文档安全的加密技术 文档安全加密系统的原理

加密技术是利用数学或物理手段，对电子信息在传输过程中或存储设备内的数据进行保护，以防止泄漏的技术。在信息安全技术中，加密技术占有重要的地位，在保密通信、数据安全、软件加密等均使用了加密技术。常用的加密算法有DES系列(包括DES和3DES)，RC系列(常用的有RC4和RC6)和AES等对称加密算法(加密密钥和解密密钥相同或相似)以及RSA等非对称加密算法。除此此外，还有用于获取信息摘要的MD5等。这些常用的加密算法，只要设置合适的密码，在现有的计算机技术条件下，一般均可满足安全性要求，但不同的加密算法，需要的计算量有很大的不同。对于文档安全加密系统，加密算法是整个系统的核心，其选择的依据一般根据系统的安全性要求进行确定，在满足安全性要求的前提下，尽可能选用速度快的加密算法，在条件容许的情况下，可以采用硬件的方式对数据进行加密(如直接利用安全芯片提供的加密算法进行加密等)。

1. 文档安全中的加密技术

虽然加密算法是文档安全系统的核心，但加密算法以何种方式进行实现，是决定文档安全系统的关键。在文档安全系统中，常用的实现方式有静态加密方式和动态加密方式，静态加密是指在加密期间，待加密的数据处于未使用状态(静态)，这些数据一旦加密，在使用前，需首先通过静态解密得到明文，然后才能使用。目前市场上许多加密软件产品就属于这种加密方式。

与静态加密不同，动态加密(也称实时加密，透明加密等，其英文名为encrypt on-the-fly)，是指数据在使用过程中(动态)自动对数据进行加密或解密操作，无需用户的干预，合法用户在使用加密的文件前，也不需要进行解密操作即可使用，表面看来，访问加密的文件和访问未加密的文件基本相同，对合法用户来说，这些加密文件是“透明的”，即好像没有加密一样，但对于没有访问权限的用户，即使通过其它非常规手段得到了这些文件，由于文件是加密的，因此也无法使用。由于动态加密技术不仅不改变用户的使用习惯，而且无需用户太多的干预操作即可实现文档的安全，因而近年来得到了广泛的应用。

由于动态加密要实时加密数据，必须动态跟踪需要加密的数据流，而且其实现的层次一般位于系统内核中，因此，从实现的技术角度看，实现动态加密要比静态加密难的多，需要解决的技术难点也远远超过静态加密。

2. 文档安全加密系统的实现层次

在现代操作系统中，文件的操作均通过文件系统进行，虽然不同的操作系统支持的文件系统不同，但对文件的访问方式基本相同，在Windows系统中，文件系统是以设备驱动程序形式存在的。Windows的设备驱动程序采用分层方式，允许在应用程序和硬件之间存在多个驱动程序层次，其中过滤驱动程序是一种特殊类型的中间驱动程序，它们位于其它驱动程序的上层或下层，截获发送给低层驱动程序设备对象的请求，在请求到达低层驱动程序之前，过滤驱动程序可以更改该请求，而低层驱动程序完全不知道在其上层驱动中发生的一切操作。图1给出了Windows系统中的文件操作流程，其中层次I和II属于应用层;层次III和IV属于操作系统内核层。从中可以看出，一个应用程序(I层)在发出文件操作请求时，需要经过操作系统提供的API层(II层)、文件过滤驱动程序层(III层)和文件系统层(IV层)才能访问文件，由此可知，文档安全加密系统也只能在这四个层次上进行实现。

文件系统的这种组织结构决定了文档安全加密系统的实现方式，在数据从应用程序访问文件所经过的每个层次中，均可对访问的数据实施加密/解密操作，由于层次I只能获取应用程序自身读写的数据，其他应用程序的数据不经过该层，因此，在层次I中只能实现静态加密，无法实现动态加密;即使是层次II，也并不是所有文件数据均通过该层，但在该层可以拦截到各种文件的打开、关闭等操作。因此，在应用层实现的动态加解密产品无法真正做到“实时”加密/解密操作，一般只能通过其他变相的方式进行实现(一般均在层次II进行实现)。例如，在应用程序打开文件时，先直接解密整个文件或解密整个文件到其他路径，然后让应用程序直接(重定向)访问这个完全解密的文件，而在应用程序关闭这个文件时，再将已解密的文件进行加密。其实质是静态加解密过程的自动化，并不属于严格意义上的动态加密。

只有在层次III和IV中才能拦截到各种文件操作，因此，真正的动态加解密产品只能在内核层进行实现。

图1 Windows系统中文件的操作流程