吳青霞

（湖南科技學院檔案館 湖南 永州 425199）

0 引言

伴隨世界經濟發(fā)展，我國也逐漸步入了數(shù)字信息化時代，人們獲取信息數(shù)據(jù)的方式越來越多［1］，信息傳輸?shù)姆绞揭苍诎l(fā)生巨變，目前，互聯(lián)網已經成為人們交流的主要渠道［2］。 在此背景下，我國各個領域發(fā)展飛速，產生了大量的電子檔案及電子文件。 研究表明，使用電子檔案能有效提高檔案管理效率［3］，降低檔案管理消耗的人力成本，發(fā)揮最大的檔案管理價值，但由于電子檔案的來源不固定［4］，組成格式復雜，經常出現(xiàn)檔案泄露問題。 一旦相關機密的檔案丟失或被竊取，會造成嚴重的經濟損失。 為了解決上述問題，需要對電子檔案進行有效的存儲管理，即設計一種電子檔案加密管存方法。

事實上，電子檔案包含的種類較多，不僅僅包括企事業(yè)單位的人力資源管理資料等，大多數(shù)電子檔案由元數(shù)據(jù)組成，通過相關的程序進行存儲調用。 相關研究人員針對電子檔案特征設計了一系列的電子檔案加密管存方法，如基于代理重加密的加密管存方法、基于混沌序列的加密管存方法等。 這些方法以管存內容為核心，通過檔案管理體系進行檔案加密管存，后者通過分析檔案的生命周期來完成檔案分配。 但上述電子檔案加密管存方法主要使用內存管理單元（memory management unit，MMU）拷貝加密管存信息，容易受電子檔案非易失性影響，導致加密管存信息量較低，不符合目前的電子檔案加密管存需求。 因此，為了提高檔案加密管存效果，本文基于全息數(shù)字水印技術，設計了一種全新的電子檔案加密管存方法。

1 電子檔案全息數(shù)字水印加密管存方法設計

1.1 生成電子檔案加密管存智能合約

電子檔案具有較強的非易失性，可以通過第三方服務器有效地處理存取調用，因此，電子檔案的加密效果與第三方服務關系緊密。 區(qū)塊鏈技術可以將檔案與云存儲結合，有效地提高檔案的安全性［5］，使檔案數(shù)據(jù)不易被修改，因此，本文設計的電子檔案加密管存方法以區(qū)塊鏈為基礎，結合不同加密節(jié)點的權限關系進行綜合加密維護，生成了有效的電子檔案加密管存智能合約。 該智能合約主要由聯(lián)盟鏈節(jié)點及參與加密的檔案節(jié)點組成，實現(xiàn)公有鏈與私有鏈的有機結合，確保聯(lián)盟鏈始終處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，本文生成的加密管存智能合約的關鍵參數(shù)如表1所示。

表1 電子檔案加密管存智能合約的關鍵參數(shù)

由表1 可知，待創(chuàng)建智能加密區(qū)塊后，可以使用admin.addPeer（peerInfo）命令進行互聯(lián)處理，通過admin.nodeInfo.enode 查看不同節(jié)點的加密信息，此時電子檔案基礎加密節(jié)點信息查詢部分代碼如圖1 所示。

圖1 電子檔案基礎加密節(jié)點信息查詢部分代碼

由圖1 可知，執(zhí)行上述的電子檔案基礎加密節(jié)點信息查詢代碼可以有效查看加密節(jié)點的基本信息，連接相關的互聯(lián)網協(xié)議（internet protocol，IP）地址，從而有效獲取智能合約的生成環(huán)境。

在智能合約生成時，應該盡量避免人為對合約生成造成的干預，因此，本文使用Remix IDE 在線編譯器開發(fā)了智能合約語言，生成智能合約的基礎構造函數(shù)，并進行了有效的編譯，獲取合約應用二進制接口（Application Binary Interface，ABI）構建的智能合約如圖2 所示。

圖2 電子檔案加密管存智能合約

由圖2 可知，上述電子檔案加密管存智能合約存在一定數(shù)量的Gas，在電子檔案管存的過程中可以通過操作界面進行有效交互，完成電子檔案加密存儲封裝。 當合約部署成功后，可以通過optimize 路徑生成二進制指令結合，實現(xiàn)點對點分布式加密存儲，提高了電子檔案加密管存的可靠性。

1.2 基于全息數(shù)字水印技術設計電子檔案加密管存算法

為了解決MMU 在拷貝加密管存信息時，受電子檔案非易失性影響導致的加密管存信息量較低問題，本文基于全息數(shù)字水印技術設計了電子檔案加密管存算法。 全息數(shù)字水印技術可以利用數(shù)字全息圖增加電子檔案加密的魯棒性，降低攻擊對電子檔案加密管存造成的干擾。 首先可以選取隨機相位模板，提取原始檔案信息的初始相位，生成復數(shù)加密圖，此時需要進行共軛計算，獲取符合加密需求的全息圖像φ（x，y） ，如式（1）所示。

式（1）中，f（x，y） 代表加密歸一化圖像，p（x，y） 代表獨立白噪聲圖像，h（x，y） 代表隨機圖像。 此時根據(jù)電子檔案加密圖像的歸一化關系可以判斷加密頻域坐標，進行雙相位統(tǒng)一調制，再根據(jù)實際脈沖響應關系完成卷積操作，此時生成的復數(shù)圖像如式（2）所示。

式（2）中，ROT180φ（x，y） 代表對復數(shù)圖像進行180°旋轉操作，待復數(shù)圖像生成后，可以根據(jù)電子檔案的實際加密要求進行離散變化，從而生成有效的全息數(shù)字圖像H（x，y） 如式（3）所示。

式（3）中，F(xiàn)代表離散傅里葉變換，根據(jù)上述的全息數(shù)字水印編碼技術可以有效獲得電子檔案的加密全息圖，獲取圖像之間的相位關系，從而獲取原始的電子檔案加密全息水印圖像。

電子檔案加密管存全息數(shù)字水印圖像屬于Lena 圖像，因此，在進行加密過程時需要有效嵌入加密水印，可以假設原始載體為灰度圖像，此時生成的水印序列W如式（4）所示。

式（4）中，ωi代表二值化水印信息，此時采用Logistic 方程可以生成加密混沌序列，降低水印像素空間變化對加密造成的影響，保證了加密的安全性。 研究表明，混沌序列的敏感性較強，具有非周期性，因此需要進行映射處理，生成的映射定義式xk＋1如式（5）所示。

式（5）中，μ代表初始混沌系數(shù)，xk代表加密密鑰取值。 本文設計的電子檔案加密管存方法使用隨機分布法選取加密密鑰，生成符合實驗需求的相位調制模板。 此時可以對原始的水印圖像進行調制處理，再利用離散傅里葉變換（discrete Fourier transform，DFT）獲取不同加密頻域的振幅信息，此時的電子檔案加密水印嵌入式F如式（6）所示。

式（6）中，k代表加密水印嵌入強度，h代表嵌入加密全息振幅參數(shù)，待水印嵌入后，可以進行傅里葉變換，獲取Contourlet 低頻含水印圖像，可以計算該含水印圖像閾值，調整水印的嵌入強度，確保加密效果滿足電子檔案的安全加密要求。

2 實驗

為了驗證本文設計的基于全息數(shù)字水印技術的電子檔案加密管存方法效果，本文配置了基礎實驗環(huán)境，將本文方法與目前使用率較高的基于代理重加密的加密管存方法、基于混沌序列的加密管存方法進行對比，設計實驗如下。

2.1 實驗準備

結合電子檔案加密管存需求，本文選取GYEW 數(shù)據(jù)處理平臺作為實驗平臺，已知該實驗平臺屬于綜合型多環(huán)境開發(fā)平臺，通過調整geth 命令來賦予檔案加密權限，該平臺的運行環(huán)境如表2 所示。

由表2 可知，上述實驗平臺運行環(huán)境可靠，符合電子檔案加密管存實驗需求。 為了降低實驗的隨機性，在進行加密處理前需要使用某個節(jié)點進行權限測試，若該節(jié)點通過了全部測試內容即可開始實驗，反之需要重新調試實驗環(huán)境，配置完整的實驗集群。

實驗使用的網絡拓撲屬于云存儲布局拓撲，存在主從結構，通過中心節(jié)點能有效連接加密管存請求，該拓撲的結構較簡單，處理能力適中。 實驗使用的電子檔案格式較多，包括Windows 支持電子檔案、Linux 支持電子檔案、Mac OS 電子檔案，因此本實驗設置了多個數(shù)據(jù)傳輸接口，實現(xiàn)不同類型檔案的雙向存儲。 在實驗過程中，需要進行檔案檢索，獲取對應的實驗樣本，因此，本文使用Agent Ransack Pro 文件資源檢索器完成檢索。

2.2 實驗結果與討論

結合上述的實驗概況及準備，即可進行電子檔案加密管存實驗，即分別使用本文設計的基于全息數(shù)字水印技術的電子檔案加密管存方法、基于代理重加密的電子檔案加密管存方法以及基于混沌序列的電子檔案加密管存方法進行管存，記錄不同時間下三種方法的加密管存信息量，實驗結果如表3 所示。

表3 實驗結果

由表3 可知，本文設計的基于全息數(shù)字水印技術的電子檔案加密管存方法在不同時間下的加密管存信息量較高，均高于1 000 MB，基于代理重加密的電子檔案加密管存方法及基于混沌序列的電子檔案加密管存方法在不同時間下的加密管存信息量相對較低，在500 ～800 MB 之間。 上述實驗結果證明，本文設計的基于全息數(shù)字水印技術的電子檔案加密管存方法具有一定的應用價值。

3 結語

常規(guī)的電子檔案加密管存方法的管存效果較差，不符合目前的電子檔案加密管存要求，因此，本文基于全息數(shù)字水印技術設計了一種全新的電子檔案加密管存方法。實驗結果表明，設計的電子檔案加密管存方法，具有良好的加密效果，適用于電子檔案信息加密。