摘要：跨境数据传输具有极高的安全要求,为了保证数据传输的安全、稳定,在数据传输系统设计中往往会采用各类数据传输保障机制,其中,数据加密是最常用的机制。为了进一步提升安全性,数据传输系统还会对数据进行多层次加密处理。多层次的加密涉及众多具体技术与算法,各项技术与方法在不同场景下各有优劣。如何构建更加安全可靠的数据传输系统以适应不同的应用场景是当下多层次加密技术研究的热点。

　　关键词：多层次加密；跨境数据传输；系统

　　0引言

　　在信息化与全球化进程中,跨境数据传输成为国际经贸、文化交流等领域开展相关业务的核心需求[1]。跨境传输的数据往往涉及国家安全、商业机密等重要信息,因此,跨境数据传输中对数据及其传输的安全性、完整性、可用性等要求极高。在数字经济时代,数据与网络安全事件层出不穷的背景下,跨境数据传输的安全问题也得到了各国政府、企业以及社会各界的高度重视,欧盟GDPR、中国《数据安全法》等纷纷颁布实施,就是在政策层面上试图建立健全数据传输的安全机制,为跨境数据传输保驾护航。这类的法律、法规与政策保障是很有必要的,但是仅仅靠这些还远远不够,各类数据安全风险（中间人攻击、数据窃取等）,并不以法律法规的存在而转移。在数据传输尤其是跨境数据传输系统中,基于技术的支撑做到“防患于未然”,才是真正切实保证数据安全的必由之路。而就技术而言,面对复杂的跨境安全威胁,采用多层次加密机制通过在传输、应用、存储等多层级实施差异化加密,可构建起相对立体的安全防护体系,更为有效地保障跨境数据传输的安全性。

　　1多层次加密其主要技术及相应的跨境数据传输应用场景

　　所谓的多层次加密主要就是在数据传输的不同层（生命周期）,如传输、处理、存储等阶段,采用相应加密技术实现“分层防护、协同生效”的效果,以保证数据传输的安全、完整[2]。

　　1.1传输层加密

　　数据传输过程中,传输层扮演着关键角色,其承载着数据端到端的传输任务。数据传输层负责数据分段与重组,以保证数据可以完整地从一个节点传输到另一节点,同时,其还负责流量控制与错误纠正,在这一阶段对数据进行有效加密与保护,对于提高数据传输的可靠性和效率至关重要。在传输层设置加密机制是确保数据在传输过程中不被窃听、篡改与伪造的关键[3]。

　　传统的传输层加密多采用“SSL/TLS协议”,其通过数据加密,保证数据完整性同时还具备身份验证等功能,能够在一定程度上保证数据不被窃听或篡改。其具体加密技术包括RSA/ECC（公钥加密）和AES（对称加密）,这类传输层的加密往往通过在客户端与服务器间建立加密通道实现,被广泛应用于主流HTTPS中,具体的HTTPS其风险与优势如图1所示。

　　式中,V为加密速度（单位：MB/s）；S为加密数据量（单位：MB）；T为加密耗时（单位：s）。除了传统的HTTP+SSL/TLS协议加密以外,IPsec协议在跨境数据交互中的应用更加广泛。IPsec协议在IP层对数据分组采用加密（ESP协议）和认证（AH协议）实现端到端加密。

　　目前,传输层加密还有一种较为前沿的加密技术,即量子加密,其采用量子密钥分发（QKD）的形式生成随机密钥,用以抵御量子计算攻击。

　　1.2应用层加密

　　应用层加密顾名思义就是对特定应用（如Emall、文件、API）所传输的数据进行加密,在技术上一般采用端到端加密（E2EE）,如WhatsApp、Signal等即时通讯工具就是这样的机制。端到端加密即发送端进行数据加密,仅特定接收端可对数据解密,数据在中间服务器及传输过程中无法读取[4]。

　　目前,采用AES-256等算法对传输文件进行加密是主流,一般情况下文件加密的效率是一项重要的考察指标,其计算公式如式（2）所示：

　　文件加密进一步保护了文件类数据的安全,但是在具体应用中很可能存在兼容性、操作不当导致的加密失效风险。

　　API加密目前主要是通过JSON Web Token实现接口认证,对传输数据一般以AES形式加密。

　　在跨境数据传输系统中,应用层加密同样涉及传输中数据的保密性、完整性。应用层加密处理能够保证跨境数据在传输中不被第三方窃取或篡改（未被授权）。目前,部分跨境数据传输系统在应用层加密融入了数字签名技术,以实现身份验证,进一步实现对敏感数据、数据隐私、数据传输可靠性的保护。

　　1.3存储层加密

　　在多层加密机制中,存储层的加密其目的是防止数据在跨境存储节点（如云服务器、数据库）出现非法访问、数据泄露等情况。

　　在很多高级别的跨境数据交互中,一些服务器端用以存取数据的物理介质也会采用一定的加密手段保护数据隐私。这种加密手段类似于个人电脑中的BitLocker、FileVault等,主要是防止存储介质维护或丢失过程中产生数据泄露[5]。

　　数据库加密是存储层加密的主要工作,包括对数据库文件进行实时加密（如透明数据加密）,也包括对敏感字段（如用户身份证、银行卡号）加密,以保证数据存储的平衡性能、安全性。数据库加密的性能计算公式如式（3）所示:

　　ΔL=Le-Lu（3）

　　式中,ΔL表示加密导致的查询延迟增量（单位：ms）；Le为加密数据库查询延迟（单位：ms）；Lu为未加密数据库查询延迟（单位：ms）。

　　在软件方面,数据库加密是存储层加密的主要工作,在加密过程中可以对数据库文件进行实时加密如透明数据加密,也可以对敏感字段（如用户身份证、银行卡号）加密,用来保证数据存储的平衡性能、安全性；再有就是云存储的数据加密,目前,跨境数据传输系统中云存储应用较多,因此,存储层加密需要考虑对云存储的数据进行加密。一般采用客户端加密（如AWS KMS）,在数据上传至云端之前就对其加密,以保证云端无法接触到明文数据,保证数据存储的安全[6]。

　　2多层次加密在跨境数据传输系统中应用的主要模式与实践

　　在多层加密应用于跨境数据传输系统的实践中,一般会采用“传输层SSL/TLS+应用层文件加密”组合的形式,用以确保跨境经贸业务的订单数据、跨境金融交易数据是以密文的形式进行传输、处理。以某跨国制造企业为例,在多层数据加密的应用中,企业技术部门采用“IPsec VPN（传输层）+PGP加密邮件（应用层）”的模式,有效规避了供应链数据在跨国传输中被窃听的风险,在某次网络攻击中虽然单一层（应用层）加密数据被破解了,但是传输层的加密机制仍然可以保护好数据,形成“纵深防御”的效果。跨境经贸数据系统架构分为五层,具体如下。

　　物理层。部署量子密钥生成设备、加密网关硬件,实现底层硬件级加密支持。

　　网络层。采用IPsec协议构建跨境虚拟专用网络（VPN）,实现数据分组加密传输。

　　传输层。基于SSL/TLS协议（TLS 1.3）建立端到端加密通道,采用AES-256-GCM算法加密数据。

　　应用层。对订单文件采用AES-256加密,对API接口采用JWT+AES加密,集成数字签名模块（RSA-4096）。

　　管理层。部署密钥管理系统（KMS）,实现密钥生成、分发、更新与销毁；部署日志审计模块,记录加密操作与数据传输日志。

　　以某跨国制造企业为例,在多层数据加密的应用中,企业技术部门采用“IPsec VPN（传输层）+PGP加密邮件（应用层）”的模式,有效规避了供应链数据在跨国传输中被窃听的风险。在某次网络攻击中,虽然单一层（应用层）加密数据被破解了,但是传输层的加密机制仍然可以保护好数据,形成了“纵深防御”的效果。

　　以某跨境医疗数据传输系统为例,在多层数据加密中,其应用了“SHA-256哈希值校验+AES加密”的技术路径,用以保护患者病历在跨国共享时不被篡改,这种模式满足了GDPR对数据完整性的规定,当然,从实践效果来看,系统运行6年,在经历过多次网络攻击的前提下,从未出现过患者数据缺失、篡改的问题。这足以证明,多层次加密技术的应用保证了系统的可靠性和数据的完整性,为医患数据的安全传输筑起了一道坚实防线[7]。

　　3结语

　　多层次加密在跨境数据传输系统基于具体传输、应用、存储层实施差异化的安全策略,为跨境数据安全传输提供了重要解决方案。在多层次加密机制下,数据传输安全得到了有效保障,其既可以应对复杂网络攻击,又能很好地满足跨国法规要求。

　　但是,多层次加密在跨境数据传输系统的应用往往存在效率与成本方面问题,需要根据业务自身特点针对性地采取加密策略,或是采取如购买加密服务等解决方案予以解决。

　　未来,随着量子计算、零信任架构、区块链等技术的发展,多层次加密将更加灵活。如区块链技术在跨境密钥管理中能够保证秘钥更新的动态、灵活性；而边缘计算则可以实现多层次加密的轻量化部署。相应技术的应用与相应业务场景的适配则需进一步细化,保证研究的系统性与可持续性。

参考文献

　　[1]郑立梅.数据加密技术在高校档案数字化中的应用研究[J].兰台世界,2025,(5):102-105.

　　[2]郑建忠.云计算环境下的数据加密与隐私保护技术研究[J].信息系统工程,2025(5):40-43.

　　[3]任梦慧,申悦.基于数据加密技术的智能数据库管理系统设计与实现[J].信息与电脑,2025,37(9):109-111.

　　[4]冯凯.大数据环境下的实时数据加密与访问控制技术研究[J].软件,2025,46(4):7-9.

　　[5]谭蔚妍.加密技术在舆情系统数据分析中的安全保障研究[J].中国宽带,2024,20(6):161-163.

　　[6]洪晓彬,张学林,钟百胜.大型多层次数据库外层数据传输同步加密仿真[J].计算机仿真,2018,35(6):184-187+320.

　　[7]王小妮.多层次级别确保数据的高可靠性[J].中国管理信息化,2014,17(15):104-106.