加密技术

对于在两个网络节点间的某一次通信链路，链路加密能为网上传输的数据提供安全保证。对于链路加密（又称在线加密），所有消息在被传输之前进行加密，在每一个节点对接收到的消息进行解密，然后先使用下一个链路的密钥对消息进行加密，再进行传输。在到达目的地之前，一条消息可能要经过许多通信链路的传输。

由于在每一个中间传输节点消息均被解密后重新进行加密，因此，包括路由信息在内的链路上的所有数据均以密文形式出现。这样，链路加密就掩盖了被传输消息的源点与终点。由于填充技术的使用以及填充字符在不需要传输数据的情况下就可以进行加密，这使得消息的频率和长度特性得以掩盖，从而可以防止对通信业务进行分析。

尽管链路加密在计算机网络环境中使用得相当普遍，但它并非没有问题。链路加密通常用在点对点的同步或异步线路上，它要求先对在链路两端的加密设备进行同步，然后使用一种链模式对链路上传输的数据进行加密。这就给网络的性能和可管理性带来了副作用。

透明加密技术是与Windows紧密结合的一种技术，它工作于Windows的底层。通过监控应用程序对文件的操作，在打开文件时自动对密文进行解密，在写文件时自动将内存中的明文加密写入存储介质。从而保证存储介质上的文件始终处于加密状态。

监控Windows打开（读）、保存（写）可以在Windows操作文件的几个层面上进行。现有的32位CPU定义了4种（0~3）特权级别，或称环（ring），如右图所示。其中0级为特权级，3级是最低级（用户级）。运行在0级的代码又称内核模式，3级的为用户模式。常用的应用程序都是运行在用户模式下，用户级程序无权直接访问内核级的对象，需要通过API函数来访问内核级的代码，从而达到最终操作存储在各种介质上文件的目的。为了实现透明加密的目的，透明加密技术必须在程序读写文件时改变程序的读写方式。使密文在读入内存时程序能够识别，而在保存时又要将明文转换成密文。Window允许编程者在内核级和用户级对文件的读写进行操作。内核级提供了虚拟驱动的方式，用户级提供Hook API的方式。因此，透明加密技术也分为API HOOK广度和WDM（Windows Driver Model）内核设备驱动方式两种技术。API HOOK俗称钩子技术，WDM俗称驱动技术。

同态加密思想从提出到现在，在具体实现方案方面，经历了3个重要时期：1978—1999年是部分同态加密的繁荣发展时期；1996—2009年是部分同态加密与浅同态加密的交织发展时期，也是浅同态加密方案的繁荣发展时期；2009年以后是全同态加密的繁荣发展时期。下面将以时间为主线，按照同态加密方案的类型介绍同态加密的发展。

部分同态加密方案按照明文空间上能实现的代数或算术运算分为乘法同态、加同态和异或同态3种类型。下面从几个著名的同态加密方案的优缺点入手，总结一下乘法同态、加同态、或同态加密方案的特性。

（1）乘法同态加密方案。乘法同态加密方案的同态性表现为[m1×m2=D（E（m1）×E（m2））]。RSA [5]是最早的具有乘法同态性的加密方案，它是基于因子分解困难问题的，属于确定性加密，不能抵御选择明文攻击；1985年，ElGamal [3]基于有限域上的离散对数困难假设设计了ElGamal加密算法，该加密方案同样具有乘法同态性，并且满足选择明文不可区分（IND-CPA） 安全。