網絡高效安全數據傳輸方法設計
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2．2 構造哈夫曼編碼表
獲得一個文件的哈夫曼編碼表是該文件獲得壓縮與解壓的關鍵。設某個文件中含有q種字符S1，S2，…，Sq，并且統計出每種字符在文件中出現的概率分別為p(S1)，p(S2)，…，p(Sq)，則編碼的具體方法如下：
(1)將q個信源符號按概率大小遞減排列p(S1)≥p(S2)≥…≥p(Sq)；
(2)用字符‘O’和‘1’分別代表概率最小的2個信源符號，并將這2個概率最小的信源符號合并成1個信源符號，從而得到只包含q-1個符號的新信源，稱為縮減信源S1；
(3)把縮減信源S1的符號仍按概率大小遞減次序排列，再將其最后兩個概率最小的信源符號分別用字符‘O’和‘1’表示，并且合并成一個符號，這樣又形成了q-2個信源符號的縮減信源S2；
(4)依次繼續(xù)下去，直至信源最后只剩下兩個信源符號為止，將這最后兩個信源符號分別用字符‘O’和‘1’表示；
(5)然后從最后一級縮減信源開始，進行回推就得到每種字符所對應的由字符‘O’和‘1’組成的字符串序列，不妨將其稱為偽碼字。
這樣，就為需要壓縮的文件建立了一個一一映射f：Si→ci=1，2，…，q。式中：Si代表不同的字符，ci代表對應字符Si的偽碼字。
為了將偽碼字變成真正的碼字，又必須建立一個映射g：ci→ω，i=1，2，…，q。式中：ci代表不同的字符，(ωi代表對應字符ci的碼字。該映射g 的功能是將由字符串組成的偽碼字變成二進制數，比如g(010110)=(010110)2=(22)10。從而g[f(Si)]，i=1，2，…，q，就是構造的哈夫曼編碼表。
2．3 文件壓縮過程
每從文件中讀出一個字符char，用查哈夫曼編碼表的方式得到對應的碼字，然后用這個碼字替換相應的字符g[f(char)]。當文件中的所有字符都經過了碼字替換，則得到一個比原文件要小的壓縮文件。文件之所以能夠被壓縮，是因為每個字符都占8個二進制位的空間。然而，通過碼字替換相應的字符后，有的碼字比相應的字符的碼長要短，有的碼字比相應的字符的碼長要長，但文件在被壓縮后總的長度比原來要短。
2．4 文件解壓過程
文件的解壓過程是文件的壓縮過程的逆過程，即將一個壓縮文件還原成它的本來面目。因為一個壓縮文件是不能夠直接使用的，只有被解壓后才能使用。一個被壓縮的文件如果不能被解壓，則這種壓縮是毫無意義的。
哈夫曼編碼是即時碼，只要得到碼字c，則經查哈夫曼編碼表得到相應字符f-1(g-1(c))，用這個字符替換相應的碼字就是還原的過程。因此，每從壓縮文件中讀出一個碼字，就從哈夫曼編碼表查得相應的字符替換，當文件中所有的碼字被替換掉，這個解壓過程也就完成了。
3 高效網絡安全傳輸方法設計
一個高效的數據傳輸系統必須保證數據在傳輸中的安全和可靠，包括信息的保密性、完整性，同時在實現數據傳輸中占用更少的資源。所以數據加密傳輸的方案中應包括對發(fā)送端數據的有效加密、密鑰的分配、傳輸數據的壓縮。下面主要從信息的壓縮、保密性幾個方面來考慮數據加密傳輸系統中的加密方案。
從哈夫曼編碼壓縮的過程可以看出，經過該方法壓縮的數據必須使用壓縮形成的哈夫曼編碼樹才能解壓縮。對于不同的源文件，由于文件內容的不同，形成的哈夫曼編碼樹不同。數據傳輸的過程中需要同時傳輸壓縮數據包和相應的哈夫曼編碼樹結構。相對于壓縮數據包，哈夫曼編碼樹的節(jié)點數大大小于數據文件的數據量，如果只對哈夫曼編碼樹進行加密，加密和解密需要處理的數據量將大大減少，對于不對稱加密算法無法處理大量數據的限制也可被克服。在數據傳輸中需要傳輸的數據量比壓縮之前需要傳輸的數據量大大降低，可以節(jié)省大量的網絡資源。在大規(guī)模的數據安全傳輸中，可以提高數據傳輸的效率和安全性。
在信息的保密性方面選擇RSA作為哈夫曼編碼加密傳輸系統中傳輸信息的加密算法，采用公鑰加密來發(fā)送哈夫曼編碼。
具體的數據傳輸實現的框架如圖1所示。
安全數據傳輸的各個模塊的功能如下：
對需要傳輸的明文數據進行哈夫曼壓縮，壓縮完成后產生哈夫曼編碼樹的代碼集合；用哈夫曼代碼集合對原明文代碼集合進行壓縮轉換；對哈夫曼代碼集合進行RSA算法的公鑰加密；傳輸加密后的哈夫曼代碼集合和壓縮代碼集合；接收端收到數據后，使用私鑰解密哈夫曼
代碼集合；使用哈夫曼代碼集合接壓縮形成解壓文件。
4 結語
在數據安全傳輸過程中，通過對哈夫曼壓縮后的明文數據進行改進的加密，克服了非對稱加密算法加密大數據量文件的缺點，保持了非對稱加密的安全性。通過壓縮減少了數據傳輸的數據量，節(jié)省了網絡帶寬的開銷，提高了數據傳輸的效率。這種方法非常適合大量的數據進行互聯網絡安全傳輸。此種方法只有在明文文件中數據的種類及出現的概率都完全相同的極端情況下，數據的傳輸效率才會降到最低。
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/156856.htm
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