多模态异构网络数据安全存储方法研究

引言：

多模态异构网络数据涵盖了多种类型的信息，如文本、图像、视频、音频等，这些数据往往来源于不同的数据源和设备，具有不同的结构和特征。云计算环境下，这些多模态异构数据需要被高效、安全地存储和处理，以满足日益增长的数据需求和应用场景。

1. 多模态异构网络数据安全存储面临的挑战

1.1 数据多样性带来的防护复杂度

多模态异构网络数据涉及文本、图像、音频、视频等多种类别，各数据类型在结构、格式和特征上差异明显，使得其加密过程面临较大挑战，文本加密需兼顾强度与解密后语义的完整性，图像数据既要确保视觉信息安全，又要防止过度加密降低后续处理效率，音频和视频数据因量大且对实时性要求高，加密算法的选择与优化面临更高难度。

此外，不同模态数据的应用场景、敏感程度和访问主体存在差异，使得访问控制策略需具备差异化。例如：医疗领域的图像数据，必须严格限制访问权限以保护患者隐私，而公共领域的文本数据可适度放宽访问限制，如何为各类数据制定精确、高效的访问控制策略，防止因权限划分失误引发安全风险，这进一步增加了多模态异构网络数据安全存储的防护复杂性。

1.2 海量数据存储的扩展性风险

传统存储架构大多采用集中式的设计模式，在面对大规模多模态数据时，数据读写与并发处理易受硬件资源制约，无法满足海量数据高效存储与快速访问的要求，形成突出的性能瓶颈，当视频、图像等大容量数据集中涌入时，存储系统的响应延迟大幅上升，甚至导致数据处理堵塞。

传统架构中的存储节点相互依赖程度较高，若核心存储节点出现故障，容易导致单点故障，不仅会造成该节点存储的数据暂时或永久丢失，还会通过数据交互链路影响整个存储系统的正常运转，导致数据服务中断，进而加剧海量数据存储的安全风险与扩展压力。

2. 多模态异构网络数据安全存储方法

2.1 多模态异构网络的部署

架构设计采用“分布式 + 分层存储”融合模式，依据文本、图像、音频、视频等不同模态数据的容量大小、访问频次和安全级别，划分出核心存储层、缓冲存储层和备份存储层，核心层采用高可靠分布式文件系统存储敏感数据，缓冲层通过边缘节点部署缓存服务器提高高频访问数据读写效率，备份层通过异地灾备节点开展全量数据冗余存储，同时搭建各层间的动态数据迁移通道，依据数据生命周期管理策略自动使数据在不同层级流转，防止单一存储层过载引发安全风险。

针对节点协同问题，运用区块链技术搭建去中心化的节点信任机制，每个存储节点均作为区块链节点参与数据哈希值核对和存储日志上链，保证数据在跨节点传输与存储期间不被篡改，同时借助联邦学习架构实现节点间“数据不动模型动”，降低原始敏感数据的跨节点传输量，进而降低数据泄露风险。如图 1 所示 [1]。

2.2 多模态异构网络的私有云存储架构

采用“基础设施层 - 存储管理层 - 数据服务层”的三级模式：基础设施层依托本地服务器集群、存储阵列和边缘计算节点构建硬件基础，利用虚拟化技术将异构硬件资源汇聚成资源池，针对不同模态数据实施弹性存储资源分配，如为大容量视频数据配置高 IOPS 的 SSD 存储池，为低访问频率的文本归档数据配置低成本的HDD 存储池。

存储管理层作为核心环节，整合了多模态数据适配模块与安全管控模块，适配模块借助格式转换与元数据标准化操作，实现文本、图像、音频、视频等不同类型数据的统一接入及管理，安全管控模块内设分布式存储加密、数据分片及冗余备份机制，依据模态特性将原始数据分割为多个加密片段并存储在不同物理节点，同时利用 RAID6 技术和异地容灾备份确保数据可用，避免因单点故障造成数据丢失。

数据服务层为用户与应用提供可靠的数据访问接口，整合多维度身份认证和基于属性的访问控制策略，依据用户角色、数据敏感程度和访问场景灵活分配数据操作权限。例如：仅准许医疗人员在授权终端查看特定患者的影像数据，同时借助访问日志审计系统实时监控数据的读写情况，及时发现异常访问操作[2]

2.3 基于匿名广播加密的数据加密算法

在设计密钥体系时，系统公钥和对应接收群体的私钥片段由可信密钥中心生成，私钥片段经分布式节点分发，规避单一密钥泄露造成的整体安全隐患，同时为每个接收节点赋予唯一匿名标识，使加密端只需利用系统公钥对多模态数据进行一次加密，就能实现向特定群体的广播式加密，不必针对不同节点逐个生成加密密文，极大降低文本、图像、音频、视频等多类型数据批量加密时的运算成本。

此外，为适配多模态数据的特性，算法针对不同模态数据容量与敏感程度的差异加以优化，针对小容量且高敏感的文本数据运用“细粒度匿名加密”，在加密过程中嵌入数据脱敏标识，确保解密后数据所关联的用户身份实现隐匿。针对大容量、低敏感特性的视频、图像数据，采用“分段匿名加密+ 哈希校验”

策略，先将数据分割成固定大小的片段，再分别进行加密，各片段带有独立的匿名解密标识与哈希值，既能提高加密效率，又可利用哈希校验防止数据传输或存储时被篡改。

图1 多模态异构网络部署结构图

结论：

综上所述，本研究以多模态异构网络数据“安全存储 - 高效利用 - 弹性扩展”的协同需求为核心，通过系统调研与技术验证，完成了多模态异构网络数据安全存储方法的体系化研究。未来研究可围绕边缘- 云端协同加密协议优化、基于智能合约的自动化灾备机制展开，进一步完善多模态异构网络数据安全存储体系，为数字经济关键领域的数据安全保障提供更坚实的技术支撑。

参考文献：

[1] 李晓静 , 杨秀杰 . 云计算环境下多模态异构网络数据安全存储方法 [J]. 现代电子技术 ,2025,48(6):63-67

[2] 叶惠仙 . 移动边缘计算中的多层区块链网络数据防篡改方法研究 [J]. 成都工业学院学报 ,2025,28(3):44-49

全部作者名：作者姓名：李晨 ；性别：男 ； 出生年月：1996.06.02 ；籍贯： 北京民族：汉 ；最高学历：本科 ；目前职称：；研究方向：计算机科学与技术