网络高效安全数据传输方法设计

2．2 构造哈夫曼编码表
获得一个文件的哈夫曼编码表是该文件获得压缩与解压的关键。设某个文件中含有q种字符S1，S2，…，Sq，并且统计出每种字符在文件中出现的概率分别为p(S1)，p(S2)，…，p(Sq)，则编码的具体方法如下：
(1)将q个信源符号按概率大小递减排列p(S1)≥p(S2)≥…≥p(Sq)；
(2)用字符‘O’和‘1’分别代表概率最小的2个信源符号，并将这2个概率最小的信源符号合并成1个信源符号，从而得到只包含q-1个符号的新信源，称为缩减信源S1；
(3)把缩减信源S1的符号仍按概率大小递减次序排列，再将其最后两个概率最小的信源符号分别用字符‘O’和‘1’表示，并且合并成一个符号，这样又形成了q-2个信源符号的缩减信源S2；
(4)依次继续下去，直至信源最后只剩下两个信源符号为止，将这最后两个信源符号分别用字符‘O’和‘1’表示；
(5)然后从最后一级缩减信源开始，进行回推就得到每种字符所对应的由字符‘O’和‘1’组成的字符串序列，不妨将其称为伪码字。
这样，就为需要压缩的文件建立了一个一一映射f：Si→ci=1，2，…，q。式中：Si代表不同的字符，ci代表对应字符Si的伪码字。
为了将伪码字变成真正的码字，又必须建立一个映射g：ci→ω，i=1，2，…，q。式中：ci代表不同的字符，(ωi代表对应字符ci的码字。该映射g 的功能是将由字符串组成的伪码字变成二进制数，比如g(010110)=(010110)2=(22)10。从而g[f(Si)]，i=1，2，…，q，就是构造的哈夫曼编码表。
2．3 文件压缩过程
每从文件中读出一个字符char，用查哈夫曼编码表的方式得到对应的码字，然后用这个码字替换相应的字符g[f(char)]。当文件中的所有字符都经过了码字替换，则得到一个比原文件要小的压缩文件。文件之所以能够被压缩，是因为每个字符都占8个二进制位的空间。然而，通过码字替换相应的字符后，有的码字比相应的字符的码长要短，有的码字比相应的字符的码长要长，但文件在被压缩后总的长度比原来要短。
2．4 文件解压过程
文件的解压过程是文件的压缩过程的逆过程，即将一个压缩文件还原成它的本来面目。因为一个压缩文件是不能够直接使用的，只有被解压后才能使用。一个被压缩的文件如果不能被解压，则这种压缩是毫无意义的。
哈夫曼编码是即时码，只要得到码字c，则经查哈夫曼编码表得到相应字符f-1(g-1(c))，用这个字符替换相应的码字就是还原的过程。因此，每从压缩文件中读出一个码字，就从哈夫曼编码表查得相应的字符替换，当文件中所有的码字被替换掉，这个解压过程也就完成了。

3 高效网络安全传输方法设计
一个高效的数据传输系统必须保证数据在传输中的安全和可靠，包括信息的保密性、完整性，同时在实现数据传输中占用更少的资源。所以数据加密传输的方案中应包括对发送端数据的有效加密、密钥的分配、传输数据的压缩。下面主要从信息的压缩、保密性几个方面来考虑数据加密传输系统中的加密方案。
从哈夫曼编码压缩的过程可以看出，经过该方法压缩的数据必须使用压缩形成的哈夫曼编码树才能解压缩。对于不同的源文件，由于文件内容的不同，形成的哈夫曼编码树不同。数据传输的过程中需要同时传输压缩数据包和相应的哈夫曼编码树结构。相对于压缩数据包，哈夫曼编码树的节点数大大小于数据文件的数据量，如果只对哈夫曼编码树进行加密，加密和解密需要处理的数据量将大大减少，对于不对称加密算法无法处理大量数据的限制也可被克服。在数据传输中需要传输的数据量比压缩之前需要传输的数据量大大降低，可以节省大量的网络资源。在大规模的数据安全传输中，可以提高数据传输的效率和安全性。
在信息的保密性方面选择RSA作为哈夫曼编码加密传输系统中传输信息的加密算法，采用公钥加密来发送哈夫曼编码。
具体的数据传输实现的框架如图1所示。


安全数据传输的各个模块的功能如下：
对需要传输的明文数据进行哈夫曼压缩，压缩完成后产生哈夫曼编码树的代码集合；用哈夫曼代码集合对原明文代码集合进行压缩转换；对哈夫曼代码集合进行RSA算法的公钥加密；传输加密后的哈夫曼代码集合和压缩代码集合；接收端收到数据后，使用私钥解密哈夫曼
代码集合；使用哈夫曼代码集合接压缩形成解压文件。

4 结语
在数据安全传输过程中，通过对哈夫曼压缩后的明文数据进行改进的加密，克服了非对称加密算法加密大数据量文件的缺点，保持了非对称加密的安全性。通过压缩减少了数据传输的数据量，节省了网络带宽的开销，提高了数据传输的效率。这种方法非常适合大量的数据进行互联网络安全传输。此种方法只有在明文文件中数据的种类及出现的概率都完全相同的极端情况下，数据的传输效率才会降到最低。

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/156856.htm