基于區塊鏈技術的Web服務器數據加密方法

摘要：為了提高Web服務器數據的安全性，文章提出了一種基于區塊鏈技術的Web服務器數據加密方法。先進行Web服務器數據去重，以減少冗余數據，建立安全傳輸協議，通過智能合約、生成和分發密鑰實現數據的加密傳輸，確保數據在傳輸過程中不被未經授權的第三方截獲或篡改。利用區塊鏈技術加密訪問控制，保障數據的安全訪問，實現數據的加密。實驗結果表明，該方法的安全系數始終保持在0.98以上，證明了該加密方法的可靠性。

關鍵詞：區塊鏈技術；Web服務器；數據加密；安全傳輸協議

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A

0 引言

在Web服務器環境中，數據泄露和非法訪問事件頻發，給企業和個人帶來了嚴重的經濟和安全威脅。為了應對這一挑戰，研究者們不斷探索數據加密技術，以期提供更加安全、可靠的數據保護方案。其中，王森［1］探討了利用服務器密碼機進行數據加密的方法，利用密碼算法把明文轉化成不可讀取的文件（密文），而解密是其逆向過程。但該算法可能面臨被破解的風險，數據安全性較低。陳芳等［2］提出了一種基于認證服務器的加密方案，將負載平衡機、服務器集群以及數據庫相結合，通過加密算法和流程實現服務器加密。該方法在處理大量數據時，可能會導致加密和解密過程變得緩慢。為了提升數據安全性能，本文研究了一種基于區塊鏈技術的Web服務器數據加密方法。

1 Web服務器數據加密

1.1 Web服務器數據去重

隨著Web服務器不斷接收和存儲來自各種來源的數據，數據冗余成為一個不可忽視的問題［3］。因此數據去重不僅能節省存儲空間，還能提高數據處理效率。

假設有一個數據集D，其中包含n個數據項，即D=｛d1，d2，…dn｝，對于每個數據項di，使用一個哈希函數H（x）來生成其指紋（哈希值）。數學表達式為：

hi=H（di）（1）

式（1）中，hi是數據項di的指紋。

創建一個指紋數據庫F，用于存儲所有已處理數據的指紋。初始時，F為空集。對于每個新數據項di，檢查其指紋hi是否已經在指紋數據庫F中。如果hi不在F中，將di添加到去重后的數據集D′中，并將hi添加到F中。如果hi已經在F中，忽略di，因為它是一個重復項。通過上述操作，去重后的數據集D′包含所有非重復的數據項，實現Web服務器數據去重。

1.2 建立安全傳輸協議

為了防止去重后的數據被未經授權的第三方截獲或篡改，必須建立安全傳輸協議［4］。這一協議的核心在于生成和分發密鑰，以實現數據的加密傳輸，只有持有正確密鑰的接收方才能解密并讀取數據。本文引入了智能合約的概念［5］，智能合約是一種能夠在區塊鏈上自動執行合約條款的編程代碼，能夠在不需要第三方干預的情況下，實現對合約條款的自動確認與強制。本文可使用Solidity等編程語言編寫智能合約，確保其包含數據傳輸的驗證規則、權限控制、加密解密算法等關鍵內容。

安全傳輸協議實現的具體步驟如下：

（1）首先進行傳輸初始化，獲取上文去重后的數據安全傳輸參數，這包括給定初始的傳輸安全等級，由信任中心通過演進型基站（Evolved Node B， ENB）線性參數器選擇合理的加密函數，以開始初始化過程。

（2）在初始化之后開始創建初始密鑰，這個密鑰與其公開的大質數相關聯，并且確定密鑰的比特數目為256位837ac9054cf2e4c60eea27ea12865fa5d2d867259015b7f84605ce6431905ce3。隨后創建該密鑰，如果生成的密鑰比特數少于256位，本文將在有效位元的后面填充一個字符以補足至256位。

（3）完成密鑰建立后，用戶需要進行身份驗證。只有當用戶完成身份驗證，并同時滿足訪問結構樹條件時，他們才能解密存儲在Web服務器中的密文。經過一系列的解密運算后，用戶將獲得原始的明文數據。

1.3 Web服務器數據加密實現

在建立了安全傳輸協議之后，本文進一步利用區塊鏈技術來加強數據的訪問控制，以此實現Web服務器數據加密。通過區塊鏈技術實現對數據訪問權限的精細控制，確保只有經過授權的用戶才能訪問和修改數據。同時，區塊鏈技術還能記錄數據的訪問歷史，為數據的安全性和完整性提供可追溯的依據。

區塊鏈能夠讓不信任的分布節點“共享”相同的數據賬本，利用共識算法與獎勵機制，實現區塊鏈共治，共建安全、可靠的生態體系。利用區塊鏈技術進行加密訪問控制的原理如圖1所示。

區塊鏈技術中，在加密原始密文后，向星際文件系統（InterPlanetary File System，IPFS）發送加密文件并實施分布式存儲，獲得父區塊密文哈希地址后與時間戳信息、加密密鑰構成關鍵信息集合，具體如下式：

Ik=［D（SK，CT，m），GP，HB］（2）

式（2）中，GP表示時間戳信息；Ik表示關鍵信息集合；HB表示父區塊密文哈希地址。加密上述獲取的關鍵信息集合，進一步提高Web服務器數據隱私的安全性。

2 實驗研究

2.1 實驗準備

基于區塊鏈技術，對Web服務器數據實施加密。Web服務器的相關參數如表1所示。

采集Web服務器數據，并將各個周期采集的數據轉換為數據包，用于測試本文方法的性能和安全性。

2.2 實驗結果與分析

為了驗證本文基于區塊鏈技術的Web服務器數據加密方法的效果，將其與王森［1］、陳芳等［2］的方法進行對比。3種方法的數據安全系數對比結果如表2所示。

根據表2數據對比，可以明確看出本文所提出的加密方法在安全系數上顯著優于王森［1］和陳芳等［2］的方法。隨著數據量的增加，雖然各種方法的安全系數均有所下降，但本文方法的安全系數始終保持在0.98以上，顯示極高的穩定性和安全性。尤其是在處理大量數據時，本文方法的安全系數相比其他方法仍然保持領先，充分證明了本文加密方法的高效性和可靠性。因此，可以得出結論，本文加密方法在安全性和加密效果上表現出色，為Web服務器數據保護提供了強有力的技術支持。

3 結語

在深入探討基于區塊鏈技術的Web服務器數據加密方法后，通過利用區塊鏈的加密機制，Web服務器上的敏感數據得到了有效保護，有效減少了數據泄露和非法訪問的風險。同時，這一方法還提升了數據的完整性和可信度，為數據在傳輸和存儲過程中的安全提供了堅實保障。雖然基于區塊鏈技術的Web服務器數據加密方法展現了諸多優勢，但是也需要正視其存在的不足。區塊鏈技術的復雜性和高成本限制了其在大規模部署中的應用，未來將針對該問題繼續進行深入研究。

參考文獻

［1］王森.基于服務器密碼機的數據加密保護技術研究［J］.電子技術與軟件工程，2022（13）：1-5.

［2］陳芳，張爽，陳姣.基于認證服務器的網絡防火墻加密算法仿真［J］.計算機仿真，2023（1）：418-422.

［3］陳強業，王強.WEB遠程服務器接口數據訪問安全防護算法仿真［J］.計算機仿真，2024（4）：345-349.

［4］湯靜，艾莉，畢佳明，等.基于區塊鏈的無線通信數據安全傳輸方法［J］.信息記錄材料，2024（2）：205-207.

［5］祝啟云.基于區塊鏈技術的計算機數據安全保護研究［J］.信息與電腦（理論版），2023（23）：206-208.

Web server data encryption method based on blockchain technology

Abstract： In order to improve the security of Web server data， this article proposes a Web server data encryption method based on blockchain technology. First， perform data deduplication on the Web server to reduce redundant data， establish a secure transmission protocol， encrypt data transmission through smart contracts， generate and distribute keys， and ensure that data is not intercepted or tampered with by unauthorized third parties during transmission. Using blockchain technology to encrypt access control， ensuring secure access to data and achieving data encryption. The experimental results show that the security factor of this method always remains above 0.98， proving the reliability of the encryption method.

Key words： blockchain technology; Web server; data encryption; secure transfer protocol