本發(fā)明涉及云計(jì)算中信息的存儲(chǔ)及提取技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)技術(shù)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)支持技術(shù)發(fā)展，大量應(yīng)用從傳統(tǒng)的構(gòu)架轉(zhuǎn)發(fā)到云計(jì)算的環(huán)境，伴隨用戶隨時(shí)隨地的訪問(wèn)信息，云計(jì)算中的安全問(wèn)題受到了廣泛的關(guān)注。

現(xiàn)在，云計(jì)算中分布式緩存技術(shù)發(fā)展最多，基于此建立的云計(jì)算傳輸平臺(tái)也最多，同時(shí)也是現(xiàn)在比較穩(wěn)定，性能很高的技術(shù)，分布式緩存將數(shù)據(jù)分布到多個(gè)緩存服務(wù)節(jié)點(diǎn)，在內(nèi)存中管理數(shù)據(jù)，對(duì)外提供統(tǒng)一的訪問(wèn)接口，基于冗余備份機(jī)制實(shí)現(xiàn)高可用支持。當(dāng)應(yīng)用程序需要緩存數(shù)據(jù)時(shí)，客戶端通過(guò)相應(yīng)的分布式算法獲得秘鑰對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，然后客戶端通過(guò)TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送給緩存服務(wù)器，緩存服務(wù)器調(diào)用本地服務(wù)將數(shù)據(jù)緩存在內(nèi)存中。類似的應(yīng)用程序讀取緩存時(shí)，首先通過(guò)分布式算法獲得秘鑰所在節(jié)點(diǎn)，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，由于本地服務(wù)本身沒(méi)有加密處理的功能，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)往往是明文形式的，攻擊者、用戶或者系統(tǒng)管理員很容易獲得緩存內(nèi)容，從而造成了分布式緩存系統(tǒng)的安全性隱患。

為解決上述的安全問(wèn)題，傳統(tǒng)的加密方法可以完成加密過(guò)程，但是運(yùn)算復(fù)雜，導(dǎo)致分布式緩存系統(tǒng)性能降低，制約其發(fā)展，所以，需要在此基礎(chǔ)上重新建立一種運(yùn)算簡(jiǎn)單快捷的輕量級(jí)加密算法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述不足，本方法提出基于正整數(shù)的同余理論求解某一未知正整數(shù)的方法，建立了一種用于分布式緩存中信息存儲(chǔ)與提取的加密和解密方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：首先將數(shù)據(jù)D按照字節(jié)順序，轉(zhuǎn)化成一個(gè)N行n列的矩陣，然后定義一個(gè)兩兩互素的整數(shù)集合，然后依據(jù)同余理論將原始數(shù)據(jù)和定義的整數(shù)集合構(gòu)建成一元線性同余方程組，求得解以后，變換為矩陣，按照原始數(shù)據(jù)構(gòu)建矩陣的方案將矩陣轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)列，即得到了密文；解碼時(shí)，將密文構(gòu)建成矩陣，然后反解同余方程得到原始數(shù)據(jù)的矩陣，在重構(gòu)為原始數(shù)據(jù)列。

本發(fā)明的有益效果是：能夠解決目前云計(jì)算環(huán)境下面分布式緩存技術(shù)在安全問(wèn)題上的缺陷，保障了云環(huán)境中緩存數(shù)據(jù)的機(jī)密性，并且計(jì)算簡(jiǎn)單，執(zhí)行性能高，區(qū)別于現(xiàn)在的主流算法，進(jìn)一步提高了云計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

附圖說(shuō)明

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述此發(fā)明。

一、本發(fā)明的原理

兩兩互素的n個(gè)正整數(shù)m＝{m₁,m₂,…,m_n}，對(duì)任意整數(shù)a_n，構(gòu)造的一元線性同余方程組S是必定有解的

其解為

其中：k∈Z，M`_i是M_i的模m_i的論導(dǎo)數(shù)。

通過(guò)歐幾里得算法可求出：

二、加密過(guò)程

在云環(huán)境下，將一串?dāng)?shù)據(jù)D存儲(chǔ)到分布式緩存系統(tǒng)中，并轉(zhuǎn)換到密文X，執(zhí)行以下步驟：

步驟1：將數(shù)據(jù)D按照字節(jié)順序分為N組，為G₁，G₂，...，G_n，每組數(shù)據(jù)包含有B個(gè)字節(jié)，每組數(shù)據(jù)再分為n個(gè)單元，每個(gè)單元表示為u₁，u₂，...，u_n，每個(gè)單元包含b個(gè)字節(jié)，此時(shí)數(shù)據(jù)D被劃分為一個(gè)N行n列的矩陣：

步驟2：定義集合m∈{m_n}，集合中任意兩個(gè)整數(shù)互素，且m_j＞u_ij

步驟3：對(duì)矩陣中的每一行r_i構(gòu)造如下同余方程：

解得：

則可得變換后的矩陣為：

步驟4：將x₁到x_N連接起來(lái)，就可以得到加密后的密文X：

秘鑰為(N，m₁,m₂,…,m_n)，同時(shí)，調(diào)用分布式緩存系統(tǒng)的API對(duì)加密數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，如此便完成了緩存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

在加密過(guò)程中有個(gè)約束條件，因?yàn)橛?jì)算機(jī)處理器最多能處理64位，所以:

因?yàn)椋?/p>

所以，約束條件位nb≤64。

三、解密過(guò)程

解密過(guò)程為加密的逆運(yùn)算，首先，將密文X平均分成N組，記為x₁,x₂,…,x_N得到加密后的矩陣：

P′＝[x₁,x₂,…,x_N]^T

對(duì)每一行的x構(gòu)造同余方程組：

解方程組，得到u，得到u即是恢復(fù)了數(shù)據(jù)矩陣P；

將得到的原始數(shù)據(jù)矩陣按照先后順序進(jìn)行連接得到原始數(shù)據(jù)D：

。