云計算環境下海量通信信息無損加密方法研究

劉 迷

（鄭州商學院，河南 鞏義 451200）

0 引 言

針對海量通信信息的機密性問題，傳統的加密方法已經無法保證信息的安全，而云計算技術的出現給海量通信信息加密提供了很好的解決辦法。云計算技術存在很多計算節點，可以用于海量通信信息的儲存和處理。同時，云計算技術的運行環境比較便于搭建，很多企業為了保護云端數據的隱私性，都會部署屬于自己的私有云計算平臺。然而與個人通信信息不同的是，企業的通信信息具有較高的商業價值，且對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重要。

1 云計算環境下海量通信信息無損加密方法設計

1.1 引入云計算技術

設計云計算環境下海量通信信息無損加密方法時，首先引入云計算技術。本文將云計算應用到海量通信信息無損加密中，并對海量通信信息無損加密方法進行全面研究[1]。

云計算技術體系中物理資源層以硬件為主，也有數據庫和軟件。資源池層是對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成同構資源池。管理中間層主要負責資源管理、任務調度管理、用戶管理及安全管理等云計算資源的管理，使云計算技術安全高效的運行。在云計算技術體系中，資源池層和管理中間層是技術的核心組成部分[2]。

1.2 構建DES加密算法

DES加密算法的入口參數包括key、data及mode等3個[3]。進行加密和解密時使用的密匙是key，加密解密的數據選擇data為入口參數，DES加密算法的工作模式為mode。當運行加密模式時，通信信息按照64位分組法形成信息組，經過初始置換，把信息組分成左右各32位長的兩個分組。再進行16輪相同的替代和置換運算，這些運算被稱為函數f。在運算過程中密匙和數據相互結合，16輪后把左右各32位長的兩個分組結合到一起，經過末位置換，得到64位的密文。

1.3 確定通信信息DES加密算法的評價指標

本文基于云計算環境下對海量通信信息進行無損加密，構建DES加密算法后，要確定加密算法的評價指標。

1.3.1 峰值信噪比

峰值信噪比能夠更加直觀地評價通信信息的質量。通過計算得出，載密通信信息和載體通信信息之間的MSE相對于最大灰度值的平方的對數，得出的結果可以評價海量通信信息的質量。計算公式為：

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量越差，加密對載體通信信息的影響就很大，失真度就越高，反之通信信息質量就會更好。如果峰值信噪比值過于低，那么信息質量就會非常差，但是一般峰值信噪比的值應該不小于30 dB。

1.3.2 嵌入容量或嵌入率

通信信息能夠嵌入的比特數最大值為通信信息的嵌入容量。假設一個嵌入容量為Nem，N為通信信息加密個數，那么為了得到嵌入率C將進行如下計算：

單位bpp為每個密鑰能夠嵌入的通信信息比特數的單位。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加密算法的評價指標。

1.4 實現云計算環境下海量通信信息無損加密

根據通信信息DES加密算法的評價指標的確定，選擇一個可以準確評價通信信息DES加密算法的指標，基于云計算技術的引入，構建DES加密算法，實現云計算環境下海量通信信息無損加密。

其中，構建DES加密算法可以實現云計算環境下海量通信信息無損加密，其云計算環境下海量通信信息無損加密流程如圖1所示。

圖1 云計算環境下海量通信信息無損加密流程圖

2 實例驗證

為了驗證本文設計的云計算環境下海量通信信息無損加密方法的可靠性，采用傳統通信信息無損加密方法以及云計算環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比實驗。

2.1 實驗方法及步驟

為了保證本次實驗結果具有鮮明的對比性，實驗過程中，選擇同一個通信信息DES加密算法的評價指標，實驗的具體操作步驟如下。選擇20組字符數相同的通信信息，實驗開始前檢查系統環境是否安全穩定；為了提高本次對比實驗的精準度，引入通信信息安全指數作為本次實驗的對比指標；將20組通信信息分為10組，分別采用傳統通信信息無損加密方法以及云計算環境下海量通信信息無損加密方法，進行海量通信信息安全性能實驗；記錄實驗結果并繪制海量通信信息安全指數曲線。

2.2 實驗結論

根據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曲線，如圖2所示。其中，○代表云計算環境下海量通信信息無損加密方法；△代表傳統通信信息無損加密方法。

圖2 海量通信信息安全指數曲線

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

3 結 論

本文提出了云計算環境下海量通信信息無損加密方法研究，基于云計算技術的引入，構建DES加密算法，再結合通信信息DES加密算法的評價指標的確定，實現云計算環境下海量通信信息無損加密。實驗數據表明，本文設計的加密方法比傳統加密方法對通信信息具有較高的安全性能。