CN101783805A

CN101783805A - 一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法

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Publication number: CN101783805A
Application number: CN 201010115566
Authority: CN
Inventors: 田耕; 王宇帅; 周永康
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2030-03-01
Also published as: CN101783805B

Abstract

本发明涉及一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法，该方法包括以下步骤：开始制定口令，通过不可破译第三方传输口令与两套密钥，通过密钥验证口令，检验是否为合法用户，依据口令产生初始矩阵，信息发送，在满足变换条件后改动动态矢量矩阵继续发送，信息接收，读取密文并按口令改动矩阵继续接收，通信结束，以最后一次矩阵作为下次初始矩阵，结束。该方法简单实用，操作便捷，加密性强，效率较高，并可以做到多方使用，各有其通信规则，不能互知，不易破译。

Description

一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法

技术领域

本发明属于加密技术领域，具体涉及一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法。

背景技术

现代通信信息量不断增大，因此保证信息的安全性变得尤为重要。为了保证信息在传输过程中不泄密，急需一种保密性强且实用的加密技术。考虑到目前其他加密技术各有缺憾，有些加密技术保密性好但效率较低，有的加密技术在相互通信时可能泄密，还有些加密方法在长时间通信后可能被破解。目前还没有一种利用动态矢量矩阵，并以口令控制其变化方式，方法简单实用，操作便捷，加密性强，效率较高，并可以做到多方使用，各有其通信规则，不能互知，不可破译的加密通信方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了加密性强，效率较高，并可以做到多方使用，各有其通信规则，不能互知，不可破译的一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)传输口令与两套密钥，通信开始，发送方首先将所述口令用第一套密钥翻译成密文，发送所述第一套密钥加密过的口令的密文；

(2)接收方接受口令的密文，利用所述第一套密钥将所接收的口令的密文翻译成口令明文，将所述口令用所述第二套密钥加密成密文，发送至发送方；

(3)发送方接收步骤(2)中发出的利用第二套密钥加密的口令密文，并用第二套密钥将口令密文翻译成口令明文，判断口令是否与发出口令一致，如果口令一致则开始发送信息进行通信，否则终止通信并且核查问题；

(4)口令中的不同位代表了不同的动态矢量矩阵变换方式；发送方依据口令变化原始动态矢量矩阵，产生初始动态矢量矩阵，查找得到明文对象在初始动态矢量矩阵中的行列位置，生成代码密文，将密文发送给接收方；

(5)接收方接受信息读取密文后，根据口令改动动态矢量矩阵，查找密文在动态矢量矩阵中的位置，并获取明文，变换后的动态矢量矩阵作为接收信息的依据。

所述口令中的不同位代表不同的动态矢量矩阵变换方式：

平移占有3个位，第一位代表平移，第二位代表移动方向即上下左右，第三位代表移动数量；

行交换占有3个位，第一位代表行交换，第二、三位代表交换行数；

列交换占有3个位，第一位代表列交换，第二、三位代表交换列数；

行列交换占有3个位，第一位代表行列交换，第二位代表交换行数，第三位代表交换列数；

转置占有1位，代表转置；

各圈旋转占有3位，第一位代表矩阵某圈旋转，第二位代表被旋转圈数，第三位代表旋转程度；

轴对称占有2位，第一位代表轴对称，第二位代表对称轴即主副对角线、中心水平线或中心竖直线；

求逆占有一位，代表求逆；

偏转占有2位，第一位代表偏转，第二位代表偏转程度；

平移、行交换、列交换、行列交换、转置、各圈旋转、轴对称、求逆和偏转的变换方式可以选取其中一种或几种，并且变换方式的排列顺序可以任意排列。

所述口令中包含两个计数器，一个为清零计数器，一个为不清零计数器；

清零计数器控制变换周期，口令中包含不确定位置的若干位作为变换信息位，算法一对口令中的变换信息位进行运算，当清零计数器的计数信息和其运算结果相符时，变换动态矢量矩阵；变换周期是由算法一确定；用户选定不同的算法一方案，获得不同的动态变换周期；

不清零计数器控制矩阵变换规律，变换规律由不清零计数器引发改变，用算法二对口令中的变换信息位及不清零计数器信息进行运算，得出矩阵变换规律的结果，其计算结果包含于用户在口令中选择的矩阵变换方法顺序号；每次运行算法二由用户设定，当矩阵依据口令需要变换时，开始依据此变换规律进行变换。

所述算法一为对变换信息位取100内质数的模，所述算法二为对不清零计数器的数字与信息位的和取7的模。

所述口令用第一套密钥以异或运算的方法翻译成密文。

所述口令用第二套密钥以异或运算的方法翻译成密文。

本发明与现有技术相比具有以下优点：运用了2级加密技术及动态变化矢量矩阵，可以验证发送信息双方是否为合法用户，并可以很好的加强单人通信的保密性，以口令为矩阵变换依据，可以排除第三方对单人通信的安全威胁。该加密方法避免了以往其他加密方法无法验证用户身份以及一套加密方法对多人使用易泄密的缺点，很好的解决了通信过程中的信息安全问题。

附图说明

图1为本发明加密通信方法的流程图。

图2为本发明信息发送的流程图。

图3为本发明信息发送和接收的流程图。

具体实施方式

如图1所示，通信开始，发送信息方首先将口令用第一套密钥以异或运算的方法翻译成密文发送，发送方发送用第一套密钥加密口令的密文S1，接收方接受信息，用第一套密钥翻译成明文S2，将明文口令用第二套密钥加密成密文，发送至发送方S3，发送方接收密文并用第二套密钥翻译成明文S4，判断是否与发出口令一致S6，是的话确认无误，开始通信S7，否则终止通信，核查问题S5。

以16位口令做例子：

设定第一套密钥为

110100101100011111010010110001111101001011000111，

第二套密钥为011001110001101001100111000110100110011100011010，口令为1222423631254322按每个数字占3个位(由于口令中没用0，用000表示8)，用2进制计算可得口令为001010010010100010011110011001010101100011010010。首先发送方用第一套密钥将口令翻译成密文111110111110111101001100101000101000101000010101，发送给接收方，接收方将密文用第一套密钥翻译成明文，得到口令，再将口令用第二套密钥翻译成密文010011100011001011111001011111110011111111001000，发送回发送方，发送方用第二套密钥解密得口令，若与发送口令一致，继续通信；若不一致，终止通信并核查问题。

具体口令中矩阵变换方法由不同位数组成。

平移占有3个位，第一位代表平移，第二位代表移动方向(上下左右)，第三位代表移动数量；

转置占有1位，代表转置；

轴对称占有2位，第一位代表轴对称，第二位代表对称轴(主副对角线、中心水平线、中心竖直线)；

求逆占有一位，代表求逆；

偏转占有2位，第一位代表偏转，第二位代表偏转程度。

在口令中不能完全用到所有矩阵的变换，因此用到哪些变换方法需要由用户设定，每个客户选择的变换方法不一致，设定的变换方法代码也不一致。

部分备选动态矩阵转换方法如表1所示，

表1

矩阵变换方法	占有位数	第一位意义	第二位意义	第三位意义
矩阵变换方法	占有位数	第一位意义	第二位意义	第三位意义	平移	3	平移	移动方向	移动数量
行交换	3	行交换	交换行数	交换行数	平移	3	平移	移动方向	移动数量
行交换	3	行交换	交换行数	交换行数	列交换	3	列交换	交换列数	交换列数
行列交换	3	行列交换	交换行数	交换列数	列交换	3	列交换	交换列数	交换列数
行列交换	3	行列交换	交换行数	交换列数	转置	1	转置

矩阵变换方法	占有位数	第一位意义	第二位意义	第三位意义
矩阵变换方法	占有位数	第一位意义	第二位意义	第三位意义	各圈旋转	3	旋转	旋转圈数	旋转量
轴对称	2	轴对称	对称轴		各圈旋转	3	旋转	旋转圈数	旋转量
轴对称	2	轴对称	对称轴		求逆	1	求逆
偏转	2	偏转	偏转量		求逆	1	求逆

如图2所示，查找对象在动态矢量矩阵中位置，生成密文代码，计数器加1，步骤S10；判断是否满足变换条件S11，否的情况下回到步骤S10，是的情况下从口令中得到变化规律S12，按照变换规律生成新的动态矢量矩阵S13。

信息发送规则：读取明文后通过查找得到明文对象在动态矢量矩阵中的行列位置，生成数字代码密文，发送密文信息并对发送信息量进行计数，当计数信息和口令中提供的变化规则相符时，根据口令中提供的变化规则，变换动态矢量矩阵，变换后的动态矢量矩阵作为发送信息的依据。变换规律也是根据计数器信息和算法动态变换的。因此，动态矢量矩阵在发送信息的过程中是随机变化的，同样的明文信息在不同的发送时间密文不同。发送信息过程中，动态矢量矩阵按照设定的规律动态改变。当信息发送完成时，通信双方各自记录通信完成时所使用的矩阵，并均以此作为下次通信的初始动态矢量矩阵。

发送口令中包含有两个计数器信息，一个为清零计数器，一个为不清零计数器。

清零计数器控制变换周期，具体来说，口令中包含不确定位置的若干位作为变换信息位，算法对口令中的变换信息位进行运算，当计数信息和其运算结果相符时，变换动态矢量矩阵。由此可见，变换周期是不定的，其具体情况由算法确定。用户自由选定算法方案，这样就可以获得不同的动态变换周期。

不清零计数器控制矩阵变换规律。变换规律由不清零计数器引发改变，用算法对口令中变换依据信息位及不清零计数器信息进行运算，得出矩阵变换规律的结果，其所有结果包含于用户在口令中选择的矩阵变换方法。每次运行算法可由用户自由设定。当矩阵依据口令需要变换时，开始依据此变换规律进行变换。

由于不清零计数器的计数信息本来就在动态变换并一直不再重复，对于加密程度要求不高的用户来说，在程序中可设定一套静态的运算方法，这样给出的变换规律同样为动态变换的。

设定口令为1253674235717223，变换周期算法为对信息位取100内质数的模(依次为2、3、5、7、11等)，变换规律算法为对不清零计数器的数字与信息位的和取7的模。开始发送信息，以初始矩阵为依据，查找对象在矩阵中的位置，生成密文代码，这时两个计数器均开始计数。当清零计数器i＝1时满足口令中后两位23对2取模的值1，则开始变换矩阵。由23+1＝24，对24用7取模得3，则变换规律为口令中第三种，即行列交换，具体为矩阵中第二行与第三行交换。再以此矩阵为依据，继续发送信息，清零计数器此时清零。当i＝2时继续满足23对3取模的值2，矩阵变换。这时不清零计数器j＝3，变换规律为23+3＝26，对26用7取模得5，即用口令中第五种变换方式，具体为以主对角线为对称轴将矩阵做轴对称变换，则将矩阵进行轴对称变换后作为依据，继续发送信息。如此进行下去，即可完成信息发送过程。

发送规则可在每次矩阵变换前将读取的信息加密并发送。在读取程序设计中，先进行计数器运算，确定周期运算法后，在发送信息时可以以一周期为一组批量发送，以减少程序在查找矩阵时的比较量，提高译码效率。

如图3所示，开始S20，制定口令，通过不可破译第三方传输口令与2套密钥S21，通过密钥验证口令，检验是否为合法用户S22，依据口令产生初始矩阵S23，信息发送，并满足条件后改动动态矢量矩阵继续发送S24，信息接收，读取密文并按口令改动矩阵继续接收S25，通信结束，以最后一次矩阵作为下次初始矩阵S26，结束S27。

信息接收规则：读取密文后查找其在动态矢量矩阵中的位置，并获取明文，根据对称解密，获取一定量密文后，当计数信息和口令中提供的变化规则相符时，根据口令中提供的变化规则，变换动态矢量矩阵，变换后的动态矢量矩阵作为接收信息的依据。继续接收信息，重复上述步骤，即可完成信息接收。当信息接受完成时，记录通信完成时所使用的矩阵，以此作为下次通信的初始动态矢量矩阵。

信息接收的基本原理同信息发送。用户同样要根据清零计数器与不清零计数器确定矩阵变换周期与变换方法，所用到的程序也应与发送信息方一致。而由于每2个用户间约定口令不一致，因而矩阵变换周期和矩阵变换方法均不一致。这样一来，只有发送方和接收方的动态矢量矩阵的变换法则一致，接收方即可获取明文。

该方法是一种利用动态矢量矩阵，并以口令控制其变化方式的加密通信方法，该方法简单实用，操作便捷，加密性强，效率较高，并可以做到多方使用，各有其通信规则，不能互知，不可破译的加密通信方法。

最后所应说明的是，以上实例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法，其特征在于所述口令中的不同位代表不同的动态矢量矩阵变换方式：

转置占有1位，代表转置；

求逆占有一位，代表求逆；

偏转占有2位，第一位代表偏转，第二位代表偏转程度；

3.根据权利要求1所述的一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法，其特征在于所述口令中包含两个计数器，一个为清零计数器，一个为不清零计数器；

4.根据权利要求3所述的一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法，其特征在于所述算法一为对变换信息位取100内质数的模，所述算法二为对不清零计数器的数字与信息位的和取7的模。

5.根据权利要求1或2所述的一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法，其特征在于所述口令用第一套密钥以异或运算的方法翻译成密文。

6.根据权利要求1或2所述的一种利用动态矢量矩阵的加密通信方法，其特征在于所述口令用第二套密钥以异或运算的方法翻译成密文。