基于大數(shù)據(jù)的信息安全加密方法研究

李建松

中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所 河南 洛陽(yáng) 471000

引言

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展在一定程度上帶動(dòng)了線上產(chǎn)業(yè)及其附屬行業(yè)的發(fā)展，信息在此過(guò)程中正逐步從單一結(jié)構(gòu)向多元化結(jié)構(gòu)遞進(jìn)，大數(shù)據(jù)時(shí)代就此到來(lái)。為了滿足更多網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也越發(fā)復(fù)雜，越來(lái)越多的用戶選擇以線上平臺(tái)作為交流載體，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息與資源的交換，當(dāng)用戶線上交互行為越發(fā)頻繁時(shí)，隨著而來(lái)的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題也成為線上平臺(tái)開(kāi)發(fā)者與技術(shù)研究人員的關(guān)注重點(diǎn)[1]。大量的信息數(shù)據(jù)基于網(wǎng)絡(luò)信道傳輸，盡管此種方式為網(wǎng)民與用戶提供了一定的便利條件，但信息在傳輸過(guò)程中的威脅性也越來(lái)越大。當(dāng)社會(huì)群體對(duì)于網(wǎng)絡(luò)具備一定依賴性后，技術(shù)人員開(kāi)始重視到網(wǎng)絡(luò)安全的重要性，并提出了針對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的加密處理方法，但早期研究成果受到技術(shù)的限制，大部分加密方法在實(shí)際應(yīng)用中，需要密文與密鑰作為支撐，盡管加密的過(guò)程可以滿足用戶對(duì)信息安全性的需求，但由于加密過(guò)程的相關(guān)操作過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致部分用戶對(duì)于信息傳輸存在一定僥幸心理。為此，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)須用戶主動(dòng)操作便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息安全加密的方法顯得尤為重要，而本文也將在早期技術(shù)單位的研究成果上，引進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)，設(shè)計(jì)一種信息安全加密方法，通過(guò)對(duì)信息塊進(jìn)行劃分的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端接收信息序列的隨機(jī)處理，從而提高網(wǎng)絡(luò)信息在傳輸與共享過(guò)程中的隱蔽性，達(dá)到對(duì)信息加密的最終目的。

1 基于大數(shù)據(jù)的信息安全加密方法研究

1.1 基于大數(shù)據(jù)的信息分組處理

為了滿足信息安全加密處理需求，在本次研究中，引進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)信息進(jìn)行分組處理，采用對(duì)分組后信息加密處理的方式，提高信息的安全性。在處理過(guò)程中，需要先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比特處理，將信息分解成“1”與“0”構(gòu)成的序列，使網(wǎng)絡(luò)中多元化信息呈現(xiàn)一種純文本文件的形式[2]。在傳輸信息過(guò)程中，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)，進(jìn)行信息分組，按照信息的標(biāo)準(zhǔn)化文本格式，將終端大批量信息進(jìn)行四維映射，使數(shù)據(jù)組生成一個(gè)信息流。在此基礎(chǔ)上，使用常規(guī)的數(shù)據(jù)集成處理工具，對(duì)本文信息進(jìn)行多次迭代運(yùn)算，得到一個(gè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)化傳輸?shù)拿荑€。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)信息以乘積的方式在網(wǎng)絡(luò)中賦存時(shí)，按照數(shù)據(jù)信息的優(yōu)化處理方式，選擇信息傳輸信道，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息的擴(kuò)散處理。處理過(guò)程可用下述計(jì)算公式表示。

公式（2）中：C表示為信息傳輸信道；D表示為信息接收終端；b表示為網(wǎng)絡(luò)信息擴(kuò)散后的映射格式；a表示為網(wǎng)絡(luò)信息的常規(guī)表示方式；i表示為信息迭代處理次數(shù)；H表示為信息在網(wǎng)絡(luò)中的灰度值。根據(jù)上述計(jì)算公式，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的優(yōu)化處理，在完成信息處理后，可根據(jù)信息的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提取信息在優(yōu)化后的動(dòng)態(tài)明文信息，并將明文信息按照序列輸出，以信息在網(wǎng)絡(luò)中的字段間隔作為分組依據(jù)。即純文本信息字段中，每出現(xiàn)一次以空格作為占位的間隔，執(zhí)行一次分組處理行為，以此種方式，完成基于大數(shù)據(jù)的信息分組處理。

1.2 基于混沌算法的信息序列安全加密與解密

在完成網(wǎng)絡(luò)信息的分組處理后，引進(jìn)混沌算法，對(duì)信息序列進(jìn)行隨機(jī)與打亂處理，將隨機(jī)處理后的序列進(jìn)行安全輸出，即可認(rèn)為完成信息的安全加密[4]。具體過(guò)程如下圖1所示。

圖1 信息序列安全加密與解密處理流程

在上述圖1所示的過(guò)程中，需要調(diào)用二值密鑰流作為信息像素控制的主要工具，并根據(jù)信息的傳輸信道，進(jìn)行信息碼流的傳輸分配。此時(shí)，傳輸信道將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息的特征生成一個(gè)主密鑰，每一個(gè)主密鑰均對(duì)應(yīng)一個(gè)二值密鑰流，而要確保密鑰流滿足信息的輪次處理需求，可在信息的混沌計(jì)算過(guò)程中，設(shè)置針對(duì)信息的輪次加密函數(shù)，信息映射到網(wǎng)絡(luò)空間，提取在網(wǎng)絡(luò)傳輸空間內(nèi)的信息流動(dòng)態(tài)密文數(shù)據(jù)流，同時(shí)，設(shè)置一個(gè)針對(duì)信息的明文參數(shù)，對(duì)信息按照上文設(shè)定的參數(shù)，進(jìn)行迭代加密處理，處理過(guò)程如下：

完成信息在信道中的序列隨機(jī)處理后，使用密文數(shù)據(jù)，獲取密鑰流，將其表示為與。根據(jù)信息的傳輸信道，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行解密處理，處理過(guò)程如下：

公式（4）中：表示為信道解密密鑰。在完成信息序列的解密處理后，對(duì)比傳輸信息與接口獲取的信息，此時(shí)數(shù)據(jù)在反方向的數(shù)據(jù)格式應(yīng)當(dāng)是一致的，當(dāng)信息滿足相關(guān)需求后，即可認(rèn)為完成了信息加密處理，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)信息安全加密方法的設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)

上文基于理論層面，完成了信息安全加密方法的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后考慮到此次研究成果尚未有相關(guān)實(shí)踐成果對(duì)其進(jìn)行支撐，因此，下述將采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行檢驗(yàn)。

此次實(shí)驗(yàn)在仿真環(huán)境下實(shí)施，終端信息存儲(chǔ)設(shè)備為常規(guī)型號(hào)的PC機(jī)，為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性，計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的搭載平臺(tái)為NetFPGA，操作系統(tǒng)使用Contos5.0，此系統(tǒng)的可運(yùn)行內(nèi)存為8.0，滿足本次實(shí)驗(yàn)操作需求。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)技術(shù)，獲取某客戶端在近三個(gè)月內(nèi)的上網(wǎng)行為，將獲取的終端數(shù)據(jù)以字節(jié)的方式呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上。按照網(wǎng)絡(luò)信息的統(tǒng)一處理方式，對(duì)獲取的網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行集成處理，并在完成處理后，將其存儲(chǔ)在終端數(shù)據(jù)庫(kù)A內(nèi)，復(fù)制數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息，生成數(shù)據(jù)庫(kù)B。在此基礎(chǔ)上，使用本文設(shè)計(jì)的基于大數(shù)據(jù)的信息安全加密方法，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)A內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)信息與相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。按照相同的操作步驟，使用基于Logistic技術(shù)的信息加密方法，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)B內(nèi)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加密處理。完成處理后，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)A與數(shù)據(jù)庫(kù)B內(nèi)的信息進(jìn)行傳輸，從接收端布置傳感器，根據(jù)傳感器獲取信息的順序，將接口接收的數(shù)據(jù)信息映射到指定網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)。在此過(guò)程中，以ASCII值作為評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方法有效性的依據(jù)。同時(shí)，將映射的信息表現(xiàn)方式投影在布設(shè)的PC機(jī)上，將投影結(jié)果作為此次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，如下圖所示。

圖2中，經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)加密方法進(jìn)行加密處理的數(shù)據(jù)庫(kù)信息，在接收端呈現(xiàn)一種序列性或規(guī)律性輸出方式，而經(jīng)過(guò)本文加密方法進(jìn)行加密處理的數(shù)據(jù)庫(kù)信息，在接收端呈現(xiàn)一種隨機(jī)輸出方式。因此，可以認(rèn)為本文加密方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)原始規(guī)律性數(shù)據(jù)的打亂處理，使網(wǎng)絡(luò)中信息呈現(xiàn)一種混沌狀態(tài)，此種方法可以隱藏原始信息序列，避免終端病毒或不法分子對(duì)信息安全性造成威脅，提高數(shù)據(jù)信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)陌踩耘c隱蔽性。而傳統(tǒng)方法加密后的數(shù)據(jù)沒(méi)有被隱藏?cái)?shù)據(jù)格式，一旦遭到不法分子或非法終端的入侵，病毒可直接根據(jù)信息的排序進(jìn)行文本文件與數(shù)據(jù)庫(kù)中其他信息的入侵，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)信息的整體安全性較低。綜上所述，得出此次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：相比基于Logistic技術(shù)的信息加密方法，本文設(shè)計(jì)的加密方法可以在信息傳輸過(guò)程中，將其序列進(jìn)行打亂處理，以此種方式，提高信息的安全性與隱蔽性。

圖2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出一種基于大數(shù)據(jù)的信息安全加密方法，并在完成設(shè)計(jì)后，將其與基于Logistic技術(shù)的信息加密方法進(jìn)行對(duì)比，以此證明本文設(shè)計(jì)的加密方法可以提高信息的安全性與隱蔽性。希望在后期經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐后證明，本文設(shè)計(jì)的方法可滿足不同類(lèi)型信息的加密處理需求，為用戶的網(wǎng)絡(luò)行為在真正意義上提供保障。