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基于AES算法的水质工程学教学数字化资源敏感数据库加密方法

2025-02-17 72 上传者：管理员

摘要：当前水质工程学教学数字化资源敏感数据库加密层次以单元加密为主，加密等级不高，导致加密延迟增加，为此提出基于AES算法的水质工程学教学数字化资源敏感数据库加密方法的设计与验证分析。通过选择适当的加密粒度，建立多阶加密层次。并采用动态化隐藏加密方式来强化加密效果。测试结果表明：该方法在2个阶段的干扰测试之后，最终得出的加密延迟被控制在0.5s以下，说明在AES算法的辅助下，设计的教学数字化资源敏感数据库加密方法更为高效，针对性加密效果明显提升，创新意义和价值变大。

关键词：
AES算法
教学设计
数字化资源
水质工程
资源数据库
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信息化背景下,数字化资源对教育至关重要[1],尤其是水质工程学这个理论与实践并重的学科｡然而,网络技术发展也带来了数字化资源敏感数据库的安全问题[2]｡目前常见的目标式和定点式加密方法虽然能完成任务,但是缺乏针对性与稳定性,为此提出并验证了基于AES算法的水质工程学教学数字化资源敏感数据库加密方法｡所谓AES(AdvancedEncryptionStandard)算法是一种对称加密算法,通过迭代分组密码实现加密[3]｡结合水质工程学的特点,设置密钥与密文,并增设防护墙,以确保数据的加密存储和传输,极大地提高了数据的安全性,以期为今后的相关工作提供有益的参考和借鉴[4]｡

1、构建水质工程教学资源敏感数据库AES测算加密方法

1.1加密粒度选择及多阶加密层次建立一般情况下,数据库加密粒度的设定是为了更为快速､高效地对不同类型的数据进行处理与转换,为后续的关联加密奠定基础条件[5]｡针对水质工程教学,当前的加密结构分为文件级､记录级､字段级以及数据项级四种[6]｡文件级､记录级､字段级均是以预设的独立加密对象进行执行处理的,覆盖加密范围有限｡一般会将水质工程教学模块中的重点知识内容作为加密对象,并且每一条加密对象也都是固定的,需要逐条加密,逐条解密,较为繁琐｡

而数据项加密处理则是以日常教学中每个数据项作为加密对象加密范围十分庞大,此次选择动态化､可变性强的教学数据进行加密处理｡针对数据库的执行需求,设计对应的执行匹配层级,如图1所示:

图1多阶加密层次结构图示

结合图1,实现对多阶加密层次结构的设计与实践分析｡教学中的关键词语和字词转换为可识别模式,设定在初始的加密数据库之中,通过操作系统层和数据库管理内核层进行基础识别,再利用DBMS外层进行加密比对分析,以此来增加当前加密的复杂性与稳定性,实现基础测试条件的搭建｡

1.2构建水质工程学资源敏感数据库AES测算加密模型

先将当前与水质工程专业相关各类教学资源数据导入平台内部｡将敏感数据分类归纳,并提取出敏感数据的特征值,将其作为加密的引导目标,制定独立的密文,并制定公钥+私钥的数据库加密模式,如图2所示:

图2水质工程学资源敏感数据库加密模式图

按照上述设定的顺序进行加密处理,与此同时,结合教学资源的不断增加,可以结合设定的多阶加密层次,依据特征分类加密,结合AES算法,计算出此时的加密有限域,如下公式1所示:

公式1中:L表示加密有限域,λ表示加密范围,F表示密钥长度,T表示加密位,π表示轮加密区域｡结合当前测定,基本实现对加密域的确定｡为进一步完善模型的加密效果,还需要进行设定扩展加密,并构建模型的加密测算表达式,如下公式2所示:

公式2中:J(x)表示模型输出加密结果,ρ表示加密扩展范围,ℎ表示同态加密值,κ表示轮加密次数,r1和r2分别表示基础加密限域值和实际限域值,υ表示重叠加密均值｡

1.3动态化隐藏加密强化加密效果

动态化隐藏加密结合了动态分析和隐藏技术,以提高加密的安全性和难以破解性｡首先,可以结合AES算法,先在模型的加密结构之中建立一个动态化的隐藏加密矩阵,针对于水质工程学资源中较为重要的敏感数据进行隐藏标记,一旦出现了相关的知识与内容,动态化隐藏加密机制会立即捕捉该词条,并对当前的资源组合进行二次隐藏加密处理｡隐藏技术是指将加密算法或密钥隐藏在数据中,使得攻击者难以发现和攻击加密算法,有效地保护加密算法的机密性,并防止被轻易地破解或替换｡再加上动态化辅助处理,一定程度上可以增加加密等级,提升数据的机密性和完整性,防止未授权的访问和攻击｡

2、实验

结合AES算法,对水质工程学教学数字化资源敏感数据库加密方法的测定结果进行分析与验证｡选择H学校作为测试环境,该校的水质工程学教学作为辅助测试的目标对象｡

2.1实验准备

针对AES算法,搭建关联水质工程学教学数字化资源敏感数据库加密方法的测试环境｡将测试程序与云主机服务器相关联,配备高性能处理器以及对应的高速固态存储硬盘,便于后续的资源处理｡以Oracle数据库软件进行辅助处理,设置32位的操作程序,并在测试程序中部署一定数量的监测采集节点,节点用于数据和信息的获取,为后期的加密处理奠定基础条件｡随后,建立辅助测试环境,如图3所示:

图3辅助测试环境接入搭建图示

结合图3,实现对辅助测试环境的接入搭建｡在此基础之上,预设2组攻击指令,同时进行教学资源数据库加密辅助测定指标与参数设置表,如表1所示:

表1教学数据库加密辅助测定指标与参数表

结合表1,实现对教学数据库加密辅助测定指标与参数的设定｡结合水质工程的实际教学内容,在数据库中使用与之匹配的加密程序与数据存储结构,便于后期的传输和控制,完成测试环境的搭建｡

2.2实验过程及结果分析

首先,在数据库中针对水质工程专业教学知识的关键点,设定对应的敏感数据对应的关键词,转换为数据库中的可识别词条,一旦数据输入或者输出,数据库会自动识别提醒使用者,达到一定的加密效果｡随后,预先选定5组水质工程教学资源敏感数据,按照顺序传输到数据库之中｡过程中启动预期设定的干扰装置,先测定针对形成的干扰攻击,加密程序的执行响应时间,如下公式3所示:

公式3中:A表示加密程序的执行响应时间,∂表示同态加密均值,y表示加密频次,β表示密钥生成时间｡结合计算得出的加密程序的执行响应时间,可以基本获取加密处理的情况以及效果,继续进行传输,将数据存储到数据库之后,分类进行转换,结合AES算法,测定经过加密处理之后,针对5组敏感数据的传输,计算出数据加密延迟,如下公式4所示:

公式4中:P表示数据加密延迟,κ表示加密覆盖范围,δ表示数据转换差值,ι1和ι2分别表示单次教学资源量和综合教学资源输入量,D表示重复加密数据量｡结合当前测定,对结果做出比对分析,如下表2所示:

表2测试结果分析表

结合表2,得出以下测试结论:针对5组敏感数据的加密处理与传输,在经过2个阶段的干扰测试之后,最终得出的加密延迟被控制在0.5s以下,说明在AES算法的辅助下,设计的教学数字化资源敏感数据库加密方法更为高效,实用,针对性加密效果明显提升,创新意义和价值变大｡

3、结束语

总之,以上便是对基于AES算法的水质工程学教学数字化资源敏感数据库加密方法的分析与验证｡在不同的背景环境之下,结合水质工程学科自身实践性强的科学特点,使用AES算法展开深入分析和应用设计,多层级实现敏感数据的加密存储和传输,实现可持续加密处理,为水质工程学教学数字化资源的保护作出贡献｡

参考文献:

[1]杜云龙.基于区块链的交易数据库加密技术分析[J].信息系统工程,2023,(06):124-127.

[2]裴江艳.基于MD5数据库加密的企业档案信息数据安全存储方法[J].信息与电脑(理论版),2023,35(11):242-244.

[3]熊爱明,李明倩,刘芳.基于混沌映射的数据库信息隐私加密储存算法[J].吉林大学学报(信息科学版),2023,41(03):459-464.

[4]高永相,崔长杰,李宇航.嵌入式Linux系统SQLite数据库加密功能的移植和应用开发[J].工业控制计算机,2023,36(03):25-26+29.

[5]杜璞,张小艳.基于面向对象技术的数据库外层敏感信息加密系统设计[J].自动化与仪器仪表,2023(03):245-248+259.

[6]赵中军,杨阳,杨兴,等.基于AES加密算法的数据库透明加解密系统的设计与实现[J].通信技术,2023,56(03):377-382.

基金资助:2021年度吉林省住房与城乡建设职业教育教学指导委员会教学改革研究课题:应用型本科院校《水质工程学》课程思政改革和实践研究(课题编号:ZJHZW2021023); 《应用型人才培养视域下的环境影响评价课程教学改革与实践研究》:吉林建筑科技学院教育教学改革研究课题(编号:JY2021Z006);

文章来源:于艳,夏婷婷.基于AES算法的水质工程学教学数字化资源敏感数据库加密方法[J].网络安全技术与应用,2025,(02):27-29.