CN117278216B - 一种基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统 - Google Patents

一种基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统，属于数据处理技术领域，包括文件初始化单元、文件特征信息生成单元和文件加密密钥生成单元；文件初始化单元用于从云端获取待加密文件；文件特征信息生成单元用于确定特征信息；文件加密密钥生成单元用于确定第三随机数，为待加密文件生成加密密钥，利用加密密钥完成文件加密，并将加密后的文件存储至云端。该加密系统针对从云端获取的待加密文件进行加密与存储，结合待加密文件的文件名生成特征信息，特征信息可以更好地反映文件名特性，具有针对性地完成加密；通过特征信息的两个随机数完成密钥生成，利用密钥对文件进行加密，整个系统生成的密钥安全性高，加密过程快速。

Description

一种基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统
技术领域
本发明属于数据处理技术领域，具体涉及一种基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统。
背景技术
随着大数据时代的到来，云计算平台作为一种广受欢迎的商业模式，能够为外界提供计算和存储服务，解决了海量数据管理的难题。用户将数据外包给云端，由云服务器统一存储和维护管理，从而使得用户可以专注于自己的业务。然而，近年来频发的数据安全事件也限制了云计算的发展，存放在云端上的数据可能会丢失，因此，用户有必要定期检测云端上的文件进行加密处理。在信息安全领域，文件加密是一项重要的技术。通过文件加密，可以保护文件的内容不被未经授权的人员获取和利用。然而，现有的文件加密方法存在一些问题，例如加密算法复杂、加密速度慢、安全性不足等。因此，本发明提出了一种基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统，旨在解决现有技术的问题。
发明内容
本发明为了解决以上问题，提出了一种基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统。
本发明的技术方案是：一种基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统包括文件初始化单元、文件特征信息生成单元和文件加密密钥生成单元；
文件初始化单元用于从云端获取待加密文件；
文件特征信息生成单元用于获取待加密文件的文件标识，根据文件标识中各个元素的缓存权重确定第一随机数和第二随机数，并将第一随机数和第二随机数作为特征信息；
文件加密密钥生成单元用于根据特征信息确定第三随机数，并根据特征信息和第三随机数为待加密文件生成加密密钥，利用加密密钥完成文件加密，并将加密后的文件存储至云端。
进一步地，文件特征信息生成单元生成特征信息包括以下步骤：
A1、获取待加密文件的文件标识，并提取文件标识中的字符集合和数字集合；
A2、确定字符集合中各个字符的缓存权重，形成字符缓存权重序列；
A3、确定数字集合中各个数字的缓存权重，形成数字缓存权重序列；
A4、提取字符缓存权重序列的中位数以及数字缓存权重序列的中位数；
A5、根据字符缓存权重序列的中位数以及数字缓存权重序列的中位数，生成第一随机数和第二随机数，并将第一随机数和第二随机数作为特征信息。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，文件标识符可以由中文、字母（A-Z，a-z）、数字（0-9）和下划线等组成，并且首字符不能是数字，但可以是字母或者下划线。本发明获取文件标识符的具体组成部分，并分别提取字符和数字，对字符或数字在标识中的重要程度进行计算，生成缓存权重，通过对所有的缓存权重进行运算，得到特征信息。
进一步地，A2中，字符集合中第m个字符的缓存权重ωm的计算公式为：
；式中，cm表示字符集合中第m个字符的词频，dm表示字符集合中第m个字符对应ACII编码的十进制值，ρ1表示第一0-1决策变量，ρ2表示第二0-1决策变量，M表示字符集合的字符个数。
进一步地，A3中，数字集合中第n个数字的缓存权重λn的计算公式为：
；式中，hn_k表示数字集合中第n个数字对应二进制形式中第k个数码值，K表示数字集合中第n个数字对应二进制形式的数码个数，N表示数字集合的数字个数，αn表示数字集合中第n个数字出现的次数，e表示指数。
进一步地，A5中，第一随机数a的计算公式为：
；式中，z1表示字符缓存权重序列的中位数，z2表示数字缓存权重序列的中位数。
进一步地，A5中，第二随机数b的计算公式为：
；式中，z1表示字符缓存权重序列的中位数，z2表示数字缓存权重序列的中位数，mod表示求余运算，zmax_1表示字符缓存权重序列的最大字符缓存权重，zmin_1表示字符缓存权重序列的最小字符缓存权重，zmax_2表示数字缓存权重序列的最大数字缓存权重，zmin_2表示数字缓存权重序列的最小字符缓存权重，e表示指数。
进一步地，文件加密密钥生成单元完成文件加密包括以下步骤：
B1、在[0,1]内随机产生一个随机数，作为第三随机数；
B2、判断第一随机数与第二随机数之间的差值是否大于第三随机数，若是则进入B3，否则将第一随机数作为最新的第一随机数，将第二随机数作为最新的第二随机数，并进入B4；
B3、对第一随机数和第二随机数进行更新，生成最新的第一随机数和最新的第二随机数，并进入B4；
B4、根据最新的第一随机数、最新的第二随机数以及第三随机数，生成加密密钥；
B5、利用加密密钥完成文件加密，并将加密后的文件存储至云端。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，通过对待加密文件特有的特征信息进行运算，生成更有针对性的密钥，利用加密密钥可快速完成对文件的加密，且与文件的文件标识紧密结合。
进一步地，B3中，最新的第一随机数a＇的计算公式为：
；式中，a表示第一随机数，C表示第三随机数。
进一步地，B3中，最新的第二随机数b＇的计算公式为：
；式中，b表示第二随机数，C表示第三随机数。
进一步地，B4中，加密密钥S的计算公式为：
；式中，hash(·)表示哈希函数，a＇表示最新的第一随机数，b＇表示最新的第二随机数，C表示第三随机数，max(·)表示最大值函数，ID表示用户访问文件的身份标识。
本发明的有益效果是：该加密系统针对从云端获取的待加密文件进行加密与存储，结合待加密文件的文件名生成特征信息，特征信息可以更好地反映文件名特性，具有针对性地完成加密；通过特征信息的两个随机数完成密钥生成，利用密钥对文件进行加密，整个系统生成的密钥安全性高，加密过程快速。
附图说明
图1为基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
如图1所示，本发明提供了一种基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统，包括文件初始化单元、文件特征信息生成单元和文件加密密钥生成单元；
文件初始化单元用于从云端获取待加密文件；
文件特征信息生成单元用于获取待加密文件的文件标识，根据文件标识中各个元素的缓存权重确定第一随机数和第二随机数，并将第一随机数和第二随机数作为特征信息；
文件加密密钥生成单元用于根据特征信息确定第三随机数，并根据特征信息和第三随机数为待加密文件生成加密密钥，利用加密密钥完成文件加密，并将加密后的文件存储至云端。
在本发明实施例中，文件特征信息生成单元生成特征信息包括以下步骤：
A1、获取待加密文件的文件标识，并提取文件标识中的字符集合和数字集合；
A2、确定字符集合中各个字符的缓存权重，形成字符缓存权重序列；
A3、确定数字集合中各个数字的缓存权重，形成数字缓存权重序列；
A4、提取字符缓存权重序列的中位数以及数字缓存权重序列的中位数；
A5、根据字符缓存权重序列的中位数以及数字缓存权重序列的中位数，生成第一随机数和第二随机数，并将第一随机数和第二随机数作为特征信息。
在本发明中，文件标识符可以由中文、字母（A-Z，a-z）、数字（0-9）和下划线等组成，并且首字符不能是数字，但可以是字母或者下划线。本发明获取文件标识符的具体组成部分，并分别提取字符和数字，对字符或数字在标识中的重要程度进行计算，生成缓存权重，通过对所有的缓存权重进行运算，得到特征信息。
在本发明实施例中，A2中，字符集合中第m个字符的缓存权重ωm的计算公式为：
；式中，cm表示字符集合中第m个字符的词频，dm表示字符集合中第m个字符对应ACII编码的十进制值，ρ1表示第一0-1决策变量，ρ2表示第二0-1决策变量，M表示字符集合的字符个数。
若字符为中文，则ρ1=1，ρ2=0；若字符为除中文外的其余字符，比如英文或标点符号，则ρ1=0，ρ2=1。
在本发明实施例中，A3中，数字集合中第n个数字的缓存权重λn的计算公式为：
；式中，hn_k表示数字集合中第n个数字对应二进制形式中第k个数码值，K表示数字集合中第n个数字对应二进制形式的数码个数，N表示数字集合的数字个数，αn表示数字集合中第n个数字出现的次数，e表示指数。
数字集合中只包含数字，可以用0和1两个数码来表示。
在本发明实施例中，A5中，第一随机数a的计算公式为：
；式中，z1表示字符缓存权重序列的中位数，z2表示数字缓存权重序列的中位数。
在本发明实施例中，A5中，第二随机数b的计算公式为：
；式中，z1表示字符缓存权重序列的中位数，z2表示数字缓存权重序列的中位数，mod表示求余运算，zmax_1表示字符缓存权重序列的最大字符缓存权重，zmin_1表示字符缓存权重序列的最小字符缓存权重，zmax_2表示数字缓存权重序列的最大数字缓存权重，zmin_2表示数字缓存权重序列的最小字符缓存权重，e表示指数。
在本发明实施例中，文件加密密钥生成单元完成文件加密包括以下步骤：
B1、在[0,1]内随机产生一个随机数，作为第三随机数；
B2、判断第一随机数与第二随机数之间的差值是否大于第三随机数，若是则进入B3，否则将第一随机数作为最新的第一随机数，将第二随机数作为最新的第二随机数，并进入B4；
B3、对第一随机数和第二随机数进行更新，生成最新的第一随机数和最新的第二随机数，并进入B4；
B4、根据最新的第一随机数、最新的第二随机数以及第三随机数，生成加密密钥；
B5、利用加密密钥完成文件加密，并将加密后的文件存储至云端。
在本发明中，通过对待加密文件特有的特征信息进行运算，生成更有针对性的密钥，利用加密密钥可快速完成对文件的加密，且与文件的文件标识紧密结合。
在本发明实施例中，B3中，最新的第一随机数a＇的计算公式为：
；式中，a表示第一随机数，C表示第三随机数。
在本发明实施例中，B3中，最新的第二随机数b＇的计算公式为：
；式中，b表示第二随机数，C表示第三随机数。
在本发明实施例中，B4中，加密密钥S的计算公式为：
；式中，hash(·)表示哈希函数，a＇表示最新的第一随机数，b＇表示最新的第二随机数，C表示第三随机数，max(·)表示最大值函数，ID表示用户访问文件的身份标识。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统，其特征在于，包括文件初始化单元、文件特征信息生成单元和文件加密密钥生成单元；
所述文件初始化单元用于从云端获取待加密文件；
所述文件特征信息生成单元用于获取待加密文件的文件标识，根据文件标识中各个元素的缓存权重确定第一随机数和第二随机数，并将第一随机数和第二随机数作为特征信息；
所述文件加密密钥生成单元用于根据特征信息确定第三随机数，并根据特征信息和第三随机数为待加密文件生成加密密钥，利用加密密钥完成文件加密，并将加密后的文件存储至云端；
所述文件特征信息生成单元生成特征信息包括以下步骤：
A1、获取待加密文件的文件标识，并提取文件标识中的字符集合和数字集合；
A2、确定字符集合中各个字符的缓存权重，形成字符缓存权重序列；
A3、确定数字集合中各个数字的缓存权重，形成数字缓存权重序列；
A4、提取字符缓存权重序列的中位数以及数字缓存权重序列的中位数；
A5、根据字符缓存权重序列的中位数以及数字缓存权重序列的中位数，生成第一随机数和第二随机数，并将第一随机数和第二随机数作为特征信息；
所述A5中，第一随机数a的计算公式为：
；式中，z1表示字符缓存权重序列的中位数，z2表示数字缓存权重序列的中位数；
所述A5中，第二随机数b的计算公式为：
；式中，z1表示字符缓存权重序列的中位数，z2表示数字缓存权重序列的中位数，mod表示求余运算，zmax_1表示字符缓存权重序列的最大字符缓存权重，zmin_1表示字符缓存权重序列的最小字符缓存权重，zmax_2表示数字缓存权重序列的最大数字缓存权重，zmin_2表示数字缓存权重序列的最小字符缓存权重，e表示指数；
所述文件加密密钥生成单元完成文件加密包括以下步骤：
B1、在[0,1]内随机产生一个随机数，作为第三随机数；
B2、判断第一随机数与第二随机数之间的差值是否大于第三随机数，若是则进入B3，否则将第一随机数作为最新的第一随机数，将第二随机数作为最新的第二随机数，并进入B4；
B3、对第一随机数和第二随机数进行更新，生成最新的第一随机数和最新的第二随机数，并进入B4；
B4、根据最新的第一随机数、最新的第二随机数以及第三随机数，生成加密密钥；
B5、利用加密密钥完成文件加密，并将加密后的文件存储至云端；
所述B4中，加密密钥S的计算公式为：
；式中，hash(·)表示哈希函数，a＇表示最新的第一随机数，b＇表示最新的第二随机数，C表示第三随机数，max(·)表示最大值函数，ID表示用户访问文件的身份标识。
2.根据权利要求1所述的基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统，其特征在于，所述A2中，字符集合中第m个字符的缓存权重ωm的计算公式为：
；式中，cm表示字符集合中第m个字符的词频，dm表示字符集合中第m个字符对应ACII编码的十进制值，ρ1表示第一0-1决策变量，ρ2表示第二0-1决策变量，M表示字符集合的字符个数。
3.根据权利要求1所述的基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统，其特征在于，所述A3中，数字集合中第n个数字的缓存权重λn的计算公式为：
；式中，hn_k表示数字集合中第n个数字对应二进制形式中第k个数码值，K表示数字集合中第n个数字对应二进制形式的数码个数，N表示数字集合的数字个数，αn表示数字集合中第n个数字出现的次数，e表示指数。
4.根据权利要求1所述的基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统，其特征在于，所述B3中，最新的第一随机数a＇的计算公式为：
；式中，a表示第一随机数，C表示第三随机数。
5.根据权利要求1所述的基于云计算虚拟化与网络存储文件的加密系统，其特征在于，所述B3中，最新的第二随机数b＇的计算公式为：
；式中，b表示第二随机数，C表示第三随机数。
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