随着移动互联网和多媒体技术的快速发展,网络带宽不断提升,流量资费也不断下降,大量的多媒体存储需求转移到了云端。而图像作为日常生活中最主要的信息载体,越来越多的用户选择将图像在公有云中存储。在暴露程度较高的公有云环境下,传输、存储等过程中用户图像内容隐私的安全性,是发展公有云存储道路中无法避免的重要问题之一。图像加密是解决信息泄露的主要办法,而JPEG作为当前网络中最流行的数字图像格式之一,所以针对JPEG数字图像加密技术的研究是一个至关重要的话题。通过对传统数据加密技术和现有常用数字图像加密模型的理论分析和研究,归纳出现有加密方案存在密钥相关性低、未加密图像关键属性、密文文件大小增加、时间开销较大等缺陷,不满足当前公有云环境下的大规模应用。提出了一种基于内容关联的JPEG数字图像加密算法,有效解决了以上各种缺陷。根据JPEG图像格式特殊的数据结构,基于JPEG数据流将文件数据划分为元数据属性、一级解码令牌和二级解码令牌等关键内容部分以及压缩数据部分。而为降低密钥文件的冗余,设计了包含字节偏移和位偏移的密钥单元格式。算法加密过程分为两部分,一是对关键数据解析定位关联形成密钥单元序列,二是对压缩数据进行随机关联形成密钥单元序列。最后由若干单元序列组合成密钥文件,源文件数据流在无关数据回填后形成密文。为验证基于内容关联的JPEG数字图像加密算法的各种优越特性,针对算法各项性能进行了详尽的理论分析和实验测试。实验和测试结果表明,基于内容关联的JPEG数字图像加密算法在加密效果、安全性、文件大小一致性和时间开销上具有良好的特性。