關(guān)于教育云存儲平臺中圖像加密技術(shù)的研究

吳代文

摘要隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，云存儲的應(yīng)用也越來越普及，在教育行業(yè)，云存儲的應(yīng)用也為教育的發(fā)展和普及提供了良好的機(jī)遇。本文通過對教育云存儲平臺中圖像加密的常用技術(shù)及特點(diǎn)進(jìn)行論述，更好地為教育云存儲平臺構(gòu)建提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞教育；云存儲；圖像；加密技術(shù)

云存儲是在云計(jì)算（cloudcomputing）概念上延伸和發(fā)展出來的一個(gè)新的概念，是指通過網(wǎng)格技術(shù)、集群應(yīng)用、分布式文件等功能，使網(wǎng)絡(luò)中多樣化的存儲設(shè)備，通過應(yīng)用軟件的作用和協(xié)同，為用戶提供的相業(yè)務(wù)的訪問和數(shù)據(jù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，云存儲的應(yīng)用也越來越普及，在教育行業(yè)，云存儲的應(yīng)用也為教育的發(fā)展和普及提供了良好的機(jī)遇。

1教育云存儲平臺的主要構(gòu)建方式

1.1公共云存儲

公共云存儲平臺的建設(shè)，主要是通過第三方提供教育云存儲平臺的服務(wù)，通過因特網(wǎng)進(jìn)行相關(guān)資源和內(nèi)容的訪問，對用戶而言具有成本低（或免費(fèi)）、服務(wù)更專業(yè)化和優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)。其通過對上下游業(yè)務(wù)的整合，開發(fā)出更多具有價(jià)值的內(nèi)容和服務(wù)，從而更加完善了公共云服備平臺的生態(tài)系統(tǒng)。

1.2私有云存儲

為了提高對云存儲數(shù)據(jù)的安全性、容量大小、服務(wù)質(zhì)量的良好控制，專門依據(jù)用戶需求，供其單獨(dú)使用而構(gòu)建的運(yùn)存儲系統(tǒng)就是私有云存儲。在私有云存儲中，用戶對云存儲的基礎(chǔ)設(shè)施以及這些設(shè)施的部署和控制相關(guān)應(yīng)用程序工作的方式。一般來講，針對教育云存儲平臺而言，外部的主機(jī)托管場所可構(gòu)建私有云，同時(shí)，私有云的構(gòu)建在學(xué)校的安全防火墻內(nèi)。現(xiàn)在很多專業(yè)的高科技公司都提供了私有云存儲平臺建設(shè)的解決方案，從而可以更好地滿足不同用戶的個(gè)性化需求。

1.3混合云存儲

經(jīng)過分析我們可以看出，公共云具有成本低、擴(kuò)展好等優(yōu)點(diǎn)。而私有云則在安全性和控制性方面具有很好的優(yōu)勢。因此，在云存儲平臺的建設(shè)過程中，如果能將二者進(jìn)行綜合運(yùn)用，則能更好地發(fā)揮二者的優(yōu)勢。這也正是混合云存儲的優(yōu)勢所在。在混合云的使用中，應(yīng)將云存儲數(shù)據(jù)根據(jù)其機(jī)密性的要求不同，將其分別存儲于不同的云存儲平臺之中，從而滿足其機(jī)密性的不同要求。而且，混合云可以很便捷的實(shí)現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的移動和備份，并且其存儲擴(kuò)展能力得到進(jìn)一步提高，從而滿足不同用戶對存儲拓展的需求。

2傳統(tǒng)的圖像加密技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，豐富的多媒體數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上存儲和傳遞，但部分圖像因?yàn)樯婕鞍鏅?quán)和個(gè)人隱私等多方面的原因，必須保證其圖像的存儲與傳輸?shù)陌踩院涂煽啃裕@就需要技術(shù)工作者對不同圖像的特點(diǎn)，根據(jù)圖像加密的效率和安全方面，提出不同的加密方案。傳統(tǒng)的加密技術(shù)分為對稱加密與非對稱加密，其根據(jù)加密與解密中使用的密鑰情況不同而分類的，我們一般通稱為私鑰加密與公鑰加密。對稱加密技術(shù)指在對圖像進(jìn)行加密和解密時(shí)，都采用相同的密鑰。而非對稱性加密則是采用解密密鑰和加密密鑰互不相同的方法，解密者只能擁有解密密鑰，加密密鑰相對公開。總的而言，圖像在教育云存儲平臺的仍是通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，傳統(tǒng)的加密技術(shù)也基本可以實(shí)現(xiàn)對圖像存儲的加密功能。但隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，圖像開始更多地以二維數(shù)據(jù)和三維數(shù)據(jù)來存儲，而傳統(tǒng)的加密技術(shù)只能對一維圖像進(jìn)行加密，那么就需要將二維圖像數(shù)據(jù)或三維圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S圖像數(shù)據(jù)來完成加密，在解密后再對圖像進(jìn)行二維圖像數(shù)據(jù)或三維圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。這樣不僅效率極低，而且安全性也較差。再者云存儲平臺的圖像中也存在大量的冗余信息，為了解決上述云存儲平臺的圖像加密問題，國內(nèi)外技術(shù)工作者也有針對性的開發(fā)了多種圖像加密方案。

3教育云存儲平臺中圖像加密技術(shù)

3.1像素位置變換的加密技術(shù)

基于像素位置變換的加密技術(shù)是通過對圖像中像素點(diǎn)位置的改變來實(shí)現(xiàn)其加密功能。一般多使用矩陣變換實(shí)現(xiàn)對像素位置變動，如幻方變換和Arnold變換等。但在使用的過程中，也發(fā)現(xiàn)此加密技術(shù)存在一個(gè)明顯的不足，當(dāng)攻擊者知道加密算法和密文，便很容易重到明文。這主要是因?yàn)榇思夹g(shù)是在有周期性的有限點(diǎn)集上的迭代，當(dāng)攻擊者經(jīng)過多次迭代，便可以將明文恢復(fù)出來。而按現(xiàn)代加密技術(shù)理論，在一個(gè)公開的加密體制的加密算法中，密鑰是唯一保密的。那么，在沒有采用矩陣變換進(jìn)行加密的情況下，通過隨機(jī)變換矩陣和復(fù)雜的變換，必然使此加密類型的安全性降低，如果攻擊者在選擇明文或己知明文的條件下，可以比較方便地獲知加密用的變換矩陣。

3.2隨機(jī)序列的加密技術(shù)

基于隨機(jī)序列的加密技術(shù)是通過偽隨機(jī)序列生成器得出二進(jìn)制序列的像素變換，圖像中的像素值則用二進(jìn)制序列對其進(jìn)行改變，這樣產(chǎn)生序列的每一個(gè)元素與圖像的像素點(diǎn)的紅、綠、藍(lán)三基色的值進(jìn)行異或運(yùn)算，解密與加密是一個(gè)互逆過程。通過此技術(shù)來實(shí)現(xiàn)加密功能的，隨機(jī)序列的加密技術(shù)通常運(yùn)用于二維圖像的加密方案中。這種算法可以方便的實(shí)現(xiàn)任意常見字符串的用戶輸入功能，產(chǎn)生確定序列則由移位寄存器完成，任一隨機(jī)序列具有隨機(jī)性。也因?yàn)槠潆S機(jī)特性，在一個(gè)已經(jīng)產(chǎn)生的序列的加密圖像中，其真隨機(jī)序列還是偽隨機(jī)序列需要通過序列的產(chǎn)生方法進(jìn)行判定，從而可以實(shí)現(xiàn)對圖像的無損加解密。經(jīng)過大量的試驗(yàn)表明，其加密的的執(zhí)行效率較高，且安全性較好。但此算法也有一個(gè)較為明顯的不足，如果當(dāng)加密后的圖像象被解密用戶連續(xù)輸入正確的密鑰，加密后的圖像就會被解密獲取，這也對圖像的安全性造成一定的威脅。

3.3壓縮編碼的加密技術(shù)

壓縮編碼的加密技術(shù)的技術(shù)思想是先對圖像進(jìn)行壓縮（壓縮分為有損壓縮和無損壓縮技術(shù)），然后再對壓縮后的圖像進(jìn)行加密。常用的壓縮編碼加密技術(shù)主要有基于壓縮編碼的圖像加密、四叉樹編碼和SCAN語言的圖像加密等；無論是有損壓縮編碼加密還是無損壓縮編碼加密技術(shù)，兩種壓縮編碼加密技術(shù)都需要對圖像先進(jìn)行處理后，再進(jìn)行加密，從而提高加密后圖像的傳輸量，也使教育云存儲平臺的訪問速度大大提高。一般而言，需要根據(jù)圖像的要求進(jìn)行有損壓縮編碼加密和無損壓縮加密。其中有損壓縮主要用于不要求高精度的圖像的壓縮，如灰度或彩色圖像和視頻對象等。在對彩色圖像以及要求高分辨率、高精度的多媒體對象中，可能根據(jù)使用要求，單獨(dú)使用有損壓縮技術(shù)，或者將有損壓縮與無損壓縮技術(shù)結(jié)合使用。有損壓縮在對圖像進(jìn)行壓縮時(shí)，會對冗余的數(shù)據(jù)進(jìn)行消除，因此，其具有不可恢復(fù)性和可逆性。有損圖像壓縮技術(shù)有其自己的優(yōu)勢，最主要體現(xiàn)在通過有損壓縮的文件能夠比無損壓縮后的文件小很多很多，這樣，可以滿足人們對下載時(shí)間、傳遞速度等方面的需求，提高人們生活、工作效率。而且有損壓縮后的圖像，雖然有其清晰度等方面有所損失，但通過人的感觀，很能分辨出二者的區(qū)別，而其高壓縮率，更有利于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的要求。

4結(jié)論

圖像加密技術(shù)在教育臺存儲平臺的運(yùn)用，應(yīng)根據(jù)不同的保密要求和圖像存儲條件進(jìn)行有選擇的運(yùn)用，在實(shí)際運(yùn)用中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的加密，更多地采用壓縮編碼加密技術(shù)，這樣可以使得圖像的加密算法在保證其安全性的前提下，圖像的存儲和傳輸也更加高效、便利。