關于教育云存儲平臺中圖像加密技術的研究

吳代文

摘要隨著網絡技術的不斷發(fā)展，云存儲的應用也越來越普及，在教育行業(yè)，云存儲的應用也為教育的發(fā)展和普及提供了良好的機遇。本文通過對教育云存儲平臺中圖像加密的常用技術及特點進行論述，更好地為教育云存儲平臺構建提供一定的借鑒。

關鍵詞教育；云存儲；圖像；加密技術

云存儲是在云計算（cloudcomputing）概念上延伸和發(fā)展出來的一個新的概念，是指通過網格技術、集群應用、分布式文件等功能，使網絡中多樣化的存儲設備，通過應用軟件的作用和協同，為用戶提供的相業(yè)務的訪問和數據。隨著網絡技術的不斷發(fā)展，云存儲的應用也越來越普及，在教育行業(yè)，云存儲的應用也為教育的發(fā)展和普及提供了良好的機遇。

1教育云存儲平臺的主要構建方式

1.1公共云存儲

公共云存儲平臺的建設，主要是通過第三方提供教育云存儲平臺的服務，通過因特網進行相關資源和內容的訪問，對用戶而言具有成本低（或免費）、服務更專業(yè)化和優(yōu)質的特點。其通過對上下游業(yè)務的整合，開發(fā)出更多具有價值的內容和服務，從而更加完善了公共云服備平臺的生態(tài)系統(tǒng)。

1.2私有云存儲

為了提高對云存儲數據的安全性、容量大小、服務質量的良好控制，專門依據用戶需求，供其單獨使用而構建的運存儲系統(tǒng)就是私有云存儲。在私有云存儲中，用戶對云存儲的基礎設施以及這些設施的部署和控制相關應用程序工作的方式。一般來講，針對教育云存儲平臺而言，外部的主機托管場所可構建私有云，同時，私有云的構建在學校的安全防火墻內。現在很多專業(yè)的高科技公司都提供了私有云存儲平臺建設的解決方案，從而可以更好地滿足不同用戶的個性化需求。

1.3混合云存儲

經過分析我們可以看出，公共云具有成本低、擴展好等優(yōu)點。而私有云則在安全性和控制性方面具有很好的優(yōu)勢。因此，在云存儲平臺的建設過程中，如果能將二者進行綜合運用，則能更好地發(fā)揮二者的優(yōu)勢。這也正是混合云存儲的優(yōu)勢所在。在混合云的使用中，應將云存儲數據根據其機密性的要求不同，將其分別存儲于不同的云存儲平臺之中，從而滿足其機密性的不同要求。而且，混合云可以很便捷的實現存儲數據的移動和備份，并且其存儲擴展能力得到進一步提高，從而滿足不同用戶對存儲拓展的需求。

2傳統(tǒng)的圖像加密技術

隨著互聯網技術的不斷發(fā)展，豐富的多媒體數據在互聯網絡上存儲和傳遞，但部分圖像因為涉及版權和個人隱私等多方面的原因，必須保證其圖像的存儲與傳輸的安全性和可靠性，這就需要技術工作者對不同圖像的特點，根據圖像加密的效率和安全方面，提出不同的加密方案。傳統(tǒng)的加密技術分為對稱加密與非對稱加密，其根據加密與解密中使用的密鑰情況不同而分類的，我們一般通稱為私鑰加密與公鑰加密。對稱加密技術指在對圖像進行加密和解密時，都采用相同的密鑰。而非對稱性加密則是采用解密密鑰和加密密鑰互不相同的方法，解密者只能擁有解密密鑰，加密密鑰相對公開?？偟亩?，圖像在教育云存儲平臺的仍是通過數字數據來實現的，傳統(tǒng)的加密技術也基本可以實現對圖像存儲的加密功能。但隨著技術的發(fā)展和進步，圖像開始更多地以二維數據和三維數據來存儲，而傳統(tǒng)的加密技術只能對一維圖像進行加密，那么就需要將二維圖像數據或三維圖像數據轉變?yōu)橐痪S圖像數據來完成加密，在解密后再對圖像進行二維圖像數據或三維圖像數據的轉化。這樣不僅效率極低，而且安全性也較差。再者云存儲平臺的圖像中也存在大量的冗余信息，為了解決上述云存儲平臺的圖像加密問題，國內外技術工作者也有針對性的開發(fā)了多種圖像加密方案。

3教育云存儲平臺中圖像加密技術

3.1像素位置變換的加密技術

基于像素位置變換的加密技術是通過對圖像中像素點位置的改變來實現其加密功能。一般多使用矩陣變換實現對像素位置變動，如幻方變換和Arnold變換等。但在使用的過程中，也發(fā)現此加密技術存在一個明顯的不足，當攻擊者知道加密算法和密文，便很容易重到明文。這主要是因為此技術是在有周期性的有限點集上的迭代，當攻擊者經過多次迭代，便可以將明文恢復出來。而按現代加密技術理論，在一個公開的加密體制的加密算法中，密鑰是唯一保密的。那么，在沒有采用矩陣變換進行加密的情況下，通過隨機變換矩陣和復雜的變換，必然使此加密類型的安全性降低，如果攻擊者在選擇明文或己知明文的條件下，可以比較方便地獲知加密用的變換矩陣。

3.2隨機序列的加密技術

基于隨機序列的加密技術是通過偽隨機序列生成器得出二進制序列的像素變換，圖像中的像素值則用二進制序列對其進行改變，這樣產生序列的每一個元素與圖像的像素點的紅、綠、藍三基色的值進行異或運算，解密與加密是一個互逆過程。通過此技術來實現加密功能的，隨機序列的加密技術通常運用于二維圖像的加密方案中。這種算法可以方便的實現任意常見字符串的用戶輸入功能，產生確定序列則由移位寄存器完成，任一隨機序列具有隨機性。也因為其隨機特性，在一個已經產生的序列的加密圖像中，其真隨機序列還是偽隨機序列需要通過序列的產生方法進行判定，從而可以實現對圖像的無損加解密。經過大量的試驗表明，其加密的的執(zhí)行效率較高，且安全性較好。但此算法也有一個較為明顯的不足，如果當加密后的圖像象被解密用戶連續(xù)輸入正確的密鑰，加密后的圖像就會被解密獲取，這也對圖像的安全性造成一定的威脅。

3.3壓縮編碼的加密技術

壓縮編碼的加密技術的技術思想是先對圖像進行壓縮（壓縮分為有損壓縮和無損壓縮技術），然后再對壓縮后的圖像進行加密。常用的壓縮編碼加密技術主要有基于壓縮編碼的圖像加密、四叉樹編碼和SCAN語言的圖像加密等；無論是有損壓縮編碼加密還是無損壓縮編碼加密技術，兩種壓縮編碼加密技術都需要對圖像先進行處理后，再進行加密，從而提高加密后圖像的傳輸量，也使教育云存儲平臺的訪問速度大大提高。一般而言，需要根據圖像的要求進行有損壓縮編碼加密和無損壓縮加密。其中有損壓縮主要用于不要求高精度的圖像的壓縮，如灰度或彩色圖像和視頻對象等。在對彩色圖像以及要求高分辨率、高精度的多媒體對象中，可能根據使用要求，單獨使用有損壓縮技術，或者將有損壓縮與無損壓縮技術結合使用。有損壓縮在對圖像進行壓縮時，會對冗余的數據進行消除，因此，其具有不可恢復性和可逆性。有損圖像壓縮技術有其自己的優(yōu)勢，最主要體現在通過有損壓縮的文件能夠比無損壓縮后的文件小很多很多，這樣，可以滿足人們對下載時間、傳遞速度等方面的需求，提高人們生活、工作效率。而且有損壓縮后的圖像，雖然有其清晰度等方面有所損失，但通過人的感觀，很能分辨出二者的區(qū)別，而其高壓縮率，更有利于互聯網時代的要求。

4結論

圖像加密技術在教育臺存儲平臺的運用，應根據不同的保密要求和圖像存儲條件進行有選擇的運用，在實際運用中，為了實現數字圖像的加密，更多地采用壓縮編碼加密技術，這樣可以使得圖像的加密算法在保證其安全性的前提下，圖像的存儲和傳輸也更加高效、便利。