CN105024807A - 数据处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据处理方法，包括步骤：接收方与发送方通过协商，生成一个密匙池，确定相同的伪随机数生成器；发送方运行伪随机数生成器得到伪随机数，并根据所述伪随机数从密匙池中选取密匙，采用所述密匙对待发送的当前数据组进行加密，并将加密后的数据组发送至接收方；以及接收方以与所述发送方相同的方式来运行所述伪随机数生成器得到伪随机数，并根据所述伪随机数采用发送方相同的方法从密匙池中选取对应密匙，采用对应密匙对加密的数据组进行解密。本发明还对应提供一种数据处理系统。本发明能够解决现有技术中数据处理过程中密匙的使用效率低，降低密匙的更新频率高的问题。

Description

数据处理方法及系统

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种数据处理方法及系统。

背景技术

在通信系统中，为了保证数据的机密性，对称加密算法是经常使用的手段。也就是说，通信系统中的发送方在发送数据时，先对发送的数据进行加密，接收方接收到加密的数据后，需要采用相同的密码对数据进行解密。但是，加密及解密过程中的密钥不能无限期使用，因为使用某一密钥加密的数据越多，则该密码泄露的机会就越大；同时，如果某一密钥已泄露，那么使用该密钥加密的数据越多，损失就越大。

为了保证对称加密中密钥的安全性，通常使用某一密钥加密一定量的数据或者使用达到一定时间以后，就要废弃该密钥，转而使用一个新的密钥，该操作称为密钥更新。密钥更新过程需要使用复杂的密码学操作，计算复杂度较高。如果需要加密的数据很多，那么相应的密钥更新也会非常频繁，这在计算资源有限的智能手机等终端内占用过多的系统资源。

因此，有必要提供一种信息通信方法及系统，能够提高数据处理过程中密匙的使用效率，降低密匙的更新频率。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明提供一种数据处理方法及系统，解决现有技术中数据处理过程中密匙的使用效率低，密匙的更新频率高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供数据处理方法及系统。

一种数据处理方法，包括步骤：

接收方与发送方通过协商，生成一个密匙池，确定相同的伪随机数生成器；

发送方运行伪随机数生成器得到伪随机数，并根据所述伪随机数从密匙池中选取密匙，采用所述密匙对待发送的当前数据组进行对称加密，并将加密后的数据组发送至接收方；以及

接收方以与所述发送方相同的方式来运行所述伪随机数生成器得到伪随机数，并根据所述伪随机数采用发送方相同的方法从密匙池中选取对应密匙，采用对应密匙对加密的数据组进行解密。

其中，所述密匙池包括多个共享密匙。

其中，所述接收方与发送方通过协商还确定一个伪随机数种子，设密钥池中包含t个密钥，其中t为正整数，所述发送方运行伪随机数生成器得到伪随机数，并根据所述伪随机数从密匙池中选取密匙，并采用所述密匙对当前数据组进行加密，包括步骤：

发送方判断伪随机数生成器是否第一次运行；

若是则使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成器的输入，所述伪随机数种子为一个整数，若否则使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成器的输入；

运行伪随机数生成器，得到伪随机数a，所述伪随机数a为一个整数；以及

根据伪随机数a计算得到密匙池内对应的一个密匙序号l；以及

以密匙池内的第l密匙对当前的数据组进行对称加密。

其中，所述密匙序号l＝(a mod t)+1，a mod t表示a除以t后所得的余数。

其中，所述接收方运行相同的伪随机数生成器得到与发送方相同的伪随机数，并根据所述伪随机数采用发送方相同的方法从密匙池中选取对应密匙，采用对应密匙对加密的数据组进行解密，包括步骤：

接收方判断伪随机数是否第一次运行；

若是则使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成器的输入，若否则使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成器的输入；

运行伪随机数生成器，得到与加密时相同的伪随机数a；

根据伪随机数a采用与加密时相同的算法得到密匙池内对应的一个密匙序号l；以及

以密匙池内的第l密匙对当前的数据组进行解密。

其中，所述数据处理方法还包括当密匙池内的密匙使用预定次数时，更新所述密匙池内的密匙。

一种数据处理系统，其包括发送终端及接收终端，所述发送终端包括第一协商模块、第一伪随机数模块、第一密匙确定模块、加密模块及发送模块，所述接收终端包括第二协商模块、接收模块、第二伪随机数模块、第二密匙确定模块及解密模块，其中：

所述第一协商模块和第二协商模块，用于通过协商，以生成一个密匙池，并确定第一伪随机数模块与第二伪随机数模块采用相同的计算方法生成伪随机数；

所述第一伪随机数模块，用于通过运行而生成伪随机数；

所述第一密匙确定模块，用于根据第一伪随机数模块生成的伪随机数，在所述密匙池内确定一个密匙；

所述加密模块，用于采用所述第一密匙确定模块确定的密匙对当前数据组进行对称加密；

第二伪随机数模块，用于针对同一数据组，生成与所述第一伪随机数模块生成的伪随机数相同的伪随机数；

所述第二密匙确定模块，用于根据第二伪随机数模块生成的伪随机数，在所述密匙池内确定与加密当前数据组相同的密匙；以及

所述解密模块，用于采用所述第二密匙确定模块确定的密匙对当前数据组进行解密。

其中，所述第一协商模块和第二协商模块还用于协商确定一个伪随机数种子，所述第一伪随机数模块为伪随机数生成器，所述在所述第一伪随机数模块第一次运行时，使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成模块的输入，在所述第一伪随机数模块非第一次运行时，使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成模块的输入。

其中，所述第二伪随机数模块为与第一伪随机数生成模块计算方法相同的伪随机数生成器，所述在所述第二伪随机数模块第一次运行时，使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成模块的输入，在所述第二伪随机数模块非第一次运行时，使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成模块的输入。

其中，所述第一协商模块和第二协商模块还可以用于通过协商，在密匙池内的密匙使用预定次数时，更新所述密匙池内的密匙。

本技术方案提供的数据处理方法，通过接收方与发送方协商确定密匙池及一个伪随机数生成器，所述密匙池包括多个共享密匙，根据伪随机数生成器生成的伪随机数从密匙池内确定一个密匙进行对数据组进行加密和解密，使用所述伪随机数生成器实现同步通信的发送方与接收方的密匙使用情况。因此，本技术方案提供的数据处理方法增加了他人破解密码的难度，从而可以有效地提高了密匙的使用效率，降低了密匙的更新频率。所述数据处理方法在通信双方需要大量进行数据加密、解密的应用场景中具有重要意义。

本技术方案提供的数据处理系统，通过接收终端与发送终端协商确定密匙池并确定采用相同的方法生成伪随机数的伪随机数模块，根据伪随机数确定密匙池内的同一个密匙对数据组进行加密和解密，所述采用相同的方法生成伪随机数的伪随机数模块实现同步发送终端与接收终端的密匙使用情况。本技术方案提供的数据处理系统增加了他人破解密码的难度，从而可以有效地提高了密匙的使用效率，降低了密匙的更新频率。所述数据处理系统在通信双方需要大量进行数据加密、解密的应用场景中具有重要意义。

附图说明

图1为本技术方案实施方式提供的数据处理方法的流程图；

图2为本技术方案实施方式提供的发送方对数据的加密方法流程图；

图3为本技术方案实施方式提供的接收方对数据解密方法的流程图；

图4为本技术方案实施方式提供的数据处理系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本技术方案第一实施方式提供一种数据处理方法，包括步骤:

S101，接收方与发送方通过协商，生成一个密匙池，确定相同的伪随机数生成器。

在数据通信中，通常包括通信双方，即数据的发送方和接收方。本步骤中，发送方与接收方通过协商，生成多个共享密匙，所述多个共享密匙构成密匙池。所述密匙的个数可以根据需要进行设定。当需要发送的数据组数较少时，可以生成一个由较少共享密匙构成的密匙池。当需要发送的数据的组数较多时，可以生成一个较多共享密匙构成的密匙池。所述密匙池内的密匙形成了一个密匙序列。

所述伪随机数生成器由发送方及接收方协商确定。所述伪随机数生成器可以生成伪随机数，从而可以同步发送方与接收方选定同一个密匙对同一组数据进行加密及解密。

所述发送方与接收方还可以确定一个伪随机数种子，所述伪随机数种子为一个由发送方及接收方协商确定的整数，用于伪随机数生成器的初始运算。即将所述伪随机数生成器第一次运行时，通过输入所述伪随机数种子而得到伪随机数。

本步骤中，发送方与接收方的协商过程可以采用加密的方法进行传递，以避免协商的上述信息被监听。

S102，发送方运行伪随机数生成器得到伪随机数，并根据所述伪随机数从密匙池中选取密匙，采用所述密匙对当前数据组进行加密，并将加密后的数据组发送至接收方。

在数据通信过程中，每发送一组数据就需要对发送每组数据均需要进行加密。假设密钥池中包含t个密钥，其中t为正整数。请参阅图2，发送方对数据的加密可以采用如下方法实现:

S1021，发送方判断伪随机数生成器是否第一次运行。

S1022，若是则使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成器的输入，进入步骤S1024。

S1023，若否则使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成器的输入，进入步骤S1024。

S1024，运行伪随机数生成器，得到伪随机数a。

所述伪随机数生成器根据步骤S1023或S1022输入的数值，通过运行伪随机数生成器可以得到伪随机数a，伪随机数a为一个整数。

S1025，根据伪随机数a计算得到密匙池内对应的一个密匙序号l。

本实施方式中，设定l＝(a mod t)+1，其中，l表示密匙池中的第l个密匙。a mod t表示a除以t后所得的余数，从而可以保证l的取值范围为1至t之间的一个整数数值。

可以理解的是，根据伪随机数得到密匙池中密匙序号还可以采用其他的算法进行计算，不限于本实施方式所列算法。

S1026，以密匙池内的第l密匙对当前的数据组进行对称加密。

当前数据组完成加密后，即可发送至接收方。

S103，接收方采用与发送方相同的方法运行伪随机数生成器得到伪随机数，并根据所述伪随机数采用发送方相同的方法从密匙池中选取对应密匙，采用对应密匙对加密的数据组进行解密。

接收方每接收到发送方发送的一个数据组，均需要采用加密密匙相同的密匙进行解密。请参阅图3，所述接收方对数据组解密可以采用如下方法:

S1031，接收方判断伪随机数生成器是否第一次运行。

S1032，若是则使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成器的输入，进入步骤S1034。

S1033，若否则使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成器的输入，进入步骤S1034。

S1034，运行伪随机数生成器，得到与加密时相同的伪随机数a。

所述伪随机数生成器根据步骤S1033或S1032输入的数值，通过运行伪随机数生成器可以得到伪随机数a，伪随机数a为一个整数。

S1035，根据伪随机数a采用与加密时相同的算法计算得到密匙池内对应的一个密匙序号l。

本实施方式中，设定l＝(a mod t)+1，其中，l表示密匙池中的第l个密匙。a mod t表示a除以t后所得的余数，从而可以保证l的取值范围为1至t之间的一个整数数值。

S1036，以密匙池内的第l密匙对当前的数据组进行解密。

所述发送方机密的密码与接收方解密的密码采用所述伪随机数生成器进行同步。可以理解的是，采用与发送方相同的运行方法运行伪随机数生成器是指对于同一数据组，运行伪随机数生成器时，发送方与接收方采用相同的输入，从而可以生成相同的为随机数。

S104，当密匙池内的密匙使用预定次数时，更新所述密匙池内的密匙。

当密匙池内的密匙使用预定次数时，可以更新密匙池内的密匙。在更新过程中，可以将密匙池内的密匙全部进行更新。

本技术方案提供的数据处理方法，通过接收方与发送方协商确定密匙池及一个伪随机数生成器，所述密匙池包括多个共享密匙，根据伪随机数生成器生成的伪随机数从密匙池内确定一个密匙进行对数据组进行加密和解密，使用所述伪随机数生成器实现同步通信的发送方与接收方的密匙使用情况。因此，本技术方案提供的数据处理方法增加了他人破解密码的难度，从而可以有效地提高了密匙的使用效率，降低了密匙的更新频率。所述数据处理方法在通信双方需要大量进行数据加密、解密的应用场景中具有重要意义。

请参阅图4，本技术方案实施例还对应提供一种数据通讯系统100，所述数据处理系统100包括发送终端110及接收终端120。所述发送终端110用于加密并发送数据，所述接收终端120用于接收并解密数据。

所述发送终端110包括第一协商模块111、第一伪随机数模块112、第一密匙确定模块113、加密模块114及发送模块115。

所述接收终端120包括第二协商模块121、接收模块122、第二伪随机数模块123、第二密匙确定模块124及解密模块125。

所述第一协商模块111用于与接收终端120的第二协商模块121进行协商，生成一个密匙池，并确定第一伪随机数模块112与第二伪随机数模块122采用相同的计算方法生成伪随机数。所述第一协商模块111还用于与第二协商模块121进行协商，确定一个伪随机数种子。

第一协商模块111用于与第二协商模块121协商，生成多个共享密匙，所述多个共享密匙构成密匙池。所述密匙的个数可以根据需要进行设定。当需要发送的数据组数较少时，可以生成一个由较少共享密匙构成的密匙池。当需要发送的数据的组数较多时，可以生成一个较多共享密匙构成的密匙池。所述密匙池内的密匙形成了一个密匙序列。所述伪随机数种子为一个由发送方及接收方协商确定的一个整数，用于第一伪随机数模块112和第二伪随机数模块122的初始运算。

所述第一伪随机数模块112用于通过运行而生成伪随机数。所述第一伪随机述模块112可以为伪随机数生成器。所述第一伪随机数模块112通过向其输入一个伪随机数种子或者上一次的伪随机数后，通过运行后得到一个新的伪随机数。在所述第一伪随机数模块第一次运行时，使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成模块的输入。在所述第一伪随机数模块非第一次运行时，使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成模块的输入。所述第一伪随机数模块112生成的伪随机数为正整数。

所述第一密匙确定模块113用于根据第一伪随机数模块112生成的伪随机数，在所述密匙池内确定一个密匙。

本实施方式中，若密匙池内包括t个密匙，所述第一密匙确定模块113根据第一伪随机数模块112生成的伪随机数，通过计算得到一个大于或等于1，并且小于或等于t的正整数l，则确定密匙池内的第l个密匙作为对当前数据组进行加密的密匙。所述第一密匙确定模块113可以采用如下算法进行计算：l＝(a mod t)+1，其中a mod t表示a除以t后所得的余数。

所述加密模块114用于采用所述第一密匙确定模块113确定的密匙对数据组进行对称加密。

所述发送模块115用于将加密后的数据组发送至接收终端120。

所述第二协商模块121用于与发送终端110的第一协商模块111进行协商，生成一个密匙池，确定一个伪随机数种子，并确定第一伪随机数模块112与第二伪随机数模块123采用相同的计算方法伪随机数。

所述接收模块122用于接收发送终端110发送的加密的数据组。

所述第二伪随机数模块123用于针对同一数据组，生成与所述第一伪随机数模块生成的伪随机数相同的伪随机数。所述第二伪随机数模块123通过向其输入一个伪随机数种子或者上一次的伪随机数后，通过运行后得到一个新的伪随机数。在所述第二伪随机数模块123第一次运行时，使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成模块的输入。在所述第二伪随机数模块123非第一次运行时，使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成模块的输入。所述第二伪随机数模块123生成的伪随机数为正整数。

所述第二伪随机述模块123可以为与第一伪随机模块112的计算方法相同伪随机数生成器。即当向第一伪随机数模块112和第二伪随机数模块123输入相同的数值时，则输出相同的伪随机数。从而可以保证对于同一数据组，所述第一伪随机数生成112和第二伪随机书模块123生成相同的伪随机数。

所述第二密匙确定模块124用于根据第二伪随机数模块123生成的伪随机数，在所述密匙池内确定与加密当前数据组相同的密匙。

本实施方式中，若密匙池内包括t个密匙，所述第二密匙确定模块124根据第二伪随机数模块123生成的伪随机数，通过计算得到一个大于或等于1，并且小于或等于t的正整数l，则确定密匙池内的第l个密匙作为对当前数据组进行加密的密匙。由于第二密匙确定模块124与第一密匙确定模块113采用相同的计算方法确定密匙，对于当前数据组，当第一伪随机数模块112与第二伪随机数模块123生成的伪随机数相同时，则第一密匙确定模块113与第二密匙确定模块124可以得到相同的正整数l。

所述解密模块125用于采用所述第二密匙确定模块124确定的密匙对当前数据组进行解密。

可以理解的是，所述第一协商模块111和第二协商模块121还可以用于通过协商，在密匙池内的密匙使用预定次数时，更新所述密匙池内的密匙。

本技术方案提供的数据处理系统，通过接收终端与发送终端协商确定密匙池并确定采用相同的方法生成伪随机数的伪随机数模块，根据伪随机数确定密匙池内的同一个密匙对数据组进行加密和解密，所述采用相同的方法生成伪随机数的伪随机数模块实现同步发送终端与接收终端的密匙使用情况。本技术方案提供的数据处理系统增加了他人破解密码的难度，从而可以有效地提高了密匙的使用效率，降低了密匙的更新频率。所述数据处理系统在通信双方需要大量进行数据加密、解密的应用场景中具有重要意义。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种数据处理方法，包括步骤：

接收方与发送方通过协商，生成一个密匙池，确定相同的伪随机数生成器；发送方运行伪随机数生成器得到伪随机数，并根据所述伪随机数从密匙池中选取密匙，采用所述密匙对待发送的当前数据组进行对称加密，并将加密后的数据组发送至接收方；以及

接收方以与所述发送方相同的方式来运行所述伪随机数生成器得到伪随机数，并根据所述伪随机数采用发送方相同的方法从密匙池中选取对应密匙，采用对应密匙对加密的数据组进行解密。

2.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述密匙池包括多个共享密匙。

3.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述接收方与发送方通过协商还确定一个伪随机数种子，设密钥池中包含t个密钥，其中t为正整数，所述发送方运行伪随机数生成器得到伪随机数，并根据所述伪随机数从密匙池中选取密匙，并采用所述密匙对当前数据组进行加密，包括步骤：发送方判断伪随机数生成器是否第一次运行；

若是则使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成器的输入，所述伪随机数种子为一个整数，若否则使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成器的输入；运行伪随机数生成器，得到伪随机数a，所述伪随机数a为一个整数；以及根据伪随机数a计算得到密匙池内对应的一个密匙序号l；以及

以密匙池内的第l密匙对当前的数据组进行对称加密。

4.如权利要求3所述的数据处理方法，其特征在于，所述密匙序号l＝(a modt)+1，a mod t表示a除以t后所得的余数。

5.如权利要求4所述的数据处理方法，其特征在于，所述接收方运行相同的伪随机数生成器得到与发送方相同的伪随机数，并根据所述伪随机数采用发送方相同的方法从密匙池中选取对应密匙，采用对应密匙对加密的数据组进行解密，包括步骤：

接收方判断伪随机数是否第一次运行；

若是，则使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成器的输入，若否，则使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成器的输入；

运行伪随机数生成器，得到与加密时相同的伪随机数a；

根据伪随机数a采用与加密时相同的算法得到密匙池内对应的一个密匙序号l；以及

以密匙池内的第l密匙对当前的数据组进行解密。

6.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述数据处理方法还包括当密匙池内的密匙使用预定次数时，更新所述密匙池内的密匙。

7.一种数据处理系统，其包括发送终端及接收终端，

所述发送终端包括第一协商模块、第一伪随机数模块、第一密匙确定模块、加密模块及发送模块，所述接收终端包括第二协商模块、接收模块、第二伪随机数模块、第二密匙确定模块及解密模块，其中：

所述第一协商模块和第二协商模块，用于通过协商，以生成一个密匙池并确定第一伪随机数模块与第二伪随机数模块采用相同的计算方法生成伪随机数；

所述第一伪随机数模块，用于通过运行而生成伪随机数；

所述第一密匙确定模块，用于根据第一伪随机数模块生成的伪随机数，在所述密匙池内确定一个密匙；

所述加密模块，用于采用所述第一密匙确定模块确定的密匙对当前数据组进行对称加密；

第二伪随机数模块，用于针对同一数据组，生成与所述第一伪随机数模块生成的伪随机数相同的伪随机数；

所述第二密匙确定模块，用于根据第二伪随机数模块生成的伪随机数，在所述密匙池内确定与加密当前数据组相同的密匙；以及

所述解密模块，用于采用所述第二密匙确定模块确定的密匙对当前数据组进行解密。

8.如权利要求7所述的数据处理方法，其特征在于，所述第一协商模块和第二协商模块还用于协商确定一个伪随机数种子，所述第一伪随机数模块为伪随机数生成器，所述在所述第一伪随机数模块第一次运行时，使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成模块的输入，在所述第一伪随机数模块非第一次运行时，使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成模块的输入。

9.如权利要求8所述的数据处理方法，其特征在于，所述第二伪随机数模块为与第一伪随机数生成模块计算方法相同的伪随机数生成器，所述在所述第二伪随机数模块第一次运行时，使用所述伪随机数种子作为伪随机数生成模块的输入，在所述第二伪随机数模块非第一次运行时，使用上一次的伪随机数作为伪随机数生成模块的输入。

10.如权利要求7所述的数据处理方法，其特征在于，所述第一协商模块和第二协商模块还用于通过协商，在密匙池内的密匙使用预定次数时，更新所述密匙池内的密匙。