希？

哈希函数将可变长度的输入转换为固定长度的输出。换句话说，哈希是将密钥或字符串转换为随机的 "哈希值" 的过程，使其更难破译。

与加密相反，哈希是一个无法轻易逆转的单向过程。公司可以对数据应用哈希算法，确保信息即使在数据泄露后也能保持私密性。

加密和哈希是相关的，但过程不同。前者保护传输中的少量数据的隐私，而后者则维护存储中大量数据的完整性。

什么是加密算法？

加密算法是一组将纯文本转换为密文的数学规则。该算法使用加密密钥来更改数据，这种方式看上去是随机的，但可以使用解密密钥进行解密。

值得注意的是，没有两种算法是完全相同的。这些年来，出现了许多类型，每种类型都采用不同的密码学方法。一些最常见和最重要的方法包括：

数据加密标准 (DES)：DES 于 20 世纪 70 年代制定，但现代计算认为该标准早已过时。想一下，1999 年，工程师花了 22 个小时才破解 DES 加密。但是现在，以今天的资源，只需要几分钟。
三重数据加密标准 (3DES)：顾名思义，3DES 运行三次 DES 加密。先加密，再解码，然后重新编码。尽管它比最初的加密协议更强，但后来人们认为，要用于敏感数据，它还是太弱了。
高级加密标准 (AES)：自 2001 年诞生以来，AES 加密一直是最常见的加密类型。它以速度和安全性相结合而闻名，采用一种替代技术，密钥长度可以为 128、192 或 256 位。
Rivest-Shamir-Adleman (RSA)： 这个不对称系统以 1977 年创建它的三位科学家的名字命名，至今仍被广泛使用，对于使用公钥或私钥的互联网加密信息特别有用。
椭圆曲线加密 (ECC)：作为非对称加密的高级形式，ECC 依赖于在随机椭圆曲线中发现不同的对数。曲线越大，安全性越高，因为这意味着密钥在数学上更难破解。因此，椭圆曲线加密被认为比 RSA 更安全。
下一代密码学：美国国家标准与技术研究院已列入几种新兴算法，例如 CRYSTALS-KYBER 和 CRYSTALS-Dilithium。像这样更复杂的新方法有望帮助组织应对不久和遥远将来的网络安全挑战。

显然，在数据加密方面有很多选择。但是，没有通用的解决方案。根据您的数据安全需求考虑各种因素很重要。这些可能包括您需要的保障级别、性能和效率标准、兼容性等。

第一步可以了解您的数据到底有多敏感。问问自己：如果这些信息在数据泄露事件中被访问或遭到暴露，会带来多严重的后果？这将帮助您确定最适合您特定用例的加密类型。

加密挑战

显而易见，加密对现代网络安全至关重要。尽管如此，其实施和管理说起来容易做起来难。

在整个组织中利用加密时，必须应对当前和新出现的几项挑战。接下来我们将逐一详细介绍：

1. 密钥管理

密钥管理是一种在加密密钥的整个生命周期（例如发行、更新、注销等）中对其进行监督的做法。这是任何成功的加密实施的基本条件，因为任何加密密钥的泄露都可能导致整个安全基础结构崩溃。

试想：如果黑客拿到了您的密钥，几乎无法阻止他们窃取和解密敏感信息或通过特权用户的身份验证。这就是为什么密钥管理如此依赖于为密钥的创建、交换、存储和删除制定标准。

不幸的是，管理加密方案并不容易，尤其是在您使用手动流程时。因此，许多组织部署可以大规模自动化和简化工作流程的密钥管理系统。使用正确的解决方案，您可以避免常见的生命周期挑战，包括：

密钥重复使用不当
密钥不轮换
密钥存储不当
保护不足
易受攻击的密钥移动

2. 网络攻击

黑客的攻击策略通常以获取加密密钥为中心。但是，如果他们无法获取，也不会空手而归：无论如何，他们都会竭尽全力入侵。

这被称为 "暴力破解攻击"。简而言之，不良行为者反复尝试破解密码、凭证和加密密钥以强行获得未经授权的访问权限。他们会研究所有可能的组合，希望能正确猜出来。

这种攻击方法尽管效率不高，但仍然是一个显著的风险因素。您的加密算法越复杂，攻击者成功的可能性就越小。幸运的是，现代密钥通常足够长，就算暴力破解有可能成功，也是不切实际的做法。

另一个值得注意的网络威胁是勒索软件。虽然加密通常用作数据保护策略，但恶意网络犯罪分子经常使用加密来对付目标。成功收集您的数据后，他们会对其进行加密，让您无法再次访问。然后，他们要求您支付高额赎金，以换取信息的安全返回。

3. 量子计算

量子计算将量子物理定律应用于计算机处理。简而言之，这使得量子计算机比传统计算机强大得多。尽管仍在开发中，但这项技术很快将为医疗保健、金融等各行各业带来巨大好处。

2019 年，Google 发表了一篇开创性的研究文章。该研究宣布，量子计算机有史以来第一次比世界上最快的超级计算机更快地解决数学问题。

更妙的是，它在短短 22 秒钟内就完成了。相比之下，一台传统计算机需要一万多年的时间才能解决同样的问题。

为什么这很重要？因为这标志着密码相关量子计算发展的重要里程碑。换句话说，不久后，一台足够强大的量子计算机就能够破解当今使用的最复杂的非对称加密算法。

尽管这一天尚未到来，但专家预计，这一天迟早会到来。实际上，麦肯锡公司预测，到 2030 年，将会有超过 5,000 台量子计算机可运行量子计算。而且，当这些计算机出现时，其弊大于利只是时间问题。

这就是为什么像 Entrust 这样的公司在后量子密码学 (PQC) 方面处于领先地位。我们的目标是帮助组织实施抗量子加密系统，以保护它们免受终会到来的量子威胁。通过保持领先地位，您可以有效降低当今乃至未来的风险。

加密最佳实践

担心无法成功实现加密？没问题，我们会帮助您。以下是利用加密系统发挥优势时需要考虑的一些最佳实践：

加密所有类型的敏感数据。 这听起来很显而易见，但企业往往只加密公开且最有可能被发现的数据。应采用整体方法加密，确保所有关键信息都受到保护。
评估性能。首先，确保您的算法能够充分保护数据。然后，评估性能，以查看该算法是否消耗了过多的计算能力或内存。这很重要，因为不应让系统资源负担过重。此外，随着数据量的增加，您选择的加密技术必须能够相应地扩展。
为静态和动态数据制定策略。这通常是信息最容易受到攻击的时候。加密静态数据可以保护存储在物理设备上的资产，而保护数据传输可以降低数据被拦截和泄露的风险。
考虑行业规定和法律。 二者在数据安全和隐私相关的要求上有许多重叠之处。最好了解您公司的具体义务，这样您才能充分实施和管理正确的解决方案。
务必保护您的密钥。加密密钥为整个加密策略的安全性奠定了基础。请在硬件安全模块 (HSM) 等加固环境中保护密钥。
向后量子密码学迁移 为此，最好通过清点您的加密密钥来确定最高价值资产的优先级。然后，根据最佳实践，测试您方案针对量子的准备情况。最后，在评估您的能力之后，提前做好计划，以便在一段时间内达到 PQC 标准。

将您的加密任务委托给 Entrust

开始加密之旅时可能会感到难以着手。但是，Entrust 可以帮助您朝着正确的方向前进。如何做到呢？通过我们业界最全面的加密产品和解决方案组合。

以 SSL 加密为例。我们提供安全套接层和传输层安全服务，帮助您大规模管理加密密钥和证书。我们的高度安全解决方案可在不牺牲速度和效率的情况下确保您的业务和客户数据安全。

更妙的是，Entrust 的 nShield 硬件安全模块是整个加密系统的理想信任根。我们的 HSM 是经过强化、防篡改的设备，可让您安全地生成、管理和存储加密和签名密钥，以实现完整的生命周期管理。

重要的一点是，加密是任何有效数据安全策略的基础组成部分。与 Entrust 合作，您可以简化工作并让您的企业免受各种形式和规模的威胁。