大數據時代下計算機軟件技術的應用

李寶密

(朔州師范高等專科學校,山西 朔州 036000)

0 引言

近年來,網絡信息技術和電腦的應用日益廣泛,伴隨著云數據的出現,在大數據處理環境下,計算機軟件技術已經能夠實現收集數據分析、保護數據等多種數據與信息操作。同時,這些新技術也給各行業的發展帶來了一定的機遇和挑戰。要想與時俱進,必須充分利用大數據和計算機軟件技術,實現二者的有機融合[1]。

1 計算機軟件技術概述

計算機軟件技術在不斷地進步,目前已運用到各個領域。計算機軟件技術的應用依托于數據模型,通過實時應用程序和其他相關程序,得到應用數據,并獲得最終的計算結果。當前計算機軟件技術普遍應用于程序控制,處理與分析計算機語言,執行并管理計算機資源。在大數據環境下的計算機軟件技術,處理數據的能力不斷加強。大數據處理技術和計算機軟件技術相結合處理數據,就是要按照一定的方法,結合有關的知識理論體系,進而有效地管理各種數據,同時對數據進行分析整理,最終實現數據利用的最大化。這不僅提高了計算效率,同時也推動了生產力的發展,帶動效率效益的不斷提升[2]。

2 計算機及軟件技術在大數據處理中的應用類型

2.1 商業運營技術

現階段,計算機軟件應用技術在商業中的使用范圍已經相當廣泛。這種新興軟件技術的廣泛使用在一定程度上增強了企業對各類大數據信息的收集整理能力,同時也為企業進行更廣泛的商業經營活動創造了有利條件。比如在沒有綜合運用計算機軟件技術與大數據的情況下,如果想在圖書館內尋找相關的資料,面對浩如煙海的各種數據集信息,需要耗費較長時間。同時由于圖書館對各種數據信息沒有做好相關的記錄和在管理的過程中的不規范操作,可能會出現丟失書籍的情況。這時可以依托計算機軟件技術,把各種圖文數據轉化為電子數據,存在云端并規范地上傳到數據庫,這樣不僅提高了工作效率,同時也為讀者提供了便利[3]。

2.2 數據虛擬技術

作為一種有效的數據管理技術,虛擬技術是依托管理規范和流程對相應的大數據信息資料實施集中管理的數據技術。在對虛擬化技術實施有效管控的過程中,利用服務器能夠高效地連接云存儲中的所有數據。同時還能轉換為可視化的關鍵數據信息,為廣大用戶獲取數據提供便利。虛擬技術以滿足用戶的需要為出發點,實現了數據轉化,符合了客戶的要求,也增加了獲取數據的靈活性。

2.3 信息安全技術

在大數據時代,信息得以廣泛地共享,每個數據之間彼此存在聯系。這種聯系隨時隨地地存在于大數據的客戶端。如果不能夠有效地管理這些數據,很容易造成信息失竊、技術泄密。因此,為了保障數據的安全和信息的完整,必須對數據信息進行全方位的保護,計算機軟件技術在大數據時代中的應用,可以有效地提高各種數據信息的安全性,真正實現公司的經營效益最大化[4]。

2.4 信息分析技術

科學的數據分析也是計算機軟件技術在大數據分析時代中的重要應用。依托于大數據分析與計算機軟件技術的高效性,可以對獲取的各種數據進行準確全方位的分析,為各行各業的決策提供相關的參考數據。特別是對企業的經營活動和下一步的經營戰略決策提供詳細的數據支撐,也是企業發展壯大的關鍵舉措。在企業的運營過程中,數據的分析可以為企業制定科學合理的各種生產營銷策略提供參考依據,進一步提高企業的核心競爭力,幫助企業實現更好的發展。

3 計算機軟件技術在大數據處理時代的廣泛應用——以數據存儲技術為例

大數據時代,為避免數據存儲的風險,個人與信息使用者均可引入數據儲存加密技術,以避免個人信息泄露的風險,并防止個人或企業信息在儲存過程中遭到竊取。

3.1 數據存儲加密技術

傳統的儲存安全技術大多采取整體存儲技術,主要包括明文儲存和秘密文件存儲器兩個方面。明文儲存主要通過明文方法保存數據,安全性較低。在秘密文件存儲器中,利用密鑰體系將傳統明文信息轉化為密文,在提取秘密文件信息時,必須根據傳統秘密文件的正確計算對傳統秘密文件信息加以適當處理,才能將秘密文件信息轉化為明文。但在實際應用中,傳統秘密文件算法的安全不能得以有效保障。因此,針對傳統儲存安全技術的缺陷,專家和學者們研究并進一步發展了數據存儲信息密碼技術,在將傳統明文系統信息轉化為秘密文件的基礎上,通過配置密鑰生成、管理和加解密的過程進行保密,能夠更有效地保證儲存數據的安全性。當前,最常見的數據儲存信息加密方式有3種:密碼儲存盤、密碼芯片和加密軟件。伴隨著大數據信息時代的蓬勃發展,云平臺也被更多地運用到了生產生活中,也產生了各類云儲存信息加密方式,如采用分離密鑰的云存儲加密、密碼策略的云存儲加密等。

3.2 數據存儲加密技術的應用場景

應用數據存儲加密技術對信息進行加密時,必須從數據存儲信息加密的應用情景出發,并根據應用情景中各參加對象的特性,選取合適的數據存儲信息加密技術,盡可能地保證數據存儲的安全性。在精細化方面,數據存儲信息加密的應用情景一般包括下列5類參加對象:(1)數據生成者,即系統內部軟件及外部設備;(2)數據所有者即數據產權的歸屬方,有權自由使用數據、授權管理數據;(3)存儲設備是指存放數據的介質;(4)第二方參加者即為數據擁有者,即傳送數據的接收方;(5)第三方參加者是對數據信息保密管理的托管方。

3.3 數據存儲加密技術場景分析

在對以上存儲技術應用情景進行要素分類的基礎上,還可以把技術應用情景細分成4級,并分別分析所應用的數據存儲與加密技術。這個應用場景通常是指只有數據所有者才能利用的大數據,但主要用于用戶自用數據,目前數據存儲加密的技術主要有如下3種。

3.3.1 加密存儲盤

對自帶密碼的存儲系統進行密碼保存。當使用者輸入數據時,能夠對數據信息進行保密處理。當使用者讀取數據時,操作系統自行解密處理。其基本原理是:通過使用KMIP和SSL安全機制在KMC上提取驗證鑰匙,由KMC承擔對加密存儲盤的密碼管理,并對儲存的數據信息進行保密管理。現在比較常見的加密存儲盤有金斯頓自動密碼硬盤、密碼U盤等,主要應用于對敏感數據進行集中保密等特殊情況。在采用加密存儲盤時,使用者首先應該確定加密存儲盤的硬件安全,方能發揮加密功能。這種數據密碼技術的好處是特性優良,且對使用者透明,缺點是成本高昂,無法直接從外地讀取數據,因此密碼系統也只適合于密碼存儲盤。

3.3.2 加密芯片

加密芯片是在計算機中設置具有密碼系統功能的芯片,能為整個計算機提供數據存儲密碼服務,常見的加密芯片有網關、密碼卡等。通過加密芯片可以自動地對整個計算機的數據進行密碼管理和保存。在用戶讀取數據時,自動完成解密處理,特別適合對敏感數據集中保密等特殊情況。加密芯片的工作原理為:通過加密芯片和MCU建立聯系,并利用二者數據的交互進行編程,以確保安全。芯片主程序及加密函數入口偽代碼如下:

以芯片設計的主要功能——運算模塊為例,由技術員把主控芯片的重要代碼裝入密碼芯片,當MCU運算時用密碼芯片進行密鑰計算。例如,在圓周算法中,它的代碼包括:

使用加密芯片時,使用者須確保密碼芯片的硬件安全,才能發揮加密功能。這種數據信息儲存加密技術的好處是信息完全對使用者透明,很適合于一般硬盤和小交互數據信息儲存密封的場景,但缺點是成本高昂,且秘密體系也只適合于加密芯片。

3.3.3 加密軟件

加密軟件是數據儲存信息系統密碼管理中功能最齊全的一類,以較高安全性的密碼服務系統為基礎密碼管理系統,可生成密鑰、管理密碼等。當前較常用的密碼管理軟件還有專用密碼管理軟件或專門配置密碼功能的應用軟件等,其中密碼功能的實現主要依賴軟件環境和操作環境。這種儲存信息密碼管理的優點是成本小、范圍廣、可支撐數據信息云傳送、離線讀寫等。弊端則是使用效能低下,且易遭受攻擊。因此,對密碼管理軟件而言,通常使用的密碼計算為MD5,密碼流程如下:(1)信息填充。填充物通常包括1個1和N個零,保證數據信息的寬度滿足N×512+448(Bit)。(2)數據信息記錄。為數據存儲選擇了64位數,并把數據信息記為N×512+448+64=(N+1)×512位。(3)配置參數。MD5中有4個32位被稱作鏈接變量(Chaining Variable)的整數參數,分別為A=0x01234567,B=0x89abcdef,C=0xfedcba98,D=0x76543210。(4)循環計數。周期次數為n+1。

3.4 有第三方托管數據的應用場景

數據擁有者可以選擇由從事數據信息托管服務的第二方參加者承擔數據信息保存管理的工作,并在數據信息擁有者開發利用數據信息時,使用身份驗證系統讀取數據。另一位參加者則在保存數據信息時,從可信的視角考慮,使用云服務對數據信息進行保密管理。在非可信云儲存模型下,數據信息擁有者針對對本地數據儲存情景中大量數據存儲信息保密應用的缺陷,再加上自己的異地讀取需求,將數據信息保存密碼交由云服務器管理,此時第二方參加者就是云服務器。而當前最常見的企業數據信息保存密碼云服務器有阿里OSS數據加密服務器、阿里DRS數據加密服務器等。現實應用云服務器的信息儲存保密效果有賴于它的安全穩定能力,因為這種數據庫加密技術投資成本相對較低,可以保存大量企業數據信息,而且企業數據信息所有者也能夠在外地實現讀取。

3.5 第二方參與者只能使用數據的場景

在這種應用情景中,數據信息擁有者向另一方參加者頒發了數據信息所有權證明,而此時第二方參加者才能對數據信息做出解讀。本方法中最常見的數據信息存儲加密技術就是加密軟件,數據信息所有者可以使用該軟件對數據信息實行保密管理,當第二方參加者獲得了秘密文件后,可以使用對應的密鑰或密碼對密文予以解密。場景的數據儲存信息加密在未來應該朝基于屬性的權限管理或基于同態加密的多方算法發展。

3.6 第二方參與者存儲使用數據的方案

本應用方法中,數據信息擁有者必須向第二方參加者授予數據信息的使用、數據保存等權限,此時第二方參加者才能對數據信息實行解密管理與保存管理。這種情形下,雖然應用于工業安全多方計算中的數據信息存儲與加密技術都是基于同態加密原理的,但因為它存在的同態運算數量過大、運算效能低問題,很難在生產實踐中推行和普及,所以有必要對更高效的工業化安全保密方法展開深入研究。

4 結語

隨著信息技術的快速發展,互聯網已經被應用到各行各業中,而信息技術的普及和應用,產生了大量的數據和信息,使得在各行各業的數據分析和處理過程中誕生了大數據技術。在大數據的應用下,要不斷地深化對計算機軟件技術的開發,提升大數據分析技術的使用價值,這樣才能夠真正將大數據算機軟件技術有效融入大數據,依托于兩者的融合進一步實現各行業內部資源的有效整合,為各行各業提供更加高效便捷的資料獲取方式,實現經濟效益最大化。