基于数据编码的数据安全传输方法

技术领域

本发明涉及数据信息传输技术领域，具体涉及基于数据编码的数据安全传输方法。

背景技术

随着时代的发展，大数据技术及其应用蓬勃发展，并且大数据也在加速从互联网向更多的领域渗透，与此同时数据安全传输也威胁到各个行业领域，而保证数据安全传输的关键措施就是对数据进行加密。

现有的加密方法一般是基于DES加密算法，由于DES的加密单位仅有64位二进制，而且其中某些位还要用于奇偶校验和其它通讯开销，有效密钥只有56位，这对于数据传输来说太小，同时各次迭代中所使用的密钥是递推产生的，这种方式会使子密钥之间相关性较高，会使密码体制的安全性较低，进而数据传输的安全性也较低。

发明内容

本发明提供基于数据编码的数据安全传输方法，用于解决现有密码体制的安全性较低的问题，所采用的技术方案具体如下：

第一方面，本发明一个实施例提供了基于数据编码的数据安全传输方法包括以下步骤：

获取目标明文；

利用DES算法，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥；

对所述各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值；

根据相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的相似系数；判断所述相似系数是否大于预设相似阈值，若是，将对应轮次压缩置换得到的子密钥筛选出来；

根据所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后的相似系数以及筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的信源符号类型的数量，得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数；

根据所述调整次数和所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率，对筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行调整；根据所述调整之后的各轮压缩置换对应的子密钥，对所述目标明文进行加密。

有益效果：本发明将相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值作为得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的相似系数的依据；之后对目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行筛选，将筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后的相似系数以及筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥中信源符号类型的数量作为得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数的依据；将调整次数和筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥中各类信源符号的概率作为对筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行调整的依据；将调整之后的各轮压缩置换对应的子密钥作为对目标明文进行加密的依据；本发明能降低相邻轮压缩置换对应的子密钥之间的相关性，增强密码体制的安全性较低，进而增强数据传输的安全性。

优选的，对所述各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值的方法，包括：

利用算术编码对所述目标明文进行编码，得到目标明文对应的算术编码结果；利用算术编码对所述各轮压缩置换对应的子密钥进行编码，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥对应的算术编码结果；

利用Logistic映射作为混沌系统，对所述各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后的结果序列；

计算所述结果序列中相邻两个参数之间差值的绝对值，将所述结果序列中相邻两个参数之间差值的最大绝对值记为目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值。

优选的，根据相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的相似系数的方法，包括：

根据相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值，计算得到目标明文对应的相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值之间的相似度；

根据所述相似度，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的相似系数。

优选的，根据如下公式计算目标明文对应的相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值之间的相似度：

其中，S

优选的，根据所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后的相似系数以及筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的信源符号类型的数量，得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数的方法，包括：

获取所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的信源符号类型的数量；

将所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的信源符号类型的数量与对应的所述相似系数相乘，将所述相乘的结果进行取整，将所述取整后的结果记为所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数。

优选的，根据所述调整次数和所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率，对筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行调整；根据所述调整之后的各轮压缩置换对应的子密钥，对所述目标明文进行加密的方法，包括：

获取所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率；

将所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率按照从大到小的顺序排列，得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的概率序列；

将所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的概率序列中第一个参数对应的信源符号的概率值与对应的概率序列中最后一个参数对应的信源符号的概率值进行交换，并将交换之后的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的概率序列按照从大到小的顺序排列，得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的第一次交换概率序列；

将所述第一次交换概率序列中的第一个参数对应的信源符号的概率值与对应的第一次交换概率序列中倒数第二个参数对应的信源符号的概率值进行交换，并将交换之后的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的概率序列按照从大到小的顺序排列，得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的第二次交换概率序列；以此类推，直到交换的次数与对应的所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数相同时停止交换，并得到最后一次交换之后筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率；所述交换只交换概率值不交换信源符号；

根据所述最后一次交换之后筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率，得到所述交换之后的各轮压缩置换对应的子密钥，之后依据交换之后的各轮压缩置换对应的子密钥以及DES算法的加密过程，对目标明文进行加密。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明基于数据编码的数据安全传输方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本发明实施例保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学技术语与属于本发明的技术人员通常理解的含义相同。

本实施例提供了基于数据编码的数据安全传输方法，详细说明如下：

如图1所示，该基于数据编码的数据安全传输方法，包括以下步骤：

步骤S001，获取目标明文。

本实施例中，DES算法的子密钥是递推产生的，相关性较强，密码体制的安全性较低，因此数据传输的安全性也较低，因此本实施例利用混沌系统的初值敏感性增加子密钥间的不确定性以及降低子密钥之间的相关性，增强密码体制的安全性，进而增强数据传输的安全性。

DES算法的入口参数有三个：key,data，mode；其中key为8个字节，共64位，是DES算法的工作密钥，其中有8位作为校验位，因此实际密钥为56位；Data也为8个字节，64位，是要被加密或解密的数据；mode为DES的工作方式，有两种：加密和解密。DES是一个分组密码算法，明文和密文长度均为64bit；DES的加解密算法相同，只是解密子密钥与加密子密钥的使用顺序相反。

本实施例中，获取待加密数据，按照64bit的长度对待加密数据进行分组，得到待加密数据对应的各目标明文。

步骤S002，利用DES算法，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥。

本实施例中，DES算法使用64位的密钥key将64位的明文输入块变为64位的密文输出块,但DES算法规定，有8位是奇偶校验位，不参与DES运算，因此实际可用位数便只有56位，并把输出块分为C0、D0两部分，每部分均为28位，前28位为C0，后28位为D0；然后分别进行第1次循环左移，得到C1、D1，将C1(28位)、D1(28位)合并得到56位，再经过缩小选择换位2，从而便得到了子密钥K0(48位)，依此类推，经过16轮的压缩置换便可得到K1、K2、......、K15，不过需要注意的是，16次循环左移对应的左移位数要依据规则进行。

本实施例中，通过上述过程可以得到各目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥(48位)。

步骤S003，对所述各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值。

本实施例中，通过对各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值；将特征值作为后续得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的相似系数的依据。

本实施例中，利用算术编码对各目标明文进行编码，得到各目标明文对应的在(0.1)范围内的一个区间，获得所述区间的中点值，将所述中点値记为各目标明文对应的算术编码结果；按照上述得到各目标明文对应的算术编码结果的过程，得到各目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥对应的算术编码结果。

本实施例中，算术编码为现有技术因此本实施例不做具体描述；作为其它的实施方式，也可以将得到的各目标明文对应的在(0.1)范围内的一个区间中的任意值作为各目标明文对应的算术编码结果。

本实施例中，选择Logistic映射作为混沌系统，对各目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代；Logistic的映射关系如下所示：

其中，X

本实施例中，通过对各目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代，得到各目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后的结果序列；Logistic映射得到的序列是非周期且不收敛的，且具有对初值非常敏感的性质，即输入初值的微小差异可以导致输出的巨大差别；计算所述结果序列中相邻两个参数之间差值的绝对值，将所述结果序列中相邻两个参数之间差值的最大绝对值记为各目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值。本实施例中，迭代次数需要根据实际情况设置。

步骤S004，根据相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的相似系数；判断所述相似系数是否大于预设相似阈值，若是，将对应轮次压缩置换得到的子密钥筛选出来。

本实施例中，通过对相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值进行分析，得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的相似系数；之后判断所述相似系数是否大于预设相似阈值，若是，将对应轮次压缩置换得到的子密钥筛选出来；将筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥作为后续得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数的依据。

本实施例中，根据各目标明文对应的相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值，计算得到各目标明文对应的相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后的对应特征值之间的相似度；根据如下公式计算各目标明文对应的相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值之间的相似度：

其中，S

本实施例中，将S

步骤S005，根据所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后的相似系数以及筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的信源符号类型的数量，得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数。

本实施例中，通过对筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后的相似系数以及筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的信源符号类型的数量进行分析，得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数；后续将依据筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数作为对对应的子密钥进行调整的依据。

本实施例中，获取各目标明文对应的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的信源符号类型的数量，所述信源符号是指在传送信息时的有意义的符号序列中的符号；将筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的信源符号类型的数量与对应的相似系数相乘，将相乘的结果向下取整，将取整后的结果记为所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数。

步骤S006，根据所述调整次数和所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率，对筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行调整；根据所述调整之后的各轮压缩置换对应的子密钥，对所述目标明文进行加密。

本实施例中，通过对筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数以及各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率进行分析，对筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行调整；之后依据调整之后的各轮压缩置换对应的子密钥，对目标明文进行加密。

本实施例中，获取各目标明文对应的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率；将各目标明文对应的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率按照从大到小的顺序排列，得到各目标明文对应的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的概率序列；所述概率序列中的参数的含义为某子密钥对应的某类信源符号对应的概率。

本实施例中，将所述筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的概率序列中第一个参数对应的信源符号的概率值与对应的概率序列中最后一个参数对应的信源符号的概率值进行交换，并将交换之后的各目标明文对应的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的概率序列按照从大到小的顺序排列，得到各目标明文对应的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的第一次交换概率序列；之后将各目标明文对应的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的第一次交换概率序列中的第一个参数对应的信源符号的概率值与对应的第一次交换概率序列中倒数第二个参数对应的信源符号的概率值进行交换，并将交换之后的各目标明文对应的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的概率序列按照从大到小的顺序排列，得到各目标明文对应的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的第二次交换概率序列；以此类推，直到交换的次数与对应的筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数相同时停止交换，并得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥在最后一次交换之后对应子密钥对应的各类信源符号的概率。本实施例要求在交换过程中在同一子密钥的情况下两个不同类型的信源符号之间的交换次数不能大于或者等于两次；由于筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的数量一定大于对应的调整次数，因此上述交换规则不会出现两个不同类型的信源符号之间的交换次数大于或者等于两次的情形；所述交换只交换概率值不交换信源符号。

本实施例中，对筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行调整的示例为：例如某子密钥对应的信源符号的类型数量为4，即分别为v、w、z、y，v的概率值为0.4，w的概率值为0.3，z的概率值为0.2，y的概率值为0.1，且该子密钥对应的最大调整次数为3，按照概率值从大到小的顺序排列得到该子密钥对应的概率序列{v、w、z、y}；之后将概率序列中v信源符号对应的概率值与y信源符号对应的概率值进行交换，交换之后v的概率值为0.1，w的概率值为0.3，z的概率值为0.2，y的概率值为0.4，之后将第一次交换之后该子密钥对应的概率序列按照从大到小的顺序排列，得到该子密钥对应的第一次交换概率序列{y、w、z、v}；之后将第一次交换概率序列中y信源符号对应的概率值与z信源符号对应的概率值进行交换，交换之后y的概率值为0.2，w的概率值为0.3，z的概率值为0.4，v的概率值为0.1，之后将第二次交换之后该子密钥对应的概率序列按照从大到小的顺序排列，得到该子密钥对应的第二次交换概率序列{z、w、y、v}；之后将第二次交换概率序列中z信源符号对应的概率值与w信源符号对应的概率值进行交换，交换之后y的概率值为0.2，w的概率值为0.4，z的概率值为0.3，v的概率值为0.1，之后将第三次交换之后的该子密钥对应的概率序列按照从大到小的顺序排列，得到该子密钥对应的第三次交换概率序列{w、z、y、v}；将该子密钥对应的第三次交换概率序列{w、z、y、v}中各类信源符号对应的概率记为交换之后筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类信源符号的概率。

本实施例中，由于哈夫曼编码是在已知信源的概率分布，通过简化信源的方法进行编码解码，然后根据交换之后的各目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥对应的各类型信源符号的概率进行解码，可以得到各目标明文对应的各轮压缩置换对应的新的子密钥；通过这样的方式可以降低各目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥之间的相关性；本实施例中，通过上述过程可以得到交换之后的各目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥，之后依据交换处理后的各目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥以及DES算法的加密过程，对各目标明文进行加密。

有益效果：本实施例将相邻两轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的特征值作为得到目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后对应的相似系数的依据；之后对目标明文对应的各轮压缩置换对应的子密钥进行筛选，将筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行混沌映射迭代后的相似系数以及筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥中信源符号类型的数量作为得到筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥的调整次数的依据；将调整次数和筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥中各类信源符号的概率作为对筛选出来的各轮压缩置换对应的子密钥进行调整的依据；将调整之后的各轮压缩置换对应的子密钥作为对目标明文进行加密的依据；本实施例能降低相邻轮压缩置换对应的子密钥之间的相关性，增强密码体制的安全性较低，进而增强数据传输的安全性。

需要说明的是,上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣，在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。