基于可信計(jì)算的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)云系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于可信計(jì)算的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)云系統(tǒng)，該安全防護(hù)云系統(tǒng)是在具有安全分級功能、可信安全配置功能等系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建一種基于可信的安全分級系統(tǒng)和基于最小樹的安全配置系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上配合安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)為信息的安全防護(hù)提供一個可信的計(jì)算環(huán)境。該可信防護(hù)云系統(tǒng)從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、安全分級開始，通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性值將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為4個不同的安全等級，構(gòu)建整體信任環(huán)境，利用高可信度的安全分級配置，保證信息安全防護(hù)的可信安全，確保數(shù)據(jù)不會被隨意獲取，在計(jì)算量和可信安全配置之間取得了很好的平衡。
【專利說明】
基于可信計(jì)算的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)云系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，具體涉及基于可信計(jì)算的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)云系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 云計(jì)算吸引了越來越多用戶，特別是企業(yè)用戶的青睞，通過云計(jì)算，企業(yè)用戶不需 要建立和維護(hù)自己的數(shù)據(jù)中心，而只需根據(jù)其自身業(yè)務(wù)負(fù)載需求快速申請和釋放云服務(wù)提 供商提供的各種資源，成功地將各大企業(yè)用戶從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與維護(hù)的巨大成本消耗中解 放出來，使其可以更加專注于自身核心業(yè)務(wù)的發(fā)展。云計(jì)算具有如此強(qiáng)大優(yōu)勢，但由于其特 有的虛擬化技術(shù)、數(shù)據(jù)托管和外包服務(wù)等一些特點(diǎn)，也迎來了前所未有的安全挑戰(zhàn)。首先表 現(xiàn)在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中安全問題，如拒絕服務(wù)攻擊、分布式拒絕服務(wù)攻擊在云平臺中有增無減，同 時云計(jì)算多租戶共享等特點(diǎn)也孕育出一些新的安全隱患，如側(cè)通道攻擊;雖然目前工業(yè)界 和學(xué)術(shù)界已經(jīng)有很多關(guān)于云安全的研宄，但對云內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)防護(hù)研宄還處于起步階段。
[0003] 有關(guān)可信計(jì)算的概念，在IS0/IEC 15408標(biāo)準(zhǔn)中給出了以下定義：一個可信的組 件、操作或過程的行為在任意操作條件下是可預(yù)測的，并能很好地抵抗應(yīng)用程序軟件、病毒 以及一定的物理干擾造成的破壞?？尚庞?jì)算的基本思路是在硬件平臺上引入安全芯片（可 信平臺模塊)來提高終端系統(tǒng)的安全性，也就是說在每個終端平臺上植入一個信任根，讓計(jì) 算機(jī)從BIOS到操作系統(tǒng)內(nèi)核層，再到應(yīng)用層都構(gòu)建信任關(guān)系；以此為基礎(chǔ)，擴(kuò)大到網(wǎng)絡(luò)上， 建立相應(yīng)的信任鏈，從而進(jìn)入計(jì)算機(jī)免疫時代。當(dāng)終端受到攻擊時，可實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)、自我 管理和自我恢復(fù)。
[0004] 可信計(jì)算技術(shù)提供基于硬件和加密的終端安全保護(hù)，對于云網(wǎng)絡(luò)而言，可以有效 保證不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在通信時的身份與狀態(tài)認(rèn)證，進(jìn)一步保證通信數(shù)據(jù)不會傳遞給惡意終 端，保障數(shù)據(jù)安全，是一種很好的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信安全的解決方案。不同的密碼算法，衍生了 不一樣的可信度安全系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于可信計(jì)算的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)云系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] 基于可信計(jì)算的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)云系統(tǒng)，其特征是，包括可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分 級系統(tǒng)、多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)和云服務(wù)系統(tǒng)，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全 分級系統(tǒng)通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性值將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為4個不同的安全等級，所述多級可 信安全防護(hù)配置系統(tǒng)根據(jù)可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)的分級結(jié)果，為不同安全等級的網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)之間的鏈路提供不同的安全加密服務(wù);所述網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，所述云服務(wù)系統(tǒng)為整個安全防護(hù)云系統(tǒng)提供云支撐；
[0008] (1)可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)包括關(guān)聯(lián)矩陣生成模塊、最小生成樹模塊、分級 模塊和更替模塊，通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性值將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為4個不同的安全等級，構(gòu)建 整體信任環(huán)境和可信數(shù)據(jù)平臺，所述可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分級系統(tǒng)為可信鏈的起點(diǎn)，所述可信 云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)、多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)和云服務(wù)系統(tǒng) 生成共同構(gòu)成可信鏈，上述各系統(tǒng)均設(shè)置有3G模塊和數(shù)據(jù)收發(fā)應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)通過3G模塊 進(jìn)行傳輸，3G模塊上電后，由所述可信數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行上電檢測：
[0009] a、關(guān)聯(lián)矩陣生成模塊：
[0010] 用G表示一個具有m個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)V和η條鏈路E的無向圖，其中 {Ei，E2，…En}，用一個m X η的關(guān)聯(lián)矩陣R表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)和鏈路的連接關(guān)系，矩陣R的一 行對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，R的一列表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與對應(yīng)邊的關(guān)聯(lián)屬性的值，R中每個 元素的值均為〇或1，其中〇代表鏈路與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不關(guān)聯(lián)，1代表鏈路與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)；
[0011] b.最小生成樹模塊：
[0012] 用（i，j)代表無向圖G中連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Vi與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Vj的鏈路，ω (Vi，Vj)代表此鏈 路的權(quán)重，若存在T為E的子集且為無循環(huán)圖，使得ω (T)最小，就將T稱為G的最小生成樹，則 G中最小生成樹總數(shù)t(G) =det(RRT)，其中det(.)代表行列式生成函數(shù)，；
[0013] c.分級模塊：
[0014] 由下式得到節(jié)點(diǎn)Vi的重要性值ri ，其中t(G)為由最小生成 樹計(jì)算模塊得到的最小生成樹總數(shù);k為關(guān)聯(lián)矩陣R中第i行非零元素的數(shù)量，Z是移除R的第 i行和第i行的非零元素所在列之后得到的新的矩陣，detUO代表Z的行列式;Γι的值越大， 即節(jié)點(diǎn)顯示出越高的重要性，當(dāng)η的值取1的時候，則表示1是該網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)， 一旦該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被破壞圖的連通性就會極大程度地被破壞，從而造成網(wǎng)絡(luò)通信中斷；按以 上方法分別計(jì)算所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性值，同時設(shè)定分級閾值!'13233，且1'1>了2>了3，如 果 Γι>Τ1，則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為重要節(jié)點(diǎn)，如果Τ1>Γι>Τ2,則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為次重 要節(jié)點(diǎn)，如果Τ2>η>Τ3，則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為中間節(jié)點(diǎn)，如果ri小于T3，則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 標(biāo)記為邊緣節(jié)點(diǎn)，并且將重要節(jié)點(diǎn)、次重要節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn)的安全等級分別記為 等級1、等級2、等級3和等級4;
[0015] d.更替模塊：
[0016] 每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量或者節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變化時，自動重新計(jì)算每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要 性值，并重新進(jìn)行安全分級和標(biāo)記；
[0017] (2)多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng):在安全等級相同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間，認(rèn)證進(jìn)行信息 收集的網(wǎng)絡(luò)中的硬件節(jié)點(diǎn)，判斷網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點(diǎn)可信度，建立所采集信息的信任關(guān)系，采用基 于網(wǎng)絡(luò)層的安全網(wǎng)際協(xié)議IPSec進(jìn)行信息交互，提供通道級的信息安全防護(hù)，IPSec協(xié)議將 密碼技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)層，提供點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌ò踩J(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、訪問控制、完整 性鑒別的安全服務(wù);不同安全等級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間采用工作在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議之上的應(yīng)用層協(xié) 議進(jìn)行信息交互，應(yīng)用層的安全以PKI系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用密碼技術(shù)確保信息文件傳輸、共享和 使用的安全；
[0018] (3)網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置，配合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全 分級系統(tǒng)共同構(gòu)建安全信任環(huán)境，其包括感知模塊和傳輸模塊：
[0019] 所述感知模塊通過在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)周圍部署大量無線傳感器實(shí)現(xiàn)，所述無線傳感器通 過接受網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無線信號，結(jié)合自身與其他無線傳感器位置關(guān)系，對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行定 位；
[0020] (4)云服務(wù)系統(tǒng)，包括云存儲模塊和云計(jì)算模塊；
[0021 ]所述云存儲模塊包括公有云存儲子模塊和私有云存儲子模塊，所述公有存儲云子 模塊主要存儲網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分級數(shù)據(jù)，其存儲內(nèi)容外界可進(jìn)行自由訪問，所述私有云存儲子模 塊主要存儲密匙和解密函數(shù)，只有通過身份驗(yàn)證的人員才能夠進(jìn)行訪問，在已建立的的安 全信任環(huán)境下進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全可信儲存和訪問；
[0022] 所述云計(jì)算模塊通過部署S0A服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，包括公有云計(jì)算子模塊和私有云計(jì)算 子模塊，所述公有云計(jì)算子模塊為可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)提供 計(jì)算支撐，所述私有云計(jì)算子模塊為多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)提供計(jì)算支撐，各類用戶 通過終端程序獲取云端數(shù)據(jù)；
[0023] 所述云服務(wù)系統(tǒng)還提供可信軟件系統(tǒng)，所述可信軟件系統(tǒng)為操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件 提供使用可信數(shù)據(jù)平臺的接口，同時對所述可信數(shù)據(jù)平臺后續(xù)軟件提供完整性度量，并對 不可控操作系統(tǒng)的特定行為進(jìn)行行為審計(jì)和分析;所述后續(xù)軟件包括核心加載軟件和不可 控操作系統(tǒng)軟件。
[0024] 優(yōu)選地，所述多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)具體來說采用以下的加密方式進(jìn)行加 密：
[0025] a.對于安全等級為nl的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)A和安全等級為n2的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)B，當(dāng)A要向B傳送信 息MES時，首先由A向B發(fā)送請求，B返回丨nl-n2丨個隨機(jī)數(shù)RD1，B保留RD1;
[0026] b.A用預(yù)先分配的密匙對每個RD1進(jìn)行數(shù)字簽名，并產(chǎn)生丨nl-n2丨個對應(yīng)的隨機(jī)數(shù) RD2;將RD1和RD2組成一個丨nl-n2丨X丨nl-n2丨階的矩陣，利用矩陣加密技術(shù)對信息MES進(jìn)行 加密，將加密結(jié)果發(fā)送到B;
[0027] c.B調(diào)用解密函數(shù)對加密后的信息進(jìn)行解密，得到RDV和信息MES，將RD1和RDV進(jìn) 行比較匹配，如果匹配成功則接收并保留MES，如果不一致則將MES返還A或者將其丟棄；
[0028] 所述網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的具體定位操作如下：
[0029] (1)以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑畫圓，落在圓內(nèi)的無線傳感器數(shù)量為η;
[0030] (2)第i個無線傳感器接受到該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信號強(qiáng)度對應(yīng)為qi，i = l，2,…，η;
[0031] (3)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置(x，y)如下：
[0032]
[0033]
[0034] 所述傳輸模塊用于將感知模塊的監(jiān)測結(jié)果傳輸?shù)皆品?wù)系統(tǒng)。
[0035] 本發(fā)明的有益效果為:提出了一種將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級和可信計(jì)算的核心加密技 術(shù)有機(jī)結(jié)合的安全防護(hù)云系統(tǒng)，使得不同安全等級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間可信度以及計(jì)算量能自 適應(yīng)調(diào)整;安全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)采用最小生成樹為基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn)重要性計(jì)算，能 較精確、計(jì)算量較小地計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性，并以此為依據(jù)對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行安全分 級;多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)對不同安全等級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信息傳遞采用不同的加 密策略，而且當(dāng)安全等級越級傳遞越高（丨nl_n2丨越大時），則加密矩陣的階數(shù)越大，加密安 全性就越好，而對于同級或者越級不大時，加密算法的計(jì)算量相應(yīng)降低，有較強(qiáng)的自適應(yīng) 性，在可信計(jì)算的復(fù)雜性和安全性之間取得了很好的平衡;設(shè)置網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測模塊，能夠及 時采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù);設(shè)置云服務(wù)模塊，能夠節(jié)約存儲空間，提高計(jì)算速度，節(jié)約時間成本。
【附圖說明】
[0036] 利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限 制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得 其它的附圖。
[0037] 圖1為基于可信計(jì)算的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)云系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0038]附圖標(biāo)記:可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)-10;多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)-20;網(wǎng) 絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)-30;云服務(wù)系統(tǒng)-40;關(guān)聯(lián)矩陣生成模塊-11;最小生成樹模塊-12;分級模 塊-13;更替模塊-14。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0040] 如圖1所示的基于可信計(jì)算的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)云系統(tǒng)，包括可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全 分級系統(tǒng)10、多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)20、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)30和云服務(wù)系統(tǒng)40,所述網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)10通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性值將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為4個不同的安全等 級，所述多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)20根據(jù)可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)10的分級結(jié)果， 為不同安全等級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)之間的鏈路提供不同的安全加密服務(wù);所述網(wǎng)絡(luò)安全 監(jiān)測系統(tǒng)30用于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，所述云服務(wù)系統(tǒng)40為整個安全防護(hù)云系統(tǒng)提供云支 撐。
[0041] (1)可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)10包括關(guān)聯(lián)矩陣生成模塊11、最小生成樹模塊 12、分級模塊13和更替模塊14,通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性值將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為4個不同的安 全等級，構(gòu)建整體信任環(huán)境和可信數(shù)據(jù)平臺，所述可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分級系統(tǒng)為可信鏈的起 點(diǎn)，所述可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)、多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)和 云服務(wù)系統(tǒng)生成共同構(gòu)成可信鏈，上述各系統(tǒng)均設(shè)置有3G模塊和數(shù)據(jù)收發(fā)應(yīng)用程序，數(shù)據(jù) 通過3G模塊進(jìn)行傳輸，3G模塊上電后，由所述可信數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行上電檢測：
[0042]本方法主要基于如下理論:通過移除待測節(jié)點(diǎn)來評估該節(jié)點(diǎn)在該網(wǎng)絡(luò)中的地位， 具體地說，如果待測節(jié)點(diǎn)被移除后，得到的新圖中生成樹的數(shù)目越少，那么該節(jié)點(diǎn)的重要性 值就越大。
[0043] a、關(guān)聯(lián)矩陣生成模塊11:
[0044]用G表示一個具有m個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)V和η條鏈路E的無向圖，其中 {Ei，E2，…En}，用一個m X η的關(guān)聯(lián)矩陣R表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)和鏈路的連接關(guān)系，矩陣R的一 行對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，R的一列表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與對應(yīng)邊的關(guān)聯(lián)屬性的值，R中每個 元素的值均為〇或1，其中〇代表鏈路與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不關(guān)聯(lián)，1代表鏈路與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián);例如， 如果R中第m行第η列的元素為1，則代表第m個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與第η條鏈路關(guān)聯(lián)；
[0045] b.最小生成樹模塊12:
[0046]用（i，j)代表無向圖G中連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Vi與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Vj的鏈路，ω (Vi，Vj)代表此鏈 路的權(quán)重，若存在T為E的子集且為無循環(huán)圖，使得ω (T)最小，就將T稱為G的最小生成樹，則 G中最小生成樹總數(shù)t(G) =det(RRT)，其中det(.)代表行列式生成函數(shù)，；
[0047] (^分級模塊以：
[0048] 由下式得到節(jié)點(diǎn)Vi的重要性值r
，其中t(G)為由最小生成 樹計(jì)算模塊得到的最小生成樹總數(shù);k為關(guān)聯(lián)矩陣R中第i行非零元素的數(shù)量，Z是移除R的第 i行和第i行的非零元素所在列之后得到的新的矩陣，detUO代表Z的行列式;Γι的值越大， 即節(jié)點(diǎn)顯示出越高的重要性，當(dāng)η的值取1的時候，則表示1是該網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)， 一旦該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被破壞圖的連通性就會極大程度地被破壞，從而造成網(wǎng)絡(luò)通信中斷；按以 上方法分別計(jì)算所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性值，同時設(shè)定分級閾值!'13233，且1'1>了2>了3，如 果 Γι>Τ1，則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為重要節(jié)點(diǎn)，如果Τ1>Γι>Τ2,則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為次重 要節(jié)點(diǎn)，如果Τ2>η>Τ3，則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為中間節(jié)點(diǎn)，如果ri小于T3，則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 標(biāo)記為邊緣節(jié)點(diǎn)，并且將重要節(jié)點(diǎn)、次重要節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn)的安全等級分別記為 等級1、等級2、等級3和等級4;
[0049] d.更替模塊14:
[0050] 每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量或者節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變化時，自動重新計(jì)算每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要 性值，并重新進(jìn)行安全分級和標(biāo)記；
[0051] (2)多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)20:在安全等級相同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間，認(rèn)證進(jìn)行信 息收集的網(wǎng)絡(luò)中的硬件節(jié)點(diǎn)，判斷網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點(diǎn)可信度，建立所采集信息的信任關(guān)系，采用 基于網(wǎng)絡(luò)層的安全網(wǎng)際協(xié)議IPSec進(jìn)行信息交互，提供通道級的信息安全防護(hù)，IPSec協(xié)議 將密碼技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)層，提供點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌ò踩J(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、訪問控制、完 整性鑒別的安全服務(wù);不同安全等級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間采用工作在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議之上的應(yīng)用層 協(xié)議進(jìn)行信息交互，應(yīng)用層的安全以PKI系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用密碼技術(shù)確保信息文件傳輸、共享 和使用的安全，構(gòu)建整體信任環(huán)境，具體來說采用以下的加密方式進(jìn)行加密：
[0052] a.對于安全等級為nl的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)A和安全等級為n2的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)B，當(dāng)A要向B傳送信 息MES時，首先由A向B發(fā)送請求，B返回丨nl-n2丨個隨機(jī)數(shù)RD1，B保留RD1;
[0053] b.A用預(yù)先分配的密匙對每個RD1進(jìn)行數(shù)字簽名，并產(chǎn)生丨nl-n2丨個對應(yīng)的隨機(jī)數(shù) RD2;將RD1和RD2組成一個丨nl-n2丨X丨nl-n2丨階的矩陣，利用矩陣加密技術(shù)對信息MES進(jìn)行 加密，將加密結(jié)果發(fā)送到B;由于nl和n2的取值范圍均為1-4,容易知對于不同安全等級的網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)來說，該矩陣最大為3X3階矩陣，最小為1X1矩陣，而對于安全等級相同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 來說，nl-n2 = 0，即不進(jìn)行矩陣加密的操作；當(dāng)安全等級越級傳遞級數(shù)越高，丨nl-n2丨就越 大，則加密矩陣的階數(shù)越大，加密安全性就越好，而對于同級或者越級不大時，加密算法的 計(jì)算量相應(yīng)降低，有較強(qiáng)的自適應(yīng)性。
[0054] c.B調(diào)用解密函數(shù)對加密后的信息進(jìn)行解密，得到RDV和信息MES，將RD1和RDV進(jìn) 行比較匹配，如果匹配成功則接收并保留MES，如果不一致則將MES返還A或者將其丟棄； [0055] (3)網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)30,用于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置，配合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安 全分級系統(tǒng)共同構(gòu)建安全信任環(huán)境，其包括感知模塊和傳輸模塊：
[0056]所述感知模塊通過在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)周圍部署大量無線傳感器實(shí)現(xiàn)，由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并不 知道自身位置，所述無線傳感器通過接受網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無線信號，結(jié)合自身與其他傳感器位置 關(guān)系，對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行定位；
[0057] (4)云服務(wù)系統(tǒng)40,包括云存儲模塊和云計(jì)算模塊：
[0058]所述云存儲模塊包括公有云存儲子模塊和私有云存儲子模塊，所述公有存儲云子 模塊主要存儲網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分級數(shù)據(jù)，其存儲內(nèi)容外界可進(jìn)行自由訪問，所述私有云存儲子模 塊主要存儲密匙和解密函數(shù)，只有通過身份驗(yàn)證的人員才能夠進(jìn)行訪問，在已建立的的安 全信任環(huán)境下進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全可信儲存和訪問；
[0059]所述云計(jì)算模塊通過部署S0A服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，包括公有云計(jì)算子模塊和私有云計(jì)算 子模塊，所述公有云計(jì)算子模塊為可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)提供 計(jì)算支撐，所述私有云計(jì)算子模塊為多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)提供計(jì)算支撐，各類用戶 通過終端程序獲取云端數(shù)據(jù)。
[0060]所述云服務(wù)系統(tǒng)還提供可信軟件系統(tǒng)，所述可信軟件系統(tǒng)為操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件 提供使用可信數(shù)據(jù)平臺的接口，同時對所述可信數(shù)據(jù)平臺后續(xù)軟件提供完整性度量，并對 不可控操作系統(tǒng)的特定行為進(jìn)行行為審計(jì)和分析;所述后續(xù)軟件包括核心加載軟件和不可 控操作系統(tǒng)軟件。
[0061 ]優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的具體定位操作如下：
[0062] (1)以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑畫圓，落在圓內(nèi)的無線傳感器數(shù)量為η;
[0063] (2)第i個無線傳感器接受到該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信號強(qiáng)度對應(yīng)為qi，i = l，2,…，η;
[0064] (3)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置(x，y)如下：
[0065]
[0066]
[0067]所述傳輸模塊用于將感知模塊的監(jiān)測結(jié)果傳輸?shù)皆品?wù)系統(tǒng)40。
[0068]在此實(shí)施例中：提出了一種將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級和可信計(jì)算的核心加密技術(shù)有機(jī) 結(jié)合的安全防護(hù)云系統(tǒng)，使得不同安全等級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間可信度以及計(jì)算量能自適應(yīng)調(diào) 整；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)10采用最小生成樹為基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn)重要性計(jì)算，能較精確、計(jì) 算量較小地計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性，并以此為依據(jù)對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行安全分級；多級可 信安全防護(hù)配置系統(tǒng)20對不同安全等級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信息傳遞采用不同的加密策略， 而且當(dāng)安全等級越級傳遞越高（丨nl-n2丨越大時），則加密矩陣的階數(shù)越大，加密安全性就越 好，而對于同級或者越級不大時，加密算法的計(jì)算量相應(yīng)降低，有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，在可信 計(jì)算的復(fù)雜性和安全性之間取得了很好的平衡;設(shè)置網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測模塊，能夠及時采集網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù);設(shè)置云服務(wù)模塊，能夠節(jié)約存儲空間，提高計(jì)算速度，節(jié)約時間成本。
[0069]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保 護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí) 質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于可信計(jì)算的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)云系統(tǒng)，其特征是，包括可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級 系統(tǒng)、多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)和云服務(wù)系統(tǒng)，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分 級系統(tǒng)通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性值將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為4個不同的安全等級，所述多級可信 安全防護(hù)配置系統(tǒng)根據(jù)可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)的分級結(jié)果，為不同安全等級的網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)之間的鏈路提供不同的安全加密服務(wù)，確保數(shù)據(jù)不會被隨意獲取，保證系統(tǒng) 的可信性;所述網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，所述云服務(wù)系統(tǒng)為整個安全防 護(hù)云系統(tǒng)提供云支撐； (1) 可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)包括關(guān)聯(lián)矩陣生成模塊、最小生成樹模塊、分級模塊 和更替模塊，通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性值將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為4個不同的安全等級，構(gòu)建整體 信任環(huán)境和可信數(shù)據(jù)平臺，所述可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分級系統(tǒng)為可信鏈的起點(diǎn)，所述可信云網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)、多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)和云服務(wù)系統(tǒng)生成 共同構(gòu)成可信鏈，上述各系統(tǒng)均設(shè)置有3G模塊和數(shù)據(jù)收發(fā)應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)通過3G模塊進(jìn)行 傳輸，3G模塊上電后，由所述可信數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行上電檢測： a. 關(guān)聯(lián)矩陣生成模塊： 用G表示一個具有m個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)V和η條鏈路E的無向圖，其中V= IV1,V2^VmhE=B1, E2，…Εη}，用一個mX η的關(guān)聯(lián)矩陣R表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)和鏈路的連接關(guān)系，矩陣R的一行對 應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，R的一列表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與對應(yīng)邊的關(guān)聯(lián)屬性的值，R中每個元素 的值均為〇或1，其中〇代表鏈路與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不關(guān)聯(lián)，1代表鏈路與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)； b. 最小生成樹模塊： 用（i，j)代表無向圖G中連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Vi與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Vj的鏈路，ω (Vi，Vj)代表此鏈路的 權(quán)重，若存在T為E的子集且為無循環(huán)圖，使得ω (T)最小，就將T稱為G的最小生成樹，則G中 最小生成樹總數(shù)t(G) =det(RRT)，其中det(.)代表行列式生成函數(shù)； c. 分級模塊： 由下式得到節(jié)點(diǎn)％的重要性，其中T(G)為由最小生成樹計(jì) 算模塊得到的最小生成樹總數(shù);k為關(guān)聯(lián)矩陣R中第i行非零元素的數(shù)量，Z是移除R的第i行 和第i行的非零元素所在列之后得到的新的矩陣，Clet(Z1)代表Z的行列式;^的值越大，即節(jié) 點(diǎn)顯示出越高的重要性，當(dāng)η的值取1的時候，則表示1是該網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，一旦 該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被破壞圖的連通性就會極大程度地被破壞，從而造成網(wǎng)絡(luò)通信中斷；按以上方 法分別計(jì)算所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性值，同時設(shè)定分級閾值TI、T2、T3，且TI > T2 > T3，如果ri >T1，則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為重要節(jié)點(diǎn)，如果Τ1>Γι>Τ2,則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為次重要節(jié) 點(diǎn)，如果T2>η>T3，則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為中間節(jié)點(diǎn)，如果ri小于T3，則將該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記 為邊緣節(jié)點(diǎn)，并且將重要節(jié)點(diǎn)、次重要節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn)的安全等級分別記為等級 1、等級2、等級3和等級4; d. 更替模塊： 每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量或者節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變化時，自動重新計(jì)算每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性 值，并重新進(jìn)行安全分級和標(biāo)記； (2) 多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng):在安全等級相同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間，認(rèn)證進(jìn)行信息收集 的網(wǎng)絡(luò)中的硬件節(jié)點(diǎn)，判斷網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點(diǎn)可信度，建立所采集信息的信任關(guān)系，采用基于網(wǎng) 絡(luò)層的安全網(wǎng)際協(xié)議IPSec進(jìn)行信息交互，提供通道級的信息安全防護(hù)，IPSec協(xié)議將密碼 技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)層，提供點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌ò踩J(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、訪問控制、完整性鑒 別的安全服務(wù);不同安全等級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間采用工作在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議之上的應(yīng)用層協(xié)議進(jìn) 行信息交互，應(yīng)用層的安全以PKI系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用密碼技術(shù)確保信息文件傳輸、共享和使用 的安全，確保數(shù)據(jù)不會被隨意獲??； (3) 網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置，配合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級 系統(tǒng)共同構(gòu)建安全信任環(huán)境，其包括感知模塊和傳輸模塊： 所述感知模塊通過在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)周圍部署大量無線傳感器實(shí)現(xiàn)，所述無線傳感器通過接 受網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無線信號，結(jié)合自身與其他無線傳感器位置關(guān)系，對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行定位； (4) 云服務(wù)系統(tǒng)，包括云存儲模塊和云計(jì)算模塊； 所述云存儲模塊包括公有云存儲子模塊和私有云存儲子模塊，所述公有存儲云子模塊 主要存儲網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分級數(shù)據(jù)，其存儲內(nèi)容外界可進(jìn)行自由訪問，所述私有云存儲子模塊主 要存儲密匙和解密函數(shù)，只有通過身份驗(yàn)證的人員才能夠進(jìn)行訪問，在已建立的的安全信 任環(huán)境下進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全可信儲存和訪問； 所述云計(jì)算模塊通過部署SOA服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，包括公有云計(jì)算子模塊和私有云計(jì)算子模 塊，所述公有云計(jì)算子模塊為可信云網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全分級系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)提供計(jì)算 支撐，所述私有云計(jì)算子模塊為多級可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)提供計(jì)算支撐，各類用戶通過 終端程序獲取云端數(shù)據(jù)； 所述云服務(wù)系統(tǒng)還提供可信軟件系統(tǒng)，所述可信軟件系統(tǒng)為操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件提供 使用可信數(shù)據(jù)平臺的接口，同時對所述可信數(shù)據(jù)平臺后續(xù)軟件提供完整性度量，并對不可 控操作系統(tǒng)的特定行為進(jìn)行行為審計(jì)和分析;所述后續(xù)軟件包括核心加載軟件和不可控操 作系統(tǒng)軟件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可信計(jì)算的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)云系統(tǒng)，其特征是，所述多級 可信安全防護(hù)配置系統(tǒng)具體來說采用以下的加密方式進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)不會被隨意獲 ?。?a.對于安全等級為nl的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)A和安全等級為n2的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)B，當(dāng)A要向B傳送信息 MES時，首先由A向B發(fā)送請求，B返回丨nl-n2丨個隨機(jī)數(shù)RDl，B保留RDl; b .A用預(yù)先分配的密匙對每個RDl進(jìn)行數(shù)字簽名，并產(chǎn)生丨nl-n2丨個對應(yīng)的隨機(jī)數(shù)RD2; 將RDl和RD2組成一個丨nl-n2丨X丨nl-n2丨階的矩陣，利用矩陣加密技術(shù)對信息MES進(jìn)行加密， 將加密結(jié)果發(fā)送到B; c. B調(diào)用解密函數(shù)對加密后的信息進(jìn)行解密，得到RD1'和信息MES，將RD1和RD1'進(jìn)行比 較匹配，如果匹配成功則接收并保留MES，如果不一致則將MES返還A或者將其丟棄； 所述網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的具體定位操作如下： (1) 以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為圓心，r為半徑畫圓，落在圓內(nèi)的無線傳感器數(shù)量為η; (2) 第i個無線傳感器接受到該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信號強(qiáng)度對應(yīng)為qi，i = l，2,…，η; (3) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置(x，y)如下：所述傳輸模塊用于將感知模塊的監(jiān)測結(jié)果傳輸?shù)皆品?wù)系統(tǒng)。
【文檔編號】H04L29/06GK105933361SQ201610550782
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月13日
【發(fā)明人】陳祖斌, 謝銘, 胡繼軍, 翁小云, 袁勇, 鄧戈鋒, 莫英紅, 謝菁, 張鵬, 唐玲麗, 黃連月, 鄭俊明, 蘇宇琦, 謝朋宇, 宋駿豪
【申請人】何鐘柱