计算机网络中隐私信息安全存储系统设计

2023-12-04高原

信息记录材料 2023年10期

高原

（武警陕西省总队陕西西安 710054）

0 引言

计算机已成为人们生活和工作中都不可缺少的一个重要工具，随着计算机网络的普及，众多用户的个人信息及私密内容容易受到来自各个方面的威胁，如身份证和银行卡信息被盗等，这给用户带来很大的安全威胁。为此，本文结合相关安全技术，为优化用户应用体验，发挥计算机网络的最大作用，分析总结当前网络信息安全存在的问题，以期彻底解决此类安全问题的发生。

1 计算机网络中隐私信息的意义及现状

所谓计算机网络信息安全，就是计算机操作员在使用计算机设备和软件应用的过程中，有效避免外界干扰和危险因素，保证计算机网络能够正常运行。网络信息安全主要包括对信息安全性要求比较高的六个方面的内容：设备安全、自动化管理系统安全、数据安全、网络通信安全、人员管理安全、环境安全。随着互联网技术的广泛应用和普及，无论是个人还是企业，信息的管理和交流都依赖于计算机技术。但在使用计算机网络时，也要注意它在应用过程中遇到的许多问题，如病毒入侵、黑客攻击等，这些因素的存在都对计算机网络信息安全造成了极大的威胁。特别是一些重要信息的流出，对个人或企业而言，会造成难以预料的经济损失。现如今，计算机网络技术也在突飞猛进地发展，计算机的网络应用也越来越广泛，逐渐在军事、工业、生活等各方面都展现了重要的作用。据中国互联网信息中心（CNNIC）发布的第50 次《中国互联网络发展状况统计报告》显示［1］，截至2022 年6 月，我国网民规模为10.51 亿，面对数量如此庞大的市场，如果不解决计算机网络隐私信息保护工作，就可能造成因网络信息安全隐患导致的不法分子泄露公民信息、黑客盗取硬件信息等使信息受到威胁、硬件损毁等情况。

2 当前计算机网络中隐私信息安全存储技术

2.1 同态加密技术

同态加密技术是一种可以在密文状态下进行计算的加密技术，可以实现在不暴露明文的情况下对数据进行计算和分析，从而保护隐私信息的安全。同态加密技术可以分为完全同态加密和部分同态加密两种。完全同态加密可以对密文进行任意计算，而部分同态加密只能进行特定的计算。同态加密技术可以应用于云计算、大数据分析等领域保护用户隐私。同态加密技术简要代码为使用Python 的Pyfhel 库实现完全同态加密：

2.2 差分隐私技术

差分隐私技术是一种可以在保护隐私的前提下对数据进行分析的技术，通过在数据中添加噪声，使得数据无法被还原到原始数据，从而保护隐私信息的安全［2］。差分隐私技术可以应用于数据挖掘、机器学习等领域保护用户隐私。使用Python 的Diffprivlib 库实现差分隐私：

2.3 安全多方计算技术

安全多方计算技术是一种可以在多个参与方之间进行计算的技术，通过将数据分散存储在多个参与方中，实现数据的安全共享和计算，保护隐私信息的安全。安全多方计算技术可以应用于金融、医疗等领域保护用户隐私。使用Python 的mpc 库实现安全多方计算：

2.4 区块链技术

区块链技术是一种去中心化的分布式数据库技术，通过将数据存储在多个节点中，实现数据的安全共享和验证，保护隐私信息的安全［3］。区块链技术可以应用于金融、物流等领域保护用户隐私。使用Python 的web3.py 库实现区块链：

2.5 人工智能技术

人工智能技术可以通过对数据进行分析和学习，实现对隐私信息的保护和安全，例如通过人工智能技术实现对隐私信息的自动分类和加密等。人工智能技术可以应用于智能家居、智能医疗等领域保护用户隐私。使用Python的TensorFlow 库实现人工智能。代码实现为：

2.6 安全多方会话技术

多方会话（secure multi-party session，SMPS）是指在多个用户之间建立安全的、加密的会话，包括可靠地进行身份验证，并保证消息、文件、数据等敏感信息在传输和存储过程中得到了处理和保护，防止信息泄露和被篡改，确保数据的隐私和完整性。与单方会话不同，SMPS 要求多个用户之间建立会话，并通过安全协议相互通信。在SMPS中，每个参与方都有自己的公私密钥，使用公钥对数据进行加密，然后把加密后的数据发送给其他参与方，其他参与方收到数据后，使用自己的私钥进行解密，获得真实的原始数据。这样，在会话过程中，任何一个参与方都无法直接访问其他参与方的数据，从而保障了数据隐私。SMPS 技术被广泛应用于在线商务、金融、医疗、社交等领域中，是保障互联网数据隐私安全的重要手段之一。比如在电子投票领域中，SMPS 可以确保投票过程的隐私和安全，防止篡改和披露投票数据，代码实现为：

3 计算机网络中隐私信息安全存储技术的具体应用

3.1 HES 存储系统

同态加密算法（homomorphic encryption scheme，HES）是一种基于全同态加密技术的安全存储系统，可以在不暴露数据内容的情况下，对数据进行计算和分析。 HES 使用了多种加密算法和安全协议，确保数据在传输和存储过程中的安全性和隐私性。 HES 还提供了丰富的API 和SDK，方便开发者进行应用开发和集成。 HES 提供了计算服务，可以在加密数据上进行计算和分析。计算服务使用了多种加密算法和安全协议，确保计算过程中的安全性和隐私性。并且HES 具备丰富的API 和SDK，方便开发者进行应用开发和集成。开发者可以使用API 和SDK 来访问计算服务，进行数据计算和分析。 HES 使用了多种安全协议，如TLS、SSH 等，确保数据在传输和存储过程中的安全性和隐私性。同时，HES 还提供了访问控制和身份认证等安全机制，确保只有授权用户才能访问数据。

3.2 ACC 存储系统

高科技（advanced-technology，ACC）是一种基于硬件加密技术的安全存储系统，它可以在不暴露数据内容的情况下，对数据进行计算和分析，使用了硬件加密技术、计算服务、安全容器、安全协议等多种技术和机制，确保数据在传输和存储过程中的安全性和隐私性。在Azure 机密计算器硬件加密中，使用了硬件加密技术，如Intel SGX（software guard extensions），对数据进行加密和保护。 Intel SGX 是一种硬件级别的加密技术，可以在CPU 内部创建一个安全执行环境，确保数据在计算过程中的安全性和隐私性。计算服务：Azure 机密计算提供了计算服务，可以在加密数据上进行计算和分析［4］。计算服务使用了多种加密算法和安全协议，确保计算过程中的安全性和隐私性。Azure 机密计算使用了安全容器技术，将计算服务和应用程序隔离开来，确保应用程序无法访问加密数据。 Azure机密计算使用了多种安全协议，确保安全性和隐私性。Azure 机密计算还提供了和HES 存储系统访问控制和身份认证等安全机制，在用户授权的情况下才能访问信息。

3.3 Intel SGX 存储系统

Intel SGX 的开发时间可以追溯到2013 年，当时Intel公司发布了第一版的SGX 技术白皮书。随后Intel 在2015 年发布了第一代SGX 处理器，支持SGX 技术。自此之后，Intel 不断推出新的SGX 处理器和软件开发工具，以支持更广泛的应用场景和开发者需求。在SGX 技术的推广过程中，Intel 还与多家合作伙伴合作，推出了多个SGX应用场景，如云安全、区块链、物联网等。这些应用场景都得到了广泛的应用和认可，推动了SGX 技术的发展和普及。 SGX 是一种硬件级别的加密技术，可以在CPU 内部创建一个安全执行环境，确保数据在计算过程中的安全性和隐私性。 SGX 中的代码可以对加密数据进行计算和分析，而不会暴露数据内容。计算结果也会被加密和签名，确保计算结果的安全性和完整性。

3.4 探索网络地址转换技术

将私有IP 地址转换为公共IP 地址技术，用于解决IPv4 地址不足的问题。 NAT 技术可以将多个私有IP 地址映射到一个公共IP 地址上，从而实现多个设备共享一个IP 地址的功能，还可以节省公共IP 地址资源，减轻IPv4地址不足的问题；提高网络安全性，可以隐藏内部网络的IP 地址，防止外部攻击；简化网络配置，可以减少网络管理员的工作量。数据加密系统是网络信息安全的核心技术，也是计算机系统的主动防护体系，其作用在于将重要的信息进行加密处理，然后转换为复杂的密文形式和表现，有效保证信息的安全性，避免被黑客入侵，保护数据安全传输。数据加密系统是一种自我防护技术，在应用过程中，即使有病毒软件入侵了计算机系统，也很难破译出信息的真实情况，因此受到了较高的重视。新型的防火墙技术能够通过透明化的方式，更换网络内部的地址，这样能够避免外部网络识别到内网的层次结构，减少黑客入侵的概率。同时防火墙中的NAT 初级技术还能够自编自写用户的IP 地址，通过记录计算机的通信配置，保证IP 地址的正确性，进而有效实现了用户信息在被病毒攻击时无法被病毒破解编译密码，从而保证了数据信息的安全性［5］。