基于稳固加密的网络信息系统运行保障平台设计

胡畔，刘颖，聂祺昕

（1.东南大学，江苏 南京210000；2.国网辽宁省电力有限公司 信息通信分公司，辽宁 沈阳110000；3.国网辽宁省电力有限公司 电力科学研究院，辽宁 沈阳110000）

0 引言

加密是以特殊算法改变原有数据信息格式的处理手段，一般情况下，若未授权用户获得了经过加密的信息参量，但由于缺乏解密公钥，也始终不能获得数据参量表达的真实信息含义。在互联网环境中，稳固加密算法之所以具有绝对的应用安全性，与解码条件相对苛刻、加密密钥绝对隐藏等影响因素密不可分。在密码学领域中，加密是隐藏明文信息的关键处理方法，该项技术手段不但能够增大信息参量的可读难度，也可在一定程度上实现由明文传输行为到密文传输行为的转换。为保证网络信息的传输安全性，在进行加密处理之前，要求数据参量必须处于相对独立且完整的存在状态。

信息孤岛是指信息参量之间完全不相关的网络状态，可能对网络系统的运行稳定性造成极为严重的影响。传统分布式平台针对信息孤岛现象，提出了按需保护模式，通过主次级网络相连的形式，降低非关联信息之间的限制作用关系，再借助核函数计算个别信息节点处的数据传输承载量条件。然而此类型应用平台并不能实现对传输数据的完全加密，易导致网络系统运行稳定性的持续下降。为解决此问题，本文引入稳固加密技术，设计一种新型的网络信息系统运行保障平台，借助Web服务器，划分信息资源所属的层次级别，再联合Hash函数与加密公钥，实现对网络信息身份加密体制的准确定义。

1 网络信息系统运行保障平台的基层应用结构

网络信息系统运行保障平台的应用结构搭建包含Web服务器连接、信息资源层次划分、数据格式规划三个处理环节，具体操作方法如下。

1.1 Web服务器

Web服务器是具有超文本传输能力的网络信息处理设备，在功能性方面沿用传统的客户端与服务器配合模型，而在作用性方面则同时搭载HTTP协议与TCP协议，可联合加密芯片对网络信息源输出的数据参量进行处理，并可借助不同的编程语言，将网络信息结构体转换成不同的数据存储形式。Web服务器是一种特殊的网络应用服务器，能够配合HTTP协议与TCP协议将数据源码转化成既定编码形式，并可在此过程中对信息源数据加以利用，一方面避免因信息过量传输行为而造成的信息孤岛现象，另一方面也可实现对数据信息的转存与运输处理。Web网络服务器可直接干预数据库结构体具有的信息存储行为，且由于编程语言的不同，整个数据库空间中同时具备多个不同的存储结构。Web服务器访问模型如图1所示。

图1 Web服务器访问模型

1.2 信息资源层次划分

网络信息系统运行保障平台的信息资源层次由网络管理级、网络基层级、网络服务级三个结构体系共同组成。其中，网络服务级位于信息资源层次体系的最低端，在已知服务对象、加密对象所属信息类别的基础上，可挑选不同型号的服务设备与加密设备对待传输的信息参量进行处理，不仅可实现对网关主体的有效调试，也可从根本上避免混乱信息传输行为对待存储数据参量造成的影响。网络基层级同时搭载互联网主工作站、数据库系统、加密系统与广域网主机，能够在适应网关协议的同时，建立与其他Web服务器之间的应用连接关系。网络管理级可在运行保障终端结构的作用下，对信息管理人员与其他平台体系进行同步控制，并以此为基础，实现对网络信息系统传输加密处理能力的平衡与维护。信息资源层次划分原理如图2所示。

图2 信?息资源层次划分原理

1.3 数据格式规划

数据格式规划行为可帮助网络信息采集服务器在短时间内获得大量的待处理数据参量，整个规划过程需要多个工作站与服务器设备的共同配合，且由于路由器、交换机等多个设备结构元件的存在，指挥终端、管理终端可同时控制网络信息系统底端的服务器设备，一方面保障测试服务器能够在单位时间内获得可供稳固加密处理的数据信息，另一方面也可利用相关加密服务器元件，实现对网络信息参量的编码与处理。一般情况下，由网络信息系统输出的数据参量只具有单向排列一种形式，而随着保障平台运行时间的延长，这种最常规的数据格式已经不能完全满足系统内的加密处理需求。因此，信息终端必须兼备数据处理与加密体系维护的能力，在妥善匹配路由器信息传输需求的同时，对系统内运行的数据参量进行目的性加密处理。数据格式规划原理如图3所示。

图3 数据格式规划原理

2 基于稳固加密的网络信息验证

在基层应用体系结构的支持下，按照信息公钥加密、密码Hash函数建立、身份加密体制完善的处理流程，实现基于稳固加密的网络信息系统运行保障平台的顺利应用。

2.1 信息公钥加密

信息公钥是指以网络信息为模板的数据参量处理范本，其原始存在形式始终与网络主机输出的数据参量保持一致，但其实际译码流程则会随着稳固加密公钥的改变而发生变化。一般情况下，在网络信息系统运行保障平台末端接收到的信息公钥，都能与数据传输目的地之间保持相关性的影响限制关系。完整的信息公钥加密标准由数据起始参数、数据传输行为、数据终止参数三部分共同组成。数据起始参数定义了网络信息系统中数据参量文件的起始传输位置，在运行保障平台中，该项物理指标的系数值水平越大，最终获得加密文件的约束性等级也就越高。而数据传输行为并不局限于一种或几种，其存在形式可随信息资源所属层次的变化而发生改变。数据终止参数定义了网络信息系统中数据参量文件的终止传输位置，在运行保障平台中，该项系数指标的数值水平可随网络信息输出量的增大而不断提升。设表示信息公钥的数据加密起始参数，m表示信息公钥的数据加密终止参数，表示传输行为指标。联立上述物理量，可将网络信息系统运行保障平台的公钥加密条件定义为：

式中：代表网络信息的实际加密编码处理次数；ˉ代表网络信息的传输均值量。

2.2 密码Hash函数

密码Hash函数可用于保障网络信息数据的传输完整性，在稳固加密环境下，该项应用条件对密钥模板映射关系的建立起到了极为重要的作用。在验证网络信息的加密身份时，系统运行保障平台也需要借助密码Hash函数，才可将数据参量的身份串指标固定到单一的网络信息元素主体上。密码Hash函数是一种相对理想化的网络信息稳固加密模型，可在关注数据参量传输行为的同时，联合网络环境中的所有运行节点，将分散状态的信息加密文档聚合成稳定的包状传输形式，由于网络保障机制的存在，待传输的信息数据总量越大，与之匹配的密钥文本覆盖面积也就越大。设代表Hash密码的下限映射系数值，i代表Hash密码的上限映射系数值，联立式（1），可将网络信息系统运行保障平台的密码Hash函数定义为：

式中：代表最大的网络信息加密系数项；||代表网络信息系统的单位运行时长；˙代表网络信息系统中的特征数据参量。

2.3 身份加密体制

身份加密体制是一种完善的网络信息识别样本，在已知密码Hash函数的前提下，原始存在于加密体制中的数据信息总量值越大，则能够运行于保障平台上的传输文件量也就越多。若将网络信息系统视为一个绝对独立的数据参量处理平台，则可认为稳固加密算法的存在是影响运行保障平台决定性能力的主要原因。在既定网络环境中，信息孤岛现象会造成数据参量加密压力的不断增加，而随着信息覆盖面积的持续增大，原有加密模板在面对巨大的信息负载压力时，易失去原有的编码能力，从而使保障平台的运行能力受到影响。为解决此问题，身份加密体制在沿用传统稳固性加密思想的同时，将网络信息分为多个待执行结构，并在系统运行环境中，对这些数据参量分别进行存储与处理，直至有效控制现有的信息孤岛现象，对互联网信息存在环境进行无限扩张。

设代表网络信息系统中的数据加密参量；^代表网络信息数据的加密样本识别条件。联立式（2），可将网络信息系统运行保障平台的稳固身份加密体制判别式定义为：

式中：代表网络信息系统中的数据保障参量值；，分别代表两个不同的数据信息模板加密系数。至此，实现各项物理系数值的计算与处理，在稳固加密算法的支持下，完成网络信息系统的运行保障平台设计。

3 实用性分析

为保障网络信息系统的运行稳定性，选取一台数据库主机、一台服务器主机、一台网关设备同时作为实验元件，其中，数据库主机负责数据信息参量的存储，服务器主机负责输出信息数据参量，网关设备负责提供绝对稳定的加密编码协议。在数据中心、加密设备同时接入互联网环境时，管理员能够直接调试上述两者之间的信息传输关系，并可将未完全消耗的数据信息参量存储于可访问网络与非可访问网络之中，前者存储已被编码的加密信息，后者存储未被编码的加密信息。在实验过程中，分别将基于稳固加密的网络信息系统运行保障平台、传统分布式平台与信息传输接口相连，其中，前者作为实验组、后者作为对照组。网络信息系统运行保障平台如图4所示。

图4 网络信息系统运行保障平台示意图

BRA指标能够反映网络信息孤岛现象的出现几率，若同时将数据参量的正向与反向编码行为考虑在内，则可认为BRA指标始终对网络信息孤岛现象出现几率起到正向影响作用。BRA指标的实验数值如表1所示。

分析表1可知：实验组BRA指标在一段时间的数值上升状态后，开始呈现持续下降的变化态势；而对照组BRA指标则在持续性下降后，开始逐渐呈现不断上升的数值变化状态。实验组的最大数值结果为32.45%，与对照组的最大数值结果67.70%相比，下降了35.25%。

表1 BRA指标的实验数值 %

TRS指标则能反映网络系统的实时运行稳定性，随着数据参量加密能力的增强，运行平台内存储的传输数据量也会逐渐增大，因此TRS指标的数值水平也会随之增大，从而促使网络系统实时运行稳定性不断增强。表2记录了实验组、对照组TRS指标数值的实际变化情况。

表2 TRS指标的实验数值 %

分析表2中的数值记录结果可知：实验组TRS指标变化趋势在一段时间的数值稳定状态后，开始逐渐呈现不断上升的变化行为；对照组TRS指标在整个实验过程中，则始终保持相对稳定的数值变化趋势。从实时数值水平的角度来看，实验组最大值66.01%与对照组最大值24.87%相比，上升了41.14%。

综合上述数值结果，可得出如下实验结论：

1）基于稳固加密的网络信息系统运行保障平台，能够有效抑制网络信息孤岛现象的出现几率；

2）所设计的网络信息系统运行保障平台能够在一定程度上促进网络系统的实时运行稳定性。

4 结语

与传统分布式平台相比，新型网络信息系统运行保障平台在稳固加密算法的作用下，针对信息孤岛问题进行改进，联合Web服务器，划分信息资源所属的层次体系，再根据未加密信息的数据格式完善系统运行保障平台的基层应用结构。从作用能力的角度来看，由于信息公钥条件的存在，待传输的网络信息文件能够得到稳固的加密处理，不但能够得到准确的密码Hash函数定义结果，也可实现对身份加密体制的完善与规划，可在维护网络系统运行稳定性方面起到较强的促进作用。