大數據下信息通信數據加密技術的探討

董榮軍，褚慶博

（內蒙古自治區郵電規劃設計院有限公司，內蒙古 呼和浩特 010070）

0 引 言

大數據技術在我國現階段的通信、交通以及建筑等各個行業中都發揮著重要的作用，其作為一種新型的網絡數據體現形式，為各個行業領域的信息傳遞、存儲、處理等提供了極大的便利，不僅將網絡數據轉化成為一種信息資源，改變了人們傳統的思維方式，而且促進了各個行業運營方式的升級。大數據技術的廣泛應用雖然促進了網絡數據的收集、處理以及利用，讓信息獲取操作更加簡單快捷，但這也給網絡信息通信安全形成了一定的風險和隱患[1]。在信息數量快速增加和信息大范圍覆蓋的大數據背景下，用戶的隱私和各行業公司機密存在著極大的泄漏風險，部分網絡通信中的數據資源包含著重要信息，或者是存在著較大的利用價值，這吸引了很多網絡不法分子和侵入者，從而導致了數據泄漏等網絡安全事件的頻繁發生。加密技術的水平決定著網絡信息安全的程度，如何提高數據加密技術應用水平以及科學合理地利用數據加密技術是當前需要探討與解決的關鍵性問題。與此同時，網絡信息安全作為數據加密技術的所屬范疇，也獲得了廣泛關注，關系到大數據的信息處理模式、操作流程優化以及信息資產保護[2]。

1 大數據下的信息通信數據加密技術及特征分析

大數據技術能夠完成網絡中海量數據的科學預測、分析以及存儲，當前大數據背景下的信息通信方式主要為編碼與解碼，可以達到通信網絡有效集中的目的，從根本上實現了各類信息數據的資源共享[3]。數據加密技術是在密碼學理論的基礎上為網絡運用安全提供保障的信息技術，其原理是將原本任何人都可直接讀取的數據信息通過加密密鑰和加密函數對需要傳輸的實際明文信息進行加密處理，形成數據信息替換或轉移，從而使他人無法直接獲取有實際意義的信息，成為數據加密代碼文件，而接收方可以利用解密密鑰和函數進行解密，得到原本可讀取、具有實際意義的明文信息。在整個信息傳輸過程中，數據加密技術保障了信息傳遞的安全嚴密，提高了網絡信息通信的安全性[4]。

在加密密鑰和加密函數的轉換處理過程中，常規密碼在長時間的攻擊檢驗下依舊能夠達到很高的保密程度，但密鑰的傳遞途徑要求較高，這表明密鑰管理的安全強度是信息通信安全的關鍵要素。公鑰密碼中收發雙方的密鑰互不相同，密鑰管理問題并不復雜，而且能夠很好地適應網絡的開放性，但使用的加密算法復雜度普遍較高，效率較低。目前的網絡通信中，通常會將上述兩種密鑰聯合使用，主要有序列和分組兩種算法。在大數據時代背景下，信息通信安全中的數據加密體現在通信雙方的網絡節點加密、通信鏈路以及端到端加密。隨著加密技術的發展相對成熟，我國研發出了魔方流密碼算法，以包含多種數據的虛擬魔方作為算法主體，在保持高度安全性的基礎上提高了傳輸加密效率[5]。數據加密的具體流程如圖1所示。

圖1 數據加密的具體流程

2 大數據下信息通信安全及數據加密技術中存在的問題

數據加密技術的出現以及發展本身就代表著人們對于網絡信息通信安全的重視，大數據時代的到來在一定程度上將各類私密的信息、機密的數據呈現在了公眾的視野中，這就要求人們在使用大數據技術發展的同時，重視信息通信安全及數據加密技術中存在的問題，避免出現通信傳輸過程的信息泄漏和遺失[6]。現階段，信息通信安全及數據加密技術存在的問題主要包括以下幾點。

（1）信息應用環境更加復雜化，海量數據利用程度和存儲量急劇提升，大數據技術會將近乎所有網絡通信使用者的個人信息、操作行為以及各種消費記錄等保存在數據庫中，在進行海量信息的長期統一存儲時，提升了網絡通信信息泄漏的風險以及維護數據安全的困難程度[7]。

（2）數據隨著時間的推移而不斷產生，數據的存儲量增加導致大數據技術進行數據處理的難度日漸增加，人們獲取需要的具有價值數據的速率就會降低，部分公司組織為及時獲取相應的數據信息通常會在相同類別的信息系統中進行收集分析，然而這也給了想要以商業與個人信息機密信息謀求私利的網絡不法分子和侵入者機會。此類惡意脅迫以及詐騙在目前十分常見，給個人或者是公司組織利益造成了嚴重的損失[8]。

（3）部分數據加密技術不可靠，算法不僅隱蔽性差，并且存在設計漏洞，密鑰管理存在安全問題，使其在網絡通信中無法有效保障信息數據的安全傳遞。數據庫中多種多樣的數據屬于動態存儲，在使用大數據技術的過程中需要對動態的海量數據進行分析和整合，此過程極易出現信息通信安全問題[9]。

3 大數據下信息通信數據加密技術的應用

數據加密技術與大數據技術之間存在密切的關聯，在完善和研發數據加密技術時，應給予大數據技術和計算機網絡通信技術足夠的重視。結合其數據信息傳輸與存儲的特點，尋求更加科學合理的加密算法，促進密鑰管理更加安全高效的同時有針對性地加密不同類型的數據[10,11]。針對數據加密應用的問題，提出了以下相應的解決對策。

3.1 強化數據加密技術的預處理環節

數據預處理是信息加密的首要步驟，是后續步驟安全且順利完成的基礎。在數據應用前對寄存器、存儲器以及信息流采用預先的安全防護手段，可以參考大數據建模特征之后，根據特定的公式在保證生成數據總值小于闕值的前提下將數據進行模塊劃分，實現不同模塊的固定轉換，但這一過程中數據處理前后的值是固定的。此外，合理運用驅動器加密的方式也能達到提高整體運行的安全效果。數據加密中的對稱加密算法尤為重要，分為數據加密標準（Data Encryption Standard，DES）家族、高級加密標準（Advanced Encryption Standard，AES）家族、里維斯特密碼（Rivest’s Cipher，RC）家族、國密家族以及其他。DES家族分為DES（64）、3DES（128）等，AES家族分為AES128、AES192、SES256等，RC家族分為RC2、RC4、RC5等，國密家族分為SM1、SM4、SM7、ZUC等，其他的包括Blowfish（32-448）、TEA（128），具體如圖2所示。

圖2 對稱加密技術

3.2 強化密鑰的設計

完善網絡信息通信過程的加密技術，通過對具有實際意義的明文信息進行預處理，確保密鑰的長度、特點非公開，通過中間加密算法產生密文，避免出現通信傳輸過程的信息泄漏和遺失。具體流程是明文通過Bob的公鑰B過渡到密文，然后進入到網絡傳輸，利用密文過度到Bob私鑰B′，最后到Bob，具體如圖3所示。

圖3 強化秘鑰設計

4 結 論

計算機通信以及大數據技術的蓬勃發展讓數據成為了一種新型的信息資源，大數據技術通過對網絡中海量數據的科學預測、分析以及存儲，給人們的日常生活、學習、工作帶來便利。

數據加密技術實現了數據信息向復雜程度較高的數據代碼的轉變，它的出現以及發展本身就代表著人們對于網絡信息通信安全的重視以及對數據信息泄漏的擔憂。目前，部分數據加密技術不可靠，算法不僅隱蔽性差，而且存在設計漏洞，密鑰管理存在安全問題，使其在網絡通信中無法有效保障信息數據的安全傳遞，部分公司組織為及時獲取相應的數據信息通常會在相同類別的信息系統中進行收集分析，然而這也給了想要以商業與個人信息機密信息謀求私利的網絡不法分子和侵入者機會，給個人或者是公司組織利益造成嚴重損失。此外，大數據技術使得信息應用環境更加復雜化，提升了網絡通信信息泄漏的風險以及維護數據安全的困難程度，針對本文提出的數據加密技術的不足，應當強化數據加密技術的預處理環節和密鑰的設計，從而使其能夠切實發揮保障網絡信息通信安全的作用。