雲計算中一種信息存取的加密方法與流程

2023-10-17 05:38:04 1

本發明涉及雲計算中信息的存儲及提取技術領域。

背景技術：

計算機技術和行動網路支持技術發展，大量應用從傳統的構架轉發到雲計算的環境，伴隨用戶隨時隨地的訪問信息，雲計算中的安全問題受到了廣泛的關注。

現在，雲計算中分布式緩存技術發展最多，基於此建立的雲計算傳輸平臺也最多，同時也是現在比較穩定，性能很高的技術，分布式緩存將數據分布到多個緩存服務節點，在內存中管理數據，對外提供統一的訪問接口，基於冗餘備份機制實現高可用支持。當應用程式需要緩存數據時，客戶端通過相應的分布式算法獲得秘鑰對應的存儲節點，然後客戶端通過TCP/IP協議將數據發送給緩存伺服器，緩存伺服器調用本地服務將數據緩存在內存中。類似的應用程式讀取緩存時，首先通過分布式算法獲得秘鑰所在節點，然後通過網絡獲取相應的數據，由於本地服務本身沒有加密處理的功能，數據的存儲往往是明文形式的，攻擊者、用戶或者系統管理員很容易獲得緩存內容，從而造成了分布式緩存系統的安全性隱患。

為解決上述的安全問題，傳統的加密方法可以完成加密過程，但是運算複雜，導致分布式緩存系統性能降低，制約其發展，所以，需要在此基礎上重新建立一種運算簡單快捷的輕量級加密算法。

技術實現要素：

針對上述不足，本方法提出基於正整數的同餘理論求解某一未知正整數的方法，建立了一種用於分布式緩存中信息存儲與提取的加密和解密方法。

本發明所採用的技術方案是：首先將數據D按照字節順序，轉化成一個N行n列的矩陣，然後定義一個兩兩互素的整數集合，然後依據同餘理論將原始數據和定義的整數集合構建成一元線性同餘方程組，求得解以後，變換為矩陣，按照原始數據構建矩陣的方案將矩陣轉化為數據列，即得到了密文；解碼時，將密文構建成矩陣，然後反解同餘方程得到原始數據的矩陣，在重構為原始數據列。

本發明的有益效果是：能夠解決目前雲計算環境下面分布式緩存技術在安全問題上的缺陷，保障了雲環境中緩存數據的機密性，並且計算簡單，執行性能高，區別於現在的主流算法，進一步提高了雲計算系統的穩定性和安全性。

附圖說明

具體實施方式

下面詳細描述此發明。

一、本發明的原理

兩兩互素的n個正整數m＝{m1,m2,…,mn}，對任意整數an，構造的一元線性同餘方程組S是必定有解的

其解為

其中：k∈Z，M`i是Mi的模mi的論導數。

通過歐幾裡得算法可求出：

二、加密過程

在雲環境下，將一串數據D存儲到分布式緩存系統中，並轉換到密文X，執行以下步驟：

步驟1：將數據D按照字節順序分為N組，為G1，G2，...，Gn，每組數據包含有B個字節，每組數據再分為n個單元，每個單元表示為u1，u2，...，un，每個單元包含b個字節，此時數據D被劃分為一個N行n列的矩陣：

步驟2：定義集合m∈{mn}，集合中任意兩個整數互素，且mj＞uij

步驟3：對矩陣中的每一行ri構造如下同餘方程：

解得：

則可得變換後的矩陣為：

步驟4：將x1到xN連接起來，就可以得到加密後的密文X：

秘鑰為(N，m1,m2,…,mn)，同時，調用分布式緩存系統的API對加密數據進行緩存，如此便完成了緩存數據的存儲。

在加密過程中有個約束條件，因為計算機處理器最多能處理64位，所以:

因為：

所以，約束條件位nb≤64。

三、解密過程

解密過程為加密的逆運算，首先，將密文X平均分成N組，記為x1,x2,…,xN得到加密後的矩陣：

P′＝[x1,x2,…,xN]T

對每一行的x構造同餘方程組：

解方程組，得到u，得到u即是恢復了數據矩陣P；

將得到的原始數據矩陣按照先後順序進行連接得到原始數據D：

。