文件加密是一種根據需要在操作系統級別自動加密寫入存儲介質的數據的技術。它通常用于網絡通信安全、醫學數字圖像、人工智能等領域。，提供身份驗證等功能，確保信息安全。自古羅馬凱撒大帝使用的凱撒密碼和王武征服的陰文以來，文件加密一直在不斷發展。到工業革命時，用于文件加密的機械設備和算法已經逐漸成熟。在大數據和云計算時代，中國自主研發了一套商用文件加密算法，簡稱國密算法。

文件加密的特點是可以對用戶的信息和數據進行加密和鎖定。通過加密文件，未經授權無法訪問和解釋該文件。主要目的是防止信息泄露、數據篡改和惡意攻擊，從而保護文件的完整性和保密性，確保信息安全。

發展初期

公元前2000年，埃及人最初使用特殊的象形文字作為信息代碼，但隨著時間的推移，巴比倫、美索不達米亞和希臘文明開始使用一些方法來保護他們的文件信息。這一時期的密碼被稱為經典密碼。古典密碼學主要使用替代加密法，最早的加密算法可以追溯到古羅馬凱撒大帝使用的凱撒密碼和武王進攻時使用的陰文和陰書。凱撒密碼是一種單表替代加密技術，其中明文中的所有字母在字母表中向后（或向前）移動。例如，當明文輸入為goodgoodstudydaydayup并且密鑰設置為13時，加密文件為tbbqtbbqfghqlqnlqnlhc。稍微復雜一點的是弗吉尼亞密碼被多個表取代。這種另類加密看起來很混亂，但可以通過統計手段恢復密鑰，例如統計秘密信件的頻率，并將其與自然語言中每個字母的頻率進行比較，從而揭示隱藏在無序密文背后的加密規律。在《夏洛克·福爾摩斯歷險記》的“跳舞的小人”一章中，介紹了簡單的小人圖案被用來代替英文字母，福爾摩斯破譯的方法是頻率分析。

隨著工業革命的到來和二戰的爆發，數據加密技術取得了突破性進展。通過密碼算法或機械加密設備將明文轉換為密文。例如，在第二次世界大戰中，德國人使用德國恩尼格瑪密碼機來加密信息。此后，由ROSA算法生成的密鑰和公鑰等新的數據加密方法逐漸發展起來。

技術推廣期

1949年至1975年，自世界上第一臺計算機誕生以來，計算機技術迅速發展，這也使加密技術從機械時代進入電子時代。1949年，香農發表了論文《秘密系統的信息論》，提出了混淆和擴散兩個設計原則，為對稱密碼學（主要研究發送方的加密密鑰和接收方的解密密鑰相同或容易相互導出的密碼系統）奠定了理論基礎，從此密碼學成為一門科學。對稱密碼主要由分組密碼和流密碼組成。在分組密碼算法中，明文消息被分成若干組，加密和解密都在這些組上進行。在流密碼中，密鑰流生成器用于生成與消息長度相同的密鑰比特流，然后與明文進行異或運算。流密碼一次只加密一位。與分組密碼相比，流密碼對處理能力的要求更高，更適合硬件平臺實現，而分組密碼更適合軟件平臺實現。經典的分組密碼算法包括DES和AES，而流密碼算法包括Trivium和中國學者設計的祖沖之算法（ZUC）。

1986年，姚期智教授提出了亂碼電路技術，并實現了第一個多方（兩方）安全計算方案。1996年，Cheung首次提出在分布式數據庫中實現關聯規則挖掘。在這個階段，迷惑電路、基于秘密共享的MPC、半同態加密等協議和算法相繼出現。

深入應用期

在2002年的亞洲密碼分析研討會上，庫爾圖瓦提出了XSL攻擊的分組密碼分析方法。其思想是用一系列低次超定方程來描述密碼系統，并且方程的數量大于自變量的數量，通過求解方程來破解分組密碼。同年，在美國密碼分析研討會上，Murphy設計了一種新算法BES（Big Encryption System），它將AES中GF和GF上的兩種域運算簡化為GF上的運算，使AES在一定的消息空間和密鑰空間中成為BES。通過研究更簡單的BES，我們可以更清楚地了解AES算法的內部數學結構。2002年第297期《科學》雜志高度評價了這兩項最新分析結果。

2009年，Craig Gentry提出了第一個完全同態加密（FHE），支持密文下的加法和乘法，標志著同態計算時代的開始，并逐漸開發出各種不同的同態加密方案。后來，Paillier、Gentry、王爽等人率先成立了國際同態加密標準委員會，標志著同態加密在世界范圍內的快速發展。

2013年，王爽教授團隊在SCI期刊《生物醫學信息學》上發表了論文《期望提升邏輯回歸（Explorer）:分布式隱私保護在線模型學習》，提出了數據“可用和不可見”的問題。這是第一次解決醫療在線安全的聯邦學習問題。該框架為多個國家醫療和衛生網絡提供服務，也是聯邦學習系統框架的突破。

2019年，在數據要素市場建設和數據價值發揮的背景下，產業需求快速增長，隱私計算走出學術學校和實驗室，與產業應用場景廣泛結合，賦能數據價值安全合規流動。各種隱私計算供應商也如雨后春筍般涌現，這刺激了隱私計算技術可用性的提高。

2021年10月，ISO/IEC JTC1/SC27會議宣布中國SM9密鑰交換協議是國際標準ISO/IEC 11770-3: 2021“信息技術密鑰管理第3部分:使用非對稱技術的機制”的一部分，即中國自主研發的SM2橢圓曲線公鑰密碼體制簽名算法、SM3密碼哈希算法、SM4分組密碼算法和ZUC序列密碼算法。

原則

文件加密：要加密文件，您需要加密描述文件內容的字符、數據或二進制碼流。對于文本文件，只能通過對文本中的每個字符使用字符串加密方法來加密整個文件。對于二進制文件，沒有相對獨立的字符單位，衡量文件大小的字節單位只是在邏輯上量化了文件長度。但是，可以通過將二進制文件轉換為字符串來將無法直接加密的二進制碼流轉換為可以填充的虛擬字符，然后使用字符串加密方法對這些虛擬字符進行加密，從而實現對二進制文件的加密。

文件解密：一般來說，需要將加密文件從磁盤讀取到內存并將其轉換為ASCll字符串格式，然后解密這組加密字符串并將其轉換為原始文件格式以獲得解密文件。解密后的文件在內容和格式上與加密前的原始文件完全相同，可以準確還原文件的原始含義。

程序

首先，需要將文件內容完整地讀入計算機內存并將其轉換為字符串。各種文件都可以轉換成ASCl編碼格式的字符串，每個字符用8位二進制數字表示，可以降低加密計算的難度，提高加密計算的速度。然后，對生成的ASC字符串中的每個字符進行逐字符加密，得到一組長度相同、字符順序相同、字符位值改變的加密字符串，按照文件的原始存儲格式寫入磁盤，即可成功加密文件。

文件加密的一個重要步驟是密鑰管理。首先，您需要生成一個足夠安全且難以破解的密鑰。其次，需要智能卡或安全加密存儲設備等硬件存儲設備來提高安全性，也可以使用軟件存儲或云存儲來提高其便利性。在使用密鑰的過程中，可以使用加密協議來確保密鑰的安全性。例如，當使用通信協議時，可以使用端到端加密來保護數據的傳輸和接收。

算法

文件加密按加密方式可分為兩類:一類是WINDOWS系統的文件加密功能，另一類是通過加密算法實現的商業加密。商業加密軟件分為驅動程序級加密和插件級加密。根據加密算法，文件加密可分為三類:對稱算法、非對稱算法和不可逆算法。對稱加密算法使用相同的密鑰進行加密和解密，速度更快，而非對稱加密算法使用公鑰和私鑰進行加密和解密，雖然更安全但速度較慢。哈希算法通常基于哈希函數，可以將任意長度的明文字符轉換為更短且固定長度的字符串。

除了防火墻、入侵檢測和防病毒之外，新興的文件加密技術包括基本的單向加密算法，如MD5（messagedigestalgorithm 5）、SHA（SecureHashAlgorithm）和HMAC（Hash Message authentic ation Code）。對稱加密算法包括DES（數據加密標準）和PBE（基于密碼的加密），以及中國自主開發的國家加密算法，如SM1、SM4、SM7和ZUC。此外，還有非對稱加密算法，包括RSA（以發明者命名:RonRivest、AdiShamir和LeonardAdleman）、DH（Diffie-Hellman算法，密鑰協商協議）、DSA（DigitalSignatureAlgorithm）、ECC（橢圓曲線密碼）等，以及國家機密。

對稱加密算法

DES加密算法：DES（數據加密標準）是分組算法中的一種對稱算法，它通過將64位分組來加密數據。64位的明文從算法的一端輸入，64位的密文從另一端輸出。DES加密和解密使用相同的算法，但加密和解密密鑰不同。雖然DES分組為64位，但密鑰的長度只有56位，因為每個字節的第8位通常用作奇偶校驗位。DES算法的細節是公開的，因此在使用DES加密時，安全性取決于密鑰。DES是混沌和擴散的結合。一次有16輪加密或解密，即要完成一次加密（解密）過程，必須在明文（密文）數據包上實施16次相同的組合技術。

IDEA加密算法：艾德（NTER國家數據加密算法），也稱為國際加密算法，作為一種對稱密鑰加密算法，可以作為DES算法的替代品和OpenPGP標準的可選算法。IDEA的專利于2012年到期，2012年后可以免費使用。IDEA的加密塊長度為64位，密鑰長度為128位，是八輪變換和半輪輸出變換的組合。IDEA使用的結構是Lai-Massey，每輪使用6個16子鍵，后半輪使用4個子鍵，8.5輪總共使用52個子鍵。前八個子密鑰直接從密鑰中提取，因為密鑰的長度為128位，正好可以分為八個16位的子密鑰。其中第一輪的K1是16位密鑰。通過在每8組之間將主密鑰向左移動25位，創建了更多的8組子密鑰。

AES加密算法：AES（高級加密標準）是一種塊加密標準，被美國聯邦政府采用。AES加密算法屬于對稱加密算法，具有加密速度快、安全性高、可行性強等優點，常用于發送數據頻率較高的場合。根據AES算法的標準，該算法可以支持三種數據包長度，即AES-128、AES-192和AES-256，其中長度為128位的AES-128應用最廣泛。不同密鑰長度對應的加密輪數不同。當明文分組和密鑰長度都是128位時，加密過程需要變換10輪。如果要加密的明文分組或密鑰的長度小于128位，則需要根據補碼標準填充數據以構成128位。與DES和RSA加密算法相比，AES加密算法具有加解密速度更快、加密強度最高、不占用硬件資源等優點。

不對稱密碼算法

rsa算法：RSA加密算法是一種非對稱加密算法，由RSA公司發明。它是一種支持可變長度密鑰的公鑰算法，并且要加密的文件塊的長度也是可變的。1977年，由羅恩·里維斯特、阿迪·薩莫爾和倫納德·阿德曼提出，由他們姓氏的首字母組成。其安全性依賴于大數的分解，即RSA的難度相當于大數分解的難度。一旦找到大整數的素因子分解的有效算法，就可以破譯RSA。這將在下面對n的討論中得到強調。RSA公鑰密碼系統的原理是:根據數論，找到兩個大素數是相對簡單的，但對它們的乘積進行因式分解是極其困難的，因此可以將乘積公開為加密。

數字簽名算法：數字簽名算法（DSA）是不對稱加密算法和消息摘要算法的結合，通過提供可識別的數字信息來驗證身份。一組數字簽名通常定義兩個互補的操作，分別用于簽名和驗證，遵循私鑰簽名和公鑰驗證的方式。簽名時應使用私鑰和要簽名的數據，而驗證時需要公鑰、簽名值和要簽名的數據。核心算法主要是消息摘要算法。

文件加密

ECC加密算法：ECC（橢圓曲線密碼）加密算法是一種基于橢圓曲線數學理論的公鑰加密算法。與RSA加密算法不同，ECC加密算法的密鑰長度相對較短，但安全性更高。其原理是選擇一條滿足某些數學性質（如階、循環群等）的橢圓曲線e。），然后選擇一個隨機數k作為私鑰，并計算公鑰P=kG，其中g是橢圓曲線上的基點，P是橢圓曲線上的另一個點，即公鑰。最后，公鑰用于加密。假設要加密的明文是M，則選擇隨機數R來計算點R=rG和S=rP+M，其中+代表橢圓曲線上的點加法。加密的密文為（R，S），可以使用私鑰解密。計算點T=kR，然后計算M=S-T得到明文。

散列算法：哈希算法通常基于哈希函數，是一種單向算法。它可以將任意長度的明文字符轉換為較短的固定長度字符串，廣泛應用于數字簽名、身份驗證、密碼存儲等領域。它具有高安全性、倒車難度、靈敏的輸入和強大的防碰撞功能。逆向困難是指無法從哈希算法的結果推導出原始輸入數據。無論原始文本有多長，它都將成為固定長度的字符串，只能加密而不能解密（只能單向操作）。輸入敏感性是指即使哈希函數的輸入參數稍有變化，輸出的計算結果也會完全不同。強防碰撞意味著幾乎不存在不同明文生成相同哈希結果的可能性，這保證了根據哈希結果驗證原始文本完整性的可靠性。

分布式哈希表（DHT）是一種分布式、去中心化的數據結構，用于存儲和查找分布式系統中的鍵值對。它可以實現高效的數據存儲、快速搜索和分散管理。在哈希環上，每個節點負責管理一定范圍的id并存儲相應的鍵值對。當一個節點需要尋找一個鍵值對時，它將根據鍵的ID在哈希環上尋找負責ID范圍的節點，并向該節點請求數據。如果該節點不存在或無法響應請求，該節點將把請求轉發給相鄰節點，直到找到數據。

Chord：在計算機領域，chord是p2p分布式哈希表的協議和算法。它和CAN是分布式哈希表的第一批協議，于2001年提出。分布式哈希表通過將鍵值分配給節點來存儲鍵值對，節點存儲與其負責的所有鍵對應的值。Chord定義了如何為節點分配鍵，以及節點如何找到負責某個鍵的第一個節點。它具有負載均衡、分散性、可擴展性和可靠性的特點。

國密算法：國密算法是保障信息安全的核心技術，可以保護國家機密和各行業的核心數據。中國的數據庫加密產品在用戶選擇和評估時，政府、軍工、安全等相關行業的大多數用戶都支持并優先使用國密算法。具體來說，國密算法是指中國密碼管理局認定的商用密碼算法。例如，在金融領域，主要使用公共SM2、SM3和SM4算法。其中，SM1、SM4、SM7和祖沖之密碼（ZUC）是對稱算法，SM2和SM9是非對稱算法，SM3是散列算法。

更安全：文件加密可以快速加密和鎖定字符、文件和文件夾，確保數據安全。它采用成熟的加密算法，如擦除數據功能，并限制數據恢復和還原工具解密被刪除的文件。而且綁定計算機加密的文件在其他未授權的計算機上是無法打開的。文件加密還提供了時間限制功能。用戶可以設置開始解密時間和過期永久鎖定時間，在非設定的時間段內加密數據無法被解密。此外，增加了登錄密碼、帳戶名、加密密碼三重保護，密碼最高可支持200位，保證了用戶的數據安全。

更加靈活：多個帳戶可以獨立加密。即使不同賬號使用相同的密碼加密數據，也有獨立的解密權限，保證了數據安全。此外，它可以集中管理數據，使用單一面板管理各種文件和私人信息，實現日記、電子相冊、影音播放器、無縫網頁瀏覽器等功能，退出界面后會自動處于加密狀態。

更便攜：對于普通用戶來說，下載相應的小程序，設置加密密碼和驗證方式，就可以完成數據的初始加密。比如兔子加密程序會要求用戶輸入加密文件的路徑，包括文件名、后綴、加密密碼，然后就可以自動為用戶生成所需的加密文件。此外，迅雷的“私人空間”還可以實現文件加密功能。在私人空間設置密碼。用戶無論何時進入私人空間，都必須同時擁有迅雷的賬號密碼和私人空間的密碼。在私人空間會提供“加密本地文件”的選項，其他人無法下載加密文件。

暴力破解

暴力破解又稱暴力攻擊和暴力猜測，是一種基于窮舉法的破解方法，通過大量的猜測和窮舉法的猜測和嘗試，直到找到正確的密碼。但其破解時間與密碼的長度和復雜程度成正相關，所以只適合破解簡單密碼。在實際應用中，暴力破解通常包括密碼猜測、密碼破解、密碼噴涂和數據庫碰撞四種技術形式。在不知道帳戶密碼和系統環境的情況下，攻擊者可能會在操作過程中使用常見的密碼字典來猜測登錄密碼。但是，當獲取憑證材料(如哈希密碼)時，攻擊者可能會嘗試解密密碼以恢復可用的憑證(如純文本密碼)。密碼噴是指當一個賬號被多次暴力破解后，該賬號可能被鎖定，攻擊者可能會對不同的賬號使用單個或少量常用密碼列表，企圖獲取有效的賬號憑證。碰撞是指攻擊者會利用目標賬號的歷史泄露數據獲取憑證，通過重疊憑證訪問目標賬號。

用戶設置密碼時，應盡量使用復雜多變的字符組合。適當引入附加符號會增加密碼的復雜性。在用戶登錄時添加驗證碼或密碼鎖，防止惡意程序自動枚舉賬號，保證各類驗證碼的時效性和有效性，防止被重復使用。還可以增加登錄時對同一IP地址的嘗試次數限制，定期將數據庫中存儲的密碼密文值與Top500弱密碼的密文值進行比較，以便及時修改和加固密碼。

字典攻擊

字典攻擊是根據之前泄露的密碼或常用密碼來破解密碼的一種方式。它使用一個密碼字典來測試所有可能的密碼組合，包括123456、qwerty、password、iloveyou、hunter2等。為了防止字典攻擊，用戶應該盡可能使用密碼管理工具來設置復雜而強大的密碼。密碼管理器將用戶的密碼安全地存儲在數據庫中，然后您可以為每個系統使用強大、復雜和安全的密碼，而不必擔心忘記密碼。

網絡釣魚

一般的釣魚郵件會發給全球任何一個互聯網用戶，聲稱來自知名機構或企業。釣魚郵件強調事情的緊迫性，通常會在文末附上一個非法鏈接。當用戶輸入登錄信息和驗證碼時，他們的密碼和數據就會暴露。2021年，卡巴斯基攔截了超過1.48億封此類惡意郵件。此外，卡巴斯基的反釣魚系統還攔截了另外2.53億個釣魚鏈接。用戶需要加強網絡安全意識的培養，對收到的郵件保持懷疑和謹慎的態度，在點擊郵件附件前使用鏈接檢查器確定郵件鏈接是否合法。盡可能使用白名單和黑名單功能，設置騷擾攔截功能。

彩虹攻擊

彩虹表是破解用戶密碼的輔助工具。通過在數據庫中建立“明文”和“密文”的對應關系，在破解時會直接通過密文查詢明文。簡而言之，彩虹表通過密文的特征，做出相應的特征破解“鑰匙”，不斷逼近密文的特征，打磨，直到被破解。與其他破解方式相比，彩虹表攻擊的破解時間更短。而且彩虹表可以通過編程生成，也可以使用RainbowCrack、Cain等軟件生成，還可以直接購買預填包含百萬種潛在組合的彩虹表。為了避免彩虹表攻擊，用戶應該避免使用SHA1或MD5作為密碼哈希算法的網站或系統。同時采用了“鹽”的措施，即在密碼的特定位置插入一個特定的字符串，這個特定的字符串就是“鹽”。鹽后的密碼更安全，黑客用彩虹表得到的密碼不再是真正的密碼。即使黑客知道了“鹽”的含量和加鹽的位置，仍然需要修改函數，重新生成彩虹表。加鹽可以增加彩虹桌攻擊的難度。

鍵盤錄音

是一個惡意軟件工具，可以竊取登錄密碼。這個工具有一個鍵盤記錄器。可以專門針對私人數據竊取密碼或者引入遠程訪問木馬，也可以遠程破壞被攻擊的賬號。為了防止這類工具的攻擊，用戶需要安裝殺毒軟件和殺毒程序，并定期更新。下載應用時，需要仔細識別下載來源，不要點擊含有捆綁包和非法內容的安裝包。盡量不要在官網之外操作。必要時可以使用腳本攔截工具和殺毒軟件攔截惡意腳本。

爬行收集

搜索引擎通常會發送爬蟲來瀏覽整個網頁。爬行器找到所需的頁面，然后復制頁面上的文本和代碼，并將它們存儲在索引服務器中。這個過程稱為爬行。大多數組織使用包含公司信息的密碼，這些信息可以通過公司網站、社交媒體和其他渠道獲得。爬行是從短語中收集信息并提供一個列表，然后使用該列表進行字典攻擊和暴力破解。建議密碼盡量使用隨機而非規則字符串，密碼設置盡量不要與自己的身份、業務、公司相關聯。

人工智能

利用計算機人工智能算法為計算機網絡信息安全提供幫助。例如，利用人工智能的自動識別技術，可以有效識別計算機網絡中隱藏的安全漏洞，追蹤非法攻擊者，同時將攻擊者的相關信息自動提交給相關監管部門，實現對信息安全的有效保護。此外，應加強對國際黑客和病毒感染的打擊，構建健康公平的國際信息交流與共享環境，有效遏制境外犯罪分子的違法行為。具體操作如下:首先利用人工智能技術構建大數據集，分析相關網絡用戶的具體行為，找出其中的異常用戶，進行重點監控。如果發現用戶有可能對信息安全造成嚴重威脅的行為，需要立即列入黑名單并上報上級單位，形成計算機用戶與主管人員的良性互動關系。其次，在目前使用的計算機病毒軟件中加入人工智能技術算法，增強安全防護體系的安全性和穩定性。最終實現對數據信息傳輸的實時監控，通過自動數據采集和分析，為計算機網絡安全管理提供詳細的監控報告，從而完成基于人工智能算法的監控系統建設。

網絡通信

計算機網絡系統具有無限制開放的特點，導致用戶信息和系統信息容易被竊取和濫用。文件加密算法可以有效提高計算機網絡信息系統和數據的安全性和保密性，是一種新的信息安全保護手段，可以防止一些機密數據被外界竊取、截獲或破壞。比如無縫瀏覽網頁、加密通話等。，提高計算機網絡中數據處理、存儲和認證的安全性。如果用戶想要獲得加密數據，就需要通過適當的解密手段來破解。

身份驗證

國家秘密算法中的SM7適用于非IC卡應用，包括身份識別應用，如門禁卡、工作證、進入證等。、票務應用，如大型活動和展覽的門票，以及支付和卡應用，如積分消費卡、校園卡、公司卡、公交卡。

云計算

云計算具有計算能力強大、資源管理靈活、價格低廉、部署快捷等優勢，在學術界和工業界廣受推崇。多所有者模型隱私保護排序多關鍵字搜索是一種安全的多源云數據多關鍵字排序查詢協議，能夠保證云計算的安全性。首先，為了使云服務器在不知道關鍵字和囟門真實值的情況下正確執行查詢操作，系統設計了多源關鍵字數據的加密算法、查詢關鍵字的加密算法和加密關鍵字數據的安全匹配算法。其次，為了使云服務器在不知道關鍵詞與文件相關度真實值的情況下，正確返回多關鍵詞排序查詢的結果，設計了一個加性保序保隱私函數族。為了防止攻擊者竊取通信密鑰并冒充合法用戶提交查詢請求，提出了一種新的動態密鑰生成協議和用戶認證協議。此外，還設計了一個取消系統中用戶權限的協議。最后，安全性分析和基于真實數據集的大量實驗驗證了該方案的有效性。

企業管理

通過自我保護場景(文件保險箱)、強制加密場景、關鍵應用保護場景(離線文件權限管理)、智能保護場景(文件智能加密，DLP)、屏幕數據保護場景保護企業文檔，防止數據泄露。通過信用卡打印、漫游打印、打印審批、審計、打印成本控制和安全標簽管理來維護企業級打印流程。通過外發審批場景、郵件發送場景和外發文件權限控制場景(網絡認證和權限控制)實現企業級文件發送管理，通過終端狀態監控(硬件和軟件)、u盤管理、用戶行為、遠程監控和鎖屏實現企業級終端管理。此外，通過整體數據安全態勢監控和整體數據管理規模監控(人、事、物、環境、時間)，可以實現企業級文檔安全可視化。