云计算环境下海量通信信息无损加密方法研究

刘 迷

（郑州商学院，河南 巩义 451200）

0 引 言

针对海量通信信息的机密性问题，传统的加密方法已经无法保证信息的安全，而云计算技术的出现给海量通信信息加密提供了很好的解决办法。云计算技术存在很多计算节点，可以用于海量通信信息的储存和处理。同时，云计算技术的运行环境比较便于搭建，很多企业为了保护云端数据的隐私性，都会部署属于自己的私有云计算平台。然而与个人通信信息不同的是，企业的通信信息具有较高的商业价值，且对通信信息的安全性要求也非常高。因此，研究一种海量通信信息无损加密方法至关重要。

1 云计算环境下海量通信信息无损加密方法设计

1.1 引入云计算技术

设计云计算环境下海量通信信息无损加密方法时，首先引入云计算技术。本文将云计算应用到海量通信信息无损加密中，并对海量通信信息无损加密方法进行全面研究[1]。

云计算技术体系中物理资源层以硬件为主，也有数据库和软件。资源池层是对海量通信信息的集成与管理，将大量类型相同的通信信息构成同构资源池。管理中间层主要负责资源管理、任务调度管理、用户管理及安全管理等云计算资源的管理，使云计算技术安全高效的运行。在云计算技术体系中，资源池层和管理中间层是技术的核心组成部分[2]。

1.2 构建DES加密算法

DES加密算法的入口参数包括key、data及mode等3个[3]。进行加密和解密时使用的密匙是key，加密解密的数据选择data为入口参数，DES加密算法的工作模式为mode。当运行加密模式时，通信信息按照64位分组法形成信息组，经过初始置换，把信息组分成左右各32位长的两个分组。再进行16轮相同的替代和置换运算，这些运算被称为函数f。在运算过程中密匙和数据相互结合，16轮后把左右各32位长的两个分组结合到一起，经过末位置换，得到64位的密文。

1.3 确定通信信息DES加密算法的评价指标

本文基于云计算环境下对海量通信信息进行无损加密，构建DES加密算法后，要确定加密算法的评价指标。

1.3.1 峰值信噪比

峰值信噪比能够更加直观地评价通信信息的质量。通过计算得出，载密通信信息和载体通信信息之间的MSE相对于最大灰度值的平方的对数，得出的结果可以评价海量通信信息的质量。计算公式为：

dB是峰值信噪比的单位。峰值信噪比的值越小，表示加密的通信信息质量越差，加密对载体通信信息的影响就很大，失真度就越高，反之通信信息质量就会更好。如果峰值信噪比值过于低，那么信息质量就会非常差，但是一般峰值信噪比的值应该不小于30 dB。

1.3.2 嵌入容量或嵌入率

通信信息能够嵌入的比特数最大值为通信信息的嵌入容量。假设一个嵌入容量为Nem，N为通信信息加密个数，那么为了得到嵌入率C将进行如下计算：

单位bpp为每个密钥能够嵌入的通信信息比特数的单位。嵌入率C值越小，嵌入的信息量就越小，通信信息的失真度就会随之减小。

峰值信噪比和嵌入容量或嵌入率为通信信息加密域的DES加密算法的评价指标。

1.4 实现云计算环境下海量通信信息无损加密

根据通信信息DES加密算法的评价指标的确定，选择一个可以准确评价通信信息DES加密算法的指标，基于云计算技术的引入，构建DES加密算法，实现云计算环境下海量通信信息无损加密。

其中，构建DES加密算法可以实现云计算环境下海量通信信息无损加密，其云计算环境下海量通信信息无损加密流程如图1所示。

图1 云计算环境下海量通信信息无损加密流程图

2 实例验证

为了验证本文设计的云计算环境下海量通信信息无损加密方法的可靠性，采用传统通信信息无损加密方法以及云计算环境下海量通信信息无损加密方法，制定海量通信信息安全性能对比实验。

2.1 实验方法及步骤

为了保证本次实验结果具有鲜明的对比性，实验过程中，选择同一个通信信息DES加密算法的评价指标，实验的具体操作步骤如下。选择20组字符数相同的通信信息，实验开始前检查系统环境是否安全稳定；为了提高本次对比实验的精准度，引入通信信息安全指数作为本次实验的对比指标；将20组通信信息分为10组，分别采用传统通信信息无损加密方法以及云计算环境下海量通信信息无损加密方法，进行海量通信信息安全性能实验；记录实验结果并绘制海量通信信息安全指数曲线。

2.2 实验结论

根据采用不同信息无损加密方法得到的海量通信信息安全指数曲线，如图2所示。其中，○代表云计算环境下海量通信信息无损加密方法；△代表传统通信信息无损加密方法。

图2 海量通信信息安全指数曲线

由图2可知，两种信息无损加密方法对通信信息的安全性能有很大差别，本文设计的加密方法对于通信信息具有较高的安全性能，平均安全指数为84.98，而传统通信信息无损加密方法对通信信息的安全性能明显低于本文设计的加密方法，因此可以得出本文设计的加密方法可以完成海量通信信息无损加密工作。

3 结 论

本文提出了云计算环境下海量通信信息无损加密方法研究，基于云计算技术的引入，构建DES加密算法，再结合通信信息DES加密算法的评价指标的确定，实现云计算环境下海量通信信息无损加密。实验数据表明，本文设计的加密方法比传统加密方法对通信信息具有较高的安全性能。