劉 迷

（鄭州商學(xué)院，河南 鞏義 451200）

0 引 言

針對(duì)海量通信信息的機(jī)密性問題，傳統(tǒng)的加密方法已經(jīng)無法保證信息的安全，而云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)給海量通信信息加密提供了很好的解決辦法。云計(jì)算技術(shù)存在很多計(jì)算節(jié)點(diǎn)，可以用于海量通信信息的儲(chǔ)存和處理。同時(shí)，云計(jì)算技術(shù)的運(yùn)行環(huán)境比較便于搭建，很多企業(yè)為了保護(hù)云端數(shù)據(jù)的隱私性，都會(huì)部署屬于自己的私有云計(jì)算平臺(tái)。然而與個(gè)人通信信息不同的是，企業(yè)的通信信息具有較高的商業(yè)價(jià)值，且對(duì)通信信息的安全性要求也非常高。因此，研究一種海量通信信息無損加密方法至關(guān)重要。

1 云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密方法設(shè)計(jì)

1.1 引入云計(jì)算技術(shù)

設(shè)計(jì)云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密方法時(shí)，首先引入云計(jì)算技術(shù)。本文將云計(jì)算應(yīng)用到海量通信信息無損加密中，并對(duì)海量通信信息無損加密方法進(jìn)行全面研究[1]。

云計(jì)算技術(shù)體系中物理資源層以硬件為主，也有數(shù)據(jù)庫和軟件。資源池層是對(duì)海量通信信息的集成與管理，將大量類型相同的通信信息構(gòu)成同構(gòu)資源池。管理中間層主要負(fù)責(zé)資源管理、任務(wù)調(diào)度管理、用戶管理及安全管理等云計(jì)算資源的管理，使云計(jì)算技術(shù)安全高效的運(yùn)行。在云計(jì)算技術(shù)體系中，資源池層和管理中間層是技術(shù)的核心組成部分[2]。

1.2 構(gòu)建DES加密算法

DES加密算法的入口參數(shù)包括key、data及mode等3個(gè)[3]。進(jìn)行加密和解密時(shí)使用的密匙是key，加密解密的數(shù)據(jù)選擇data為入口參數(shù)，DES加密算法的工作模式為mode。當(dāng)運(yùn)行加密模式時(shí)，通信信息按照64位分組法形成信息組，經(jīng)過初始置換，把信息組分成左右各32位長(zhǎng)的兩個(gè)分組。再進(jìn)行16輪相同的替代和置換運(yùn)算，這些運(yùn)算被稱為函數(shù)f。在運(yùn)算過程中密匙和數(shù)據(jù)相互結(jié)合，16輪后把左右各32位長(zhǎng)的兩個(gè)分組結(jié)合到一起，經(jīng)過末位置換，得到64位的密文。

1.3 確定通信信息DES加密算法的評(píng)價(jià)指標(biāo)

本文基于云計(jì)算環(huán)境下對(duì)海量通信信息進(jìn)行無損加密，構(gòu)建DES加密算法后，要確定加密算法的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.3.1 峰值信噪比

峰值信噪比能夠更加直觀地評(píng)價(jià)通信信息的質(zhì)量。通過計(jì)算得出，載密通信信息和載體通信信息之間的MSE相對(duì)于最大灰度值的平方的對(duì)數(shù)，得出的結(jié)果可以評(píng)價(jià)海量通信信息的質(zhì)量。計(jì)算公式為：

dB是峰值信噪比的單位。峰值信噪比的值越小，表示加密的通信信息質(zhì)量越差，加密對(duì)載體通信信息的影響就很大，失真度就越高，反之通信信息質(zhì)量就會(huì)更好。如果峰值信噪比值過于低，那么信息質(zhì)量就會(huì)非常差，但是一般峰值信噪比的值應(yīng)該不小于30 dB。

1.3.2 嵌入容量或嵌入率

通信信息能夠嵌入的比特?cái)?shù)最大值為通信信息的嵌入容量。假設(shè)一個(gè)嵌入容量為Nem，N為通信信息加密個(gè)數(shù)，那么為了得到嵌入率C將進(jìn)行如下計(jì)算：

單位bpp為每個(gè)密鑰能夠嵌入的通信信息比特?cái)?shù)的單位。嵌入率C值越小，嵌入的信息量就越小，通信信息的失真度就會(huì)隨之減小。

峰值信噪比和嵌入容量或嵌入率為通信信息加密域的DES加密算法的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.4 實(shí)現(xiàn)云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密

根據(jù)通信信息DES加密算法的評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定，選擇一個(gè)可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)通信信息DES加密算法的指標(biāo)，基于云計(jì)算技術(shù)的引入，構(gòu)建DES加密算法，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密。

其中，構(gòu)建DES加密算法可以實(shí)現(xiàn)云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密，其云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密流程如圖1所示。

圖1 云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密流程圖

2 實(shí)例驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密方法的可靠性，采用傳統(tǒng)通信信息無損加密方法以及云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密方法，制定海量通信信息安全性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.1 實(shí)驗(yàn)方法及步驟

為了保證本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有鮮明的對(duì)比性，實(shí)驗(yàn)過程中，選擇同一個(gè)通信信息DES加密算法的評(píng)價(jià)指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟如下。選擇20組字符數(shù)相同的通信信息，實(shí)驗(yàn)開始前檢查系統(tǒng)環(huán)境是否安全穩(wěn)定；為了提高本次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)度，引入通信信息安全指數(shù)作為本次實(shí)驗(yàn)的對(duì)比指標(biāo)；將20組通信信息分為10組，分別采用傳統(tǒng)通信信息無損加密方法以及云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密方法，進(jìn)行海量通信信息安全性能實(shí)驗(yàn)；記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果并繪制海量通信信息安全指數(shù)曲線。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)采用不同信息無損加密方法得到的海量通信信息安全指數(shù)曲線，如圖2所示。其中，○代表云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密方法；△代表傳統(tǒng)通信信息無損加密方法。

圖2 海量通信信息安全指數(shù)曲線

由圖2可知，兩種信息無損加密方法對(duì)通信信息的安全性能有很大差別，本文設(shè)計(jì)的加密方法對(duì)于通信信息具有較高的安全性能，平均安全指數(shù)為84.98，而傳統(tǒng)通信信息無損加密方法對(duì)通信信息的安全性能明顯低于本文設(shè)計(jì)的加密方法，因此可以得出本文設(shè)計(jì)的加密方法可以完成海量通信信息無損加密工作。

3 結(jié) 論

本文提出了云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密方法研究，基于云計(jì)算技術(shù)的引入，構(gòu)建DES加密算法，再結(jié)合通信信息DES加密算法的評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算環(huán)境下海量通信信息無損加密。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本文設(shè)計(jì)的加密方法比傳統(tǒng)加密方法對(duì)通信信息具有較高的安全性能。