CN106302411A - 基于Windows平台的支持文件加密的安全云存储方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于Windows平台的支持文件加密的安全云存储方法及系统，该系统包括：用户注册模块、文件选项模块、共享模块、加密选项模块、消息选项模块、查看方式模块。本发明基于Eclipse并使用Java语言开发，实用性强，开发成本低，能耗少；采用了RSA加密算法保护会话密钥，算法安全性高，效率相对较高；云端存储架构采用了Hadoop云存储架构，实现了分布式存储，门限存储。本发明系统体积小巧，耗内存低，支持将私钥存于移动设备，便于对加密文件进行解密操作。

Description

基于Windows平台的支持文件加密的安全云存储方法及系统

技术领域

本发明属于云存储技术领域，尤其涉及基于Windows平台的支持文件加密的安全云存储方法及系统。

背景技术

云计算是信息产业领域中正兴起的技术，它使得立即响应式计算资源成为了现实。通过将个人隐私数据外包给云，数据拥有者能够获得高质量的云存储服务，与此同时，也减少了数据存储和维护的负担。然而，云存储在带给人们便捷的同时，也暴露了很多安全问题。早在2014年，就有icloud艳照门被披露，数位好莱坞明星的私密照片惨遭泄露。云存储文件的安全性，再一次受到了人们的质疑。因为数据拥有者和云服务提供者之间不能彼此信任，所以为了在一个不被信任的云服务器中存储敏感数据，在数据被外包之前必须要经过加密。目前，RSA算法是目前最有影响力的公钥加密算法，是当前最著名、应用最广泛的公钥系统。早在1978年，就被由美国麻省理工学院(MIT)的Rivest、Shamir和Adleman在题为《获得数字签名和公开钥密码系统的方法》论文中提出，是一个基于数论的非对称(公开钥)密码体制，是一种分组密码体制。其名称来自于三个发明者的姓名首字母。已被ISO推荐为公钥加密标准。只要其钥匙的长度足够长，用RSA加密的信息实际上是不能被解破的；目前，RSA可根据密钥长度分为1024bit与2048bit两种。RSA算法基于大数分解：将两个大素数相乘十分容易，但是对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。RSA算法的优点有：1.能同时用于加密和数字签名的算法；2.易于理解和操作；3.该算法的加密密钥和加密算法分开，使得密钥分配更为方便；4.特别适用于网络环境，对于网络上的大量用户，可以将加密密钥以公钥目录的方式给出。DES算法为密码体制中的对称密码体制，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。明文按64位进行分组，密钥长64位，密钥事实上是56位参与DES运算，分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。

现有的云存储安全性较低，使得云存储再一次受到了人们的质疑。

发明内容

本发明的目的在于提供基于Windows平台的支持文件加密安全云存储方法及系统，旨在解决现有的云存储安全性较低的问题。

本发明是这样实现的，基于Windows平台的支持文件加密安全云存储方法，所述一种Windows平台下支持文件加密安全云存储方法包括：

用户输入申请用户名、密码、确认密码，实现注册，审批通过后用户获得云存储服务；

用户查看上传文件，选择按文件上传的时间和按文件的大小排序方式，登录用户搜索实现文件共享；

共享的文件将会以明文或密文的方式上传至云服务器；

基于混合体制加密算法加密文件并上传密文，文件解密下载需要输入私钥保护口令；

用户发送系统内通知信息；

登录用户选择不同的查看方式获得不同的查看效果。

进一步，所述文件加密的方法包括：

(1)采用DES对称密钥加密算法和RSA公钥加密算法；

(2)取当前PC系统时间值和CPUID作为随机种子，并且对随机种子进行Hash操作，生成初始化密钥种子；

(3)将密钥种子作为MD5对称密钥生成算法的输入，生成初始化会话密钥；

(4)将该会话密钥作为DES加密算法的输入，加密明文信息生成密文；

(5)利用用户个人数字证书中的公钥对该DES会话密钥进行加密，将加密后的128bit密钥与原文件一同拼接成一个大的文件，删除源文件。

进一步，所述密文文件解密的方法包括：

(1)读取用户注册时所生成的配置文件，获得对应用户的私钥文件路径；

(2)根据私钥文件路径，同时输入6位私钥保护口令，获得用户私钥；

(3)输入该用户私钥并利用RSA解密算法，解密获得DES对称密钥；

(4)调用DES对称解密算法获得文件明文。

本发明的另一目的在于提供一种所述基于Windows平台的支持文件加密安全云存储方法的基于Windows平台的支持文件加密安全云存储系统，所述基于Windows平台的支持文件加密安全云存储系统包括：

用户注册模块，通过点击注册按钮，用户输入申请用户名、密码、确认密码，实现注册，审批通过后用户获得云存储服务；

文件选项模块，用于实现用户查看上传文件，选择按文件上传的时间和按文件的大小排序方式；

共享模块，用于实现用户查看上传文件，选择按文件上传的时间和按文件的大小排序方式，登录用户搜索实现文件共享；

加密选项模块，用于实现基于混合体制加密算法加密文件并上传密文，文件解密下载需要输入私钥保护口令；

消息选项模块，用于实现用户发送系统内通知信息；

查看方式模块，用于实现登录用户选择不同的查看方式获得不同的查看效果。

进一步，所述基于Windows平台的支持文件加密安全云存储系统进一步包括：

客户端子系统，与CA服务子系统、认证服务子系统和文件服务子系统相连接，用于为新注册用户提供注册接口，用户注册客户端账号，用户获得云存储服、为申请个人数字证书提供申请接口；对云端的文件或者文件夹进行删除，重命名，复制，剪切，查看属性操作；对本地的文件或者文件夹进行删除，重命名，加密，分享，上传，压缩解压，属性查看操作；上传文件明文或者密文，享受安全的云存储服务；

CA服务子系统，用于为客户端子系统提供服务，用户给新注册用户签发个人数字证书和对应私钥；

认证服务子系统，用于为客户端和文件服务器提供服务，采用kerberos认证协议用于客户端与文件服务器的之间的项目认证；

文件服务子系统，用于为客户端子系统提供文件存储、分享、存储服务。

进一步，所述CA服务子系统进一步包括：

个人信息提交界面单元，用于新注册用户提交个人身份信息，包括国家、省份、市区和所在组织、机构和个人邮箱信息，用户生成个人数字证书申请文件；

RA注册中心单元，用于审核用户提交的个人数字证书申请文件是否完整，同时将审核后的结果提交给CA签发中心；

CA签发中心单元，利用RA中心提交的审核文件，采用证书X509v3版本为用户签发个人数字证书和对应私钥，CA中心通过U盘等存储设备将生成的个人数字证书和对应私钥交给用户，进而用户获得个人的数字证书和对应的私钥。

进一步，所述文件服务子系统的云存储底层采用Hadoop存储架构。

本发明提供的基于Windows平台的支持文件加密安全云存储系统，没有借助任何外界的辅助硬件即可实现保密通信，实用性强，开发成本低，能耗少，本发明基于Eclipse并使用Java语言开发，开发成本低；具体来说，开发成本低表现在采用了SUN公司开发的Java语言，Java语言是一门高级语言，由于没有指针、不必刻意去管理内存，所以入门非常快。本发明采用了RSA加密算法保护会话密钥，算法的安全性高，效率相对较高，例如，1999年，一台Cray超级电脑用了5个月时间分解了512位长的密钥，而分解一个768位RSA密钥所需时间是512位的数千倍，而1024位所需时间则是768位的一千多倍，因此现在普遍采用的1024位相对比较安全，而采用2048位是绝对安全的；加密的会话密钥，实现了真正意义上的一次一密，采用MD5算法生成的对称密钥，只会在一次加解密过程中使用；适用于现实环境中，一对多，多对一的通信录式通信环境。具体来说，通过公钥加密体制的特性，用户可以将多个公钥对应于多个用户，然后根据公钥对每个通信的实体文件进行加密，同时也可选择将同一个公钥对应于一个通信组，满足于多人通信中对于组间用户的内容上的访问控制；用户不需要过硬的密码学背景便可对软件熟练使用，用户体验相对好，本地化的界面，使得用户操作云端文件与操作本地文件无异；云端存储架构采用了Hadoop云存储架构，实现了分布式存储，门限存储。本发明的系统体积小巧，耗内存低，支持将私钥存于移动设备，便于对加密文件进行解密操作。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于Windows平台的支持文件加密安全云存储系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于Windows平台的支持文件加密安全云存储系统实现结构示意图；

图中：1、认证服务子系统；2、文件服务子系统；3、CA服务子系统；4、客户端子系统。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例的基于Windows平台的支持文件加密安全云存储系统包括：

用户注册模块，通过点击注册按钮，用户输入申请用户名、密码、确认密码。在注册过程中，可根据用户需求，设立申请硬盘大小，交由管理员审批，审批通过后用户便可获得云存储服务；

文件选项模块，为登录用户提供了三种基本服务，包括排序方式、搜索用户和切换用户。排序方式为用户查看上传的文件提供了方便，用户可以选择按文件上传的时间和按文件的大小等排序方式查看文件；搜索用户功能为登录用户搜索系统内合法用户提供了方便性，有效实现了数据的分享；切换用户功能为用户登录其他账户提供了便利性。

共享模块，功能主要包括三个方面的内容，分别是明文、密文以及通讯录。登录用户选择明文共享，则共享的文件将会以明文的方式上传至云服务器；选择密文共享，则共享的文件将会以密文的方式上传至云服务器。其次，通过通讯录，用户可以查看系统内的使用用户，为给目标用户分享文件提供了便利性。

加密选项模块，功能给登录用户提供了文件加密上传、文件解密下载、查看数字证书和导入私钥等功能。基于混合体制加密算法加密文件并上传密文，文件解密下载需要输入私钥保护口令。

消息选项模块，功能主要用户为系统内的用户发送系统内通知信息。

查看方式模块，功能包括大图标、中等图标、小图标、详细信息和列表。登录用户选择不同的查看方式可以获得不同的查看效果。

如图2所示，本发明实施例的Windows平台下支持文件加密安全云存储系统包括：认证服务子系统1、文件服务子系统2、CA服务子系统3和客户端子系统4。

客户端子系统4，与CA服务子系统3、认证服务子系统1和文件服务子系统2相连接，该子系统提供的功能主要包括以下几个方面:

1)、为新注册用户提供注册接口，用户注册客户端账号，用户获得云存储服、为申请个人数字证书提供申请接口；

2)、用户可以对云端的文件或者文件夹进行删除，重命名，复制，剪切，查看属性等操作；

3)、用户可对本地的文件或者文件夹可进行删除，重命名，加密，分享，上传，压缩解压，属性查看等操作；

4)、用户根据自己需求上传文件明文或者密文，享受安全的云存储服务。同时用户可依据自身的需求，对自己的好友分享明文或者密文

CA服务子系统3，该子系统为客户端子系统提供服务，用户给新注册用户签发个人数字证书和对应私钥。该子系统主要包括个人信息提交界面、RA注册中心和CA签发中心；

1)、个人信息提交界面，该界面接口用于新注册用户提交个人身份信息，包括国家、省份、市区和所在组织、机构和个人邮箱等信息。用户生成个人数字证书申请文件。

2)、RA注册中心，用于审核用户提交的个人数字证书申请文件是否完整，同时将审核后的结果提交给CA签发中心。

3)、CA签发中心，CA中心利用RA中心提交的审核文件，采用证书X509v3版本为用户签发个人数字证书和对应私钥，CA中心通过U盘等存储设备将生成的个人数字证书和对应私钥交给用户，进而用户获得个人的数字证书和对应的私钥。

认证服务子系统1，该子系统为客户端和文件服务器提供服务，主要采用kerberos认证协议用于客户端与文件服务器的之间的项目认证，用于认证登录用户的合法身份，只有通过该认证服务器认证过的合法用户才能登录进文件服务器系统；

文件服务子系统2，该子系统主要为客户端子系统提供文件存储、分享、存储等服务。云存储底层采用的是Hadoop存储架构，该存储系统支持分布式存储，并且支持门限存储：即n台机子作为存储节点，只要有n/2台以上的机器正常运转，文件就可恢复。利用Hadoop存储架构对用户提交的查询请求作出对应的响应，返回相应的查询请求结果。

该系统中为了有效实现加解密文件功能，用户可将证书与私钥放于指定位置，便可实现后续对文件的加密解密操作，在文件加密中，会话密钥需要用证书进行加密，在加密的过程中，需要验证证书链的可靠性。也可点击证书/私钥本身的打开操作，实现对证书、私钥的安装。在文件加密的时候，具体过程如下；

1)、主要采用DES对称密钥加密算法和RSA公钥加密算法；

2)、取当前PC系统时间值和CPUID作为随机种子，并且对该随机种子进行Hash操作，生成初始化密钥种子；

3)、将密钥种子作为MD5对称密钥生成算法的输入，生成初始化会话密钥；

4)、将该会话密钥作为DES加密算法的输入，加密明文信息生成密文

5)、利用用户个人数字证书中的公钥对该DES会话密钥进行加密，将加密后的128bit密钥与原文件一同拼接成一个大的文件，删除源文件。

当云存储系统在分享文件的时候，明文分享同于邮件机制，在分享文件的时候会在对方的云存储根目录下建立一个SHAREFILES的文件夹，该文件夹下，有一个与自身用户名对应的目录，该目录存放的是用户分享给对方的文件。下面将该文件夹叫做目标文件夹。

当用户自身下载加密文件，或者取用对方分享过来的密文的时候，需要输入口令对源文件进行解密。

为了保证私钥的安全性，本发明采用了以下机制：

1)、私钥受口令保护。

2)、口令有输入限制，输入错误连续3次则永久销毁私钥。

3)、私钥可存放于OTG移动设备中，实现了私钥与设备分离，当需要解密文件时候，在手机上插入U盘，可自动检索私钥位置，输入口令后，完成解密操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于Windows平台的支持文件加密的安全云存储方法及系统，其特征在于，所述Windows平台下支持文件加密安全云存储方法包括:

用户输入申请用户名、密码、确认密码，实现注册，审批通过后用户获得云存储服务；

用户查看上传文件，选择按文件上传的时间和按文件的大小排序方式，登录用户搜索实现文件共享；

共享的文件将会以明文或密文的方式上传至云服务器；

基于混合体制加密算法加密文件并上传密文，文件解密下载需要输入私钥保护口令；

用户发送系统内通知信息；

登录用户选择不同的查看方式获得不同的查看效果。

2.如权利要求1所述的基于Windows平台的支持文件加密安全云存储方法及系统，其特征在于，所述文件加密的方法包括：

(1)采用DES对称密钥加密算法和RSA公钥加密算法；

(2)取当前PC系统时间值和CPUID作为随机种子，并且对随机种子进行Hash操作，生成初始化密钥种子；

(3)将密钥种子作为MD5对称密钥生成算法的输入，生成初始化会话密钥；

(4)将该会话密钥作为DES加密算法的输入，加密明文信息生成密文；

(5)利用用户个人数字证书中的公钥对该DES会话密钥进行加密，将加密后的128bit密钥与原文件一同拼接成一个大的文件，删除源文件；

所述密文文件解密的方法包括：

(1)读取用户注册时所生成的配置文件，获得对应用户的私钥文件路径；

(2)根据私钥文件路径，同时输入6位私钥保护口令，获得用户私钥；

(3)输入该用户私钥并利用RSA解密算法，解密获得DES对称密钥；

(4)调用DES对称解密算法获得文件明文。

3.一种如权利要求1所述基于Windows平台的支持文件加密安全云存储方法及系统，其特征在于，所述Windows平台下支持文件加密的安全云存储系统包括：

用户注册模块，通过点击注册按钮，用户输入申请用户名、密码、确认密码，实现注册，审批通过后用户获得云存储服务；

文件选项模块，用于实现用户查看上传文件，选择按文件上传的时间和按文件的大小排序方式；

共享模块，用于实现用户查看上传文件，选择按文件上传的时间和按文件的大小排序方式，登录用户搜索实现文件共享；

加密选项模块，用于实现基于混合体制加密算法加密文件并上传密文，文件解密下载需要输入私钥保护口令；

消息选项模块，用于实现用户发送系统内通知信息；

查看方式模块，用于实现登录用户选择不同的查看方式获得不同的查看效果。

4.如权利要求3所述的基于Windows平台的支持文件加密的安全云存储方法及系统，其特征在于，所述基于Windows平台的支持文件加密安全云存储系统进一步包括：

客户端子系统，与CA服务子系统、认证服务子系统和文件服务子系统相连接，用于为新注册用户提供注册接口，用户注册客户端账号，用户获得云存储服务、为申请个人数字证书提供申请接口；对云端的文件或者文件夹进行删除，重命名，复制，剪切，查看属性操作；对本地的文件或者文件夹进行删除，重命名，加密，分享，上传，压缩解压，属性查看操作；上传文件明文或者密文，享受安全的云存储服务；

CA服务子系统，用于为客户端子系统提供服务，用户给新注册用户签发个人数字证书和对应私钥；

认证服务子系统，用于为客户端和文件服务器提供服务，采用Kerberos认证协议用于客户端与文件服务器的之间的项目认证；

文件服务子系统，用于为客户端子系统提供文件存储、分享、存储服务。

5.如权利要求4所述的基于Windows平台的支持文件加密安全云存储方法及系统，其特征在于，所述CA服务子系统进一步包括：

个人信息提交界面单元，用于新注册用户提交个人身份信息，包括国家、省份、市区和所在组织、机构和个人邮箱信息，用户生成个人数字证书申请文件；

RA注册中心单元，用于审核用户提交的个人数字证书申请文件是否完整，同时将审核后的结果提交给CA签发中心；

CA签发中心单元，利用RA中心提交的审核文件，采用证书X509v3版本为用户签发个人数字证书和对应私钥，CA中心通过U盘等存储设备将生成的个人数字证书和对应私钥交给用户，进而用户获得个人的数字证书和对应的私钥。

6.如权利要求4所述的基于Windows平台的支持文件加密安全云存储方法及系统，其特征在于，所述文件服务子系统的云存储底层采用Hadoop存储架构。