CN117354059B - 一种基于云边端协同的数据共享方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种基于云边端协同的数据共享方法。包括根据热度状态生成分层存储数据，在边缘端中提取分层存储数据并通过数据压缩算法进行压缩，且由此生成分层传输存储指令；获取云端的解密密钥并对云端进行解密，且执行分层传输存储指令；依据分层存储数据在数据压缩时生成密钥切换指令，以此对云端执行密钥切换指令修改操作。通过划定边缘端向云端存储的分层存储数据，基于分层存储数据的压缩状态生成密钥切换指令，以在云端接收分层存储数据后即时修改密钥，从而实现对存储的数据信息的保护，以便云端与边缘端之间进行数据共享。

Description

一种基于云边端协同的数据共享方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种基于云边端协同的数据共享方法。

背景技术

在云端中心和边缘端中心的服务器内会存在着大量的数据信息，为了便于对数据信息进行高效的利用、存储等，通常会将数据信息按照热度信息进行分类，划分为热数据、温数据及冷数据，其中，热数据是指访问频率高，频繁调取使用，温数据及冷数据则是指访问频率逐渐低于热数据的数据信息，在目前通常会将冷数据存储至云端中心，以便边缘端中心的服务器能够高效使用。

其中，目前云端中心在对数据进行存储时，通常以固定不变的密钥执行加密，又或者必须在既定的时间方可自动修改密钥，这不仅不够便捷，同时还会导致云端中心存储的数据得不到高安全性的保障，因此，如何能够结合上述中边缘端中心向云端中心传输数据的特征来对云端中心的密钥进行便捷的即使控制切换，以提高当前云端中心存储数据的安全性是目前需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于云边端协同的数据共享方法，能够有效解决现有技术中云端对数据进行存储时，以固定不变的密钥执行加密，又或者必须在既定的时间方可自动修改密钥，导致云端中心存储的数据得不到安全保障的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种基于云边端协同的数据共享方法，包括如下步骤：

S1、确定边缘端与云端所存储的数据信息及剩余存储容量；

S2、监测并分析边缘端所存储的数据信息的热度状态；

S3、根据热度状态生成分层存储数据，在边缘端中提取分层存储数据并通过数据压缩算法进行压缩，且由此生成分层传输存储指令；

S4、获取云端的解密密钥并对云端进行解密，且执行分层传输存储指令；

S5、依据分层存储数据在数据压缩时生成密钥切换指令，以此对云端执行密钥切换指令修改操作。

进一步地，所述热度状态包括热数据、温数据及冷数据，其中：

热度状态的判定算法如下：

；

；

式中，为数据信息的访问频率，/>为数据访问次数，/>为统计时间，/>为热度极值，/>为热度中值，/>为热度低值，A、B、C依次为热数据、温数据及冷数据。

进一步地，所述边缘端所存储的数据信息的热度状态生成时，确定处于热度状态为冷数据的数据信息，并将其设置为分层存储数据。

进一步地，所述分层存储数据确定时，通过对分层存储数据进行数据压缩并生成分层传输存储指令，其中：

数据压缩算法包括字典压缩方法、哈夫曼编码以及算术编码。

进一步地，所述分层存储数据在数据压缩时生成密钥切换指令，其中：

生成密钥切换指令的步骤包括：

确定分层存储数据由数据压缩算法压缩后的体积；

设置体积等级阈值，体积等级阈值由大至小进行序列，依次包括：一级等级阈值、二级等级阈值及三级等级阈值；

设定体积等级阈值处于一级等级阈值、二级等级阈值时生成密钥切换指令。

进一步地，所述设定云端剩余存储容量的等分值，基于等分值确定剩余存储容量的等分存储阈值，并设定云端剩余存储容量处于等分存储阈值时生成密钥切换指令，以此对云端执行密钥切换指令修改操作。

进一步地，确定云端接收分层存储数据后当前的剩余存储容量，并基于等分值确定云端当前剩余存储容量的等分存储阈值，设定生成密钥切换指令的优先级，以对云端执行密钥切换指令的序列进行控制。

进一步地，通过确定密钥切换指令的优先级，基于分层存储数据在数据压缩时生成密钥切换指令，并确定云端当前执行密钥切换指令与上一次执行密钥切换指令之间的时间，以生成判定时间，基于判定时间重新确定云端下一次执行密钥切换指令的时间。

进一步地，当判定时间生成时，依据判定时间生成阈值临时切换指令，基于阈值临时切换指令调控体积等级阈值生成密钥切换指令的等级状态。

本发明提供的技术方案，与已知的现有技术相比，具有如下有益效果：

1、通过划定边缘端向云端存储的分层存储数据，基于分层存储数据的压缩状态生成密钥切换指令，以在云端接收分层存储数据后即时修改密钥，从而实现对存储的数据信息的保护，以便云端与边缘端之间进行数据共享。

2、通过云端预设存储容量的体积等级阈值，由此在接收分层存储数据后判定是否执行密钥切换指令，并在形成双向密钥切换指令时，通过限定云端执行密钥切换指令的优先级，以实现即时切换密钥与预计时间段切换密钥的无序性，形成对云端存储数据信息的多重保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体方法示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前云端中心在对数据进行存储时，通常以固定不变的密钥执行加密，加密的密钥在出现长时间的不变换，又或者需要必须在既定的时间方可自动修改密钥，这不仅不够便捷，同时还会导致云端中心存储的数据得不到高安全性的保障，因此，如何能够结合上述中边缘端中心向云端中心传输数据的特征来对云端中心的密钥进行便捷的控制切换，以提高当前云端中心存储数据的安全性是目前需要解决的问题。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1（参阅图1）：一种基于云边端协同的数据共享方法，至少包括：

S1、确定边缘端与云端所存储的数据信息及剩余存储容量，是指获取边缘服务终端和云服务终端所存储的数据信息，并确定边缘服务终端和云服务终端当前剩余的存储容量，以便后续确定是否允许边缘服务终端向云服务终端传输数据信息：

S2、监测并分析边缘端所存储的数据信息的热度状态，具体是将边缘服务终端的数据信息按照热度状态进行划分，其中，热度状态包括热数据、温数据及冷数据，为了确定热度状态对应的数据信息，热度状态的判定算法如下：

；

；

式中，为数据信息的访问频率，/>为数据访问次数，/>为统计时间（周度时间），/>为热度极值，/>为热度中值，/>为热度低值，A、B、C依次为热数据、温数据及冷数据；需要说明的是，热数据是指边缘服务终端需要频繁访问的数据信息，即访问频率高的数据信息，例如：监测终端所采集设备的运行温度信息、运行时长信息等，将访问频率值设定为8-10为高访问频率，以此对应/>；3-7为中访问频率，以此对应；0-2为低访问频率，以此对应/>，从而判定数据信息的热度状态，需要说明的是，本案中列出了一种针对数据信息的热度状态的判定算法，还可基于数据信息的更新频率进行判定，具体判定与上述同理，此处不做赘述，因此:

S3、根据热度状态生成分层存储数据，具体是，确定热度状态为冷数据的数据信息，并将其设置为分层存储数据，通过将冷数据传入至云服务终端，此过程需要考虑的是，分层存储数据的体积需小于云服务终端剩余存储容量，方可实现数据信息的合理化分层存储，其中：

为了便于云服务终端对分层存储数据进行传输、存储，在边缘服务终端中提取分层存储数据并通过数据压缩算法进行压缩，通过数据压缩算法能够进一步加快数据信息的整体传输效率，需要说明的是，数据压缩算法包括字典压缩方法、哈夫曼编码以及算术编码，对于字典压缩方法、哈夫曼编码以及算术编码来说，此类数据压缩算法均属于无损压缩法，能够在压缩后还原原始数据，从而以保障边缘服务终端在向云服务终端传输数据信息后，不会影响后续数据信息调用及分析；本案中，选取字典压缩方法中的LZW压缩算法对数据信息进行压缩处理，其中LZW压缩算法的步骤如下：

初始化字典：首先创建一个初始字典，包含输入数据中的所有单字符，字典中的每个字符与其对应的索引一一对应；

扫描输入数据：从输入数据的起始位置开始，逐个字符地进行扫描；

匹配字符序列：在字典中查找与当前字符序列相同的字符序列，如果找到匹配项，说明当前字符序列属于重复模式，可以用较短的索引代替原字符序列；

更新字典：将匹配到的字符序列（包括当前字符）及其对应的索引添加到字典中，这样，字典中就包含了输入数据中的所有重复字符序列及其对应的短索引；

替换原始数据：用字典中的索引替换原始数据中的重复字符序列，替换过程中，原始数据中的字符序列长度逐渐缩短；

终止条件：当输入数据中被替换的字符序列不再出现时，压缩过程终止。

对于其他的无损压缩算法来说，本案不做赘述。

在分层存储数据在数据压缩后，边缘服务终端生成分层传输存储指令，因此：

S4、获取云端的解密密钥并对云端进行解密，且执行分层传输存储指令，具体是，通过边缘服务终端向云服务终端发送分层传输存储指令，以此获取云服务终端的解密密钥并对云服务终端进行解密，从而实现对分层存储数据传输至云服务终端，以对数据信息根据热度状态进行合理化的分配存储，提高边缘服务终端的数据处理效率，同时便于边缘服务终端对后续的数据信息进行即时存储，以此使云服务终端与边缘服务终端之间数据即时共享，在本案中，云端是指云服务终端，边缘端是指边缘服务终端。

为了对云服务终端存储数据信息的安全性进行优化：

S5、依据分层存储数据在数据压缩时生成密钥切换指令及加解密密钥，以此对云端执行密钥切换指令修改操作，其中：

生成密钥切换指令的步骤包括：

确定分层存储数据由数据压缩算法压缩后的体积；

设置体积等级阈值，体积等级阈值由大至小进行序列，依次包括：一级等级阈值、二级等级阈值及三级等级阈值，在本方案中，示例性的给出一级等级阈值、二级等级阈值及三级等级阈值的数值，如一级等级阈值可为数据包大小为3x以上（x可取100M），二级等级阈值可为数据包大小为1x-3x及三级等级阈值可为数据包大小为0-x，x为分层存储数据未压缩前的数据体积，因此：

设定体积等级阈值处于一级等级阈值、二级等级阈值时生成密钥切换指令，由此通过设定的体积等级阈值便可生成密钥切换指令，就可在边缘服务终端向云服务终端传输数据信息后切换云服务终端的密钥，以便于对云服务终端中所存储的数据信息进行保护，通过此种密钥切换指令来说，因数据信息处于一级等级阈值、二级等级阈值及三级等级阈值时的时间会存在不同，从而形成一种无序的密钥切换指令，通过无序的密钥切换指令能够降低云服务终端密钥被不法分子登入的概率，从而提升云服务终端对数据信息的保护程度。

需要说明的是，需要在边缘服务终端向云服务终端数据信息传输完成时，方可执行密钥切换指令，以避免影响数据信息的传输状态。

在本申请中，预先对云服务终端设定密钥切换指令，以此，在边缘服务终端未向云服务终端传输数据信息时，云服务终端同样可执行密钥切换指令，以确保云服务终端内的数据信息得到保护，具体是：

设定云服务终端剩余存储容量的等分值，是指按照云服务终端剩余存储容量以一定等分值（示例性的，如5等分）划定剩余存储容量的等分存储阈值（示例性的，如剩余存储容量为500G，以5等分生成等分存储阈值就为500G、400G、300G、200G、100G），并设定云端剩余存储容量处于等分存储阈值时生成密钥切换指令，以此对云端执行密钥切换指令修改操作，是指云服务终端剩余的存储容量在存储数据信息的过程中处于存储阈值时，如500G、400G、300G等时执行密钥切换指令修改操作，以此修改云服务终端预先所设置的加密密钥，从而实现对云服务终端的自动化保护；

需要说明的是，在本案中，云服务终端内设置有多组密钥，每次在执行密钥切换指令修改操作时，随机切换云服务终端内所设置的一组加解密密钥（加、解密密钥为相同的数字字符），并将所切换的密钥同步发送至云服务终端的联系终端，联系终端可为用户的手机、电脑等，以此便于用户输入对应的密钥登入云服务终端查验数据信息。

还需要说明的是，对于上述两种对云服务终端执行密钥切换指令修改操作来说，其是同时存在于云服务终端中的，并根据云服务终端的实际状态以执行对应的密钥切换指令，从而实现对云服务终端的多重保护。

实施例2：

与上述实施例不同的是：

当分层存储数据处于数据压缩状态，且分层存储数据压缩后的体积等级阈值处于一级等级阈值、二级等级阈值时生成密钥切换指令;

并在分层存储数据解压存储至云服务终端后，云服务终端的剩余存储容量改变，并且，分层存储数据存储至云服务终端后使云服务终端的剩余存储容量处于等分存储阈值时，同步生成密钥切换指令;

在本案中，设定云服务终端执行密钥切换指令的优先级，并设定间隔时间，具体是，因分层存储数据在数据压缩时预先生成密钥切换指令，由此在云服务终端接收分层存储数据完成后，预先执行密钥切换指令，以修改云服务终端的密钥，从而对云服务终端进行保护；

然后，随之确定当前云服务终端执行密钥切换指令与云服务终端上一次执行密钥切换指令的时间，将此时间设定为判定时间，在此处选取此判定时间段内的中点（即间隔时间）作为上述中分层存储数据存储至云服务终端后使云服务终端的剩余存储容量处于等分存储阈值时，同步生成密钥切换指令的时间，从而，再次以实现对云服务终端加密保护，同时能够解决若是后续边缘服务终端长时间不向云服务终端传输数据信息时，云服务终端密钥没有及时切换所导致的安全隐患，因此，以避免云服务终端长时间处于相同的密钥状态所导致数据信息被窃取的风险，以对云服务终端实现合理化的密钥控制。

需要说明的是，在本案中，对于体积等级阈值处于一级等级阈值、二级等级阈值时生成密钥切换指令来说，是考虑到分层存储数据的数据信息量较大，为了提高数据信息的存储安全性进行设置的。

最后，值得说明的是，当用户即时需要对云服务终端的密钥进行切换控制时，在本案中，是通过确定边缘服务终端所向云服务终端传输分层存储数据时同步实施的，也就是说，本方案中对于云服务终端密钥的切换方式是自动附着性的，旨在传输分层存储数据的过程中，执行密钥切换指令，实现对所传输后的数据信息的即时保护，同时实现了更为便捷智能化的密钥切换控制。

实施例3：

在本实施例中，为了增大云服务终端切换密钥的无序性，在上述实施例2的基础上，即当密钥切换指令处于判定时间的中点时，生成阈值临时切换指令，是指设置体积等级阈值处于三级等级阈值时生成密钥切换指令，从而改变后续在判定时间后所生成的密钥切换指令需以此条件生成，需要说明的是，本处的阈值临时切换指令仅在当密钥切换指令处于判定时间的中点时生成，且每次仅作用一次，是指在判定时间之外后，通过三级等级阈值生成密钥切换指令后，阈值临时切换指令即时取消，使体积等级阈值还原至初始处于一级等级阈值、二级等级阈值时生成密钥切换指令的状态，以此增大对云服务终端实现密钥切换的无序性，同时提升云服务终端存储数据信息的安全性。

值得说明的是，对于云服务终端的密钥切换指令来说，用户是能够以传输分层存储数据实际体积来合理控制需要切换密钥的时间，也就是说本方案中的密钥切换指令亦可根据用户的实际操作生成预定的密钥切换时间，并且能够使后续对于云服务终端的密钥切换处于无序状态，降低被破解窃取的概率，实现智能且合理化的云服务终端的安全保护。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于云边端协同的数据共享方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、确定边缘端与云端所存储的数据信息及剩余存储容量；

S2、监测并分析边缘端所存储的数据信息的热度状态；

S3、根据热度状态生成分层存储数据，在边缘端中提取分层存储数据并通过数据压缩算法进行压缩，且由此生成分层传输存储指令；

S4、获取云端的解密密钥并对云端进行解密，且执行分层传输存储指令；

S5、依据分层存储数据在数据压缩时生成密钥切换指令，以此对云端执行密钥切换指令修改操作；

分层存储数据在数据压缩时生成密钥切换指令，其中：

生成密钥切换指令的步骤包括：

确定分层存储数据由数据压缩算法压缩后的体积；

设置体积等级阈值，体积等级阈值由大至小进行排序，依次包括：一级等级阈值、二级等级阈值及三级等级阈值；

设定体积等级阈值处于一级等级阈值、二级等级阈值时生成密钥切换指令。

2.根据权利要求1所述的一种基于云边端协同的数据共享方法，其特征在于，所述热度状态包括热数据、温数据及冷数据，其中：

热度状态的判定算法如下：

；

；

式中，为数据信息的访问频率，/>为数据访问次数，/>为统计时间，/>为热度极值，/>为热度中值，/>为热度低值，A、B、C依次为热数据、温数据及冷数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于云边端协同的数据共享方法，其特征在于，所述边缘端所存储的数据信息的热度状态生成时，确定处于热度状态为冷数据的数据信息，并将其设置为分层存储数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于云边端协同的数据共享方法，其特征在于，所述分层存储数据确定时，通过对分层存储数据进行数据压缩并生成分层传输存储指令，其中：

数据压缩算法包括字典压缩方法、哈夫曼编码以及算术编码。

5.根据权利要求1所述的一种基于云边端协同的数据共享方法，其特征在于，设定云端剩余存储容量的等分值，基于等分值确定剩余存储容量的等分存储阈值，并设定云端剩余存储容量处于等分存储阈值时生成密钥切换指令，以此对云端执行密钥切换指令修改操作。

6.根据权利要求5所述的一种基于云边端协同的数据共享方法，其特征在于，确定云端接收分层存储数据后当前的剩余存储容量，并基于等分值确定云端当前剩余存储容量的等分存储阈值，设定生成密钥切换指令的优先级，以对云端执行密钥切换指令的序列进行控制。

7.根据权利要求5所述的一种基于云边端协同的数据共享方法，其特征在于，通过确定密钥切换指令的优先级，基于分层存储数据在数据压缩时生成密钥切换指令，并确定云端当前执行密钥切换指令与上一次执行密钥切换指令之间的时间，以生成判定时间，基于判定时间重新确定云端下一次执行密钥切换指令的时间。

8.根据权利要求7所述的一种基于云边端协同的数据共享方法，其特征在于，当判定时间生成时，依据判定时间生成阈值临时切换指令，基于阈值临时切换指令调控体积等级阈值生成密钥切换指令的等级状态。