CN102063599A - 一种基于触摸屏汉字笔迹的文档加密及解密方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于触摸屏汉字笔迹的文档加密及解密方法。加密方法：一，触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹；第二步，从书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化；三，将笔迹向量映射为区域向量，提取加密密钥1；四，系统产生随机汉字文本串，用户在触摸屏上书写这些汉字，触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹；五，从第四步获得的用户书写轨迹中提取笔迹向量并标准化；六，将第五步的笔迹向量映射为区域向量并提取加密密钥2；七，选定对称加密算法+加密密钥2加密待加密文档，生成加密文档1；八，将第四步的随机文本串与加密文档1一起打包，生成中间文档；九，用对称加密算法+加密密钥1加密第八步得到的中间文档，得到加密文档2。
Description
技术领域
本发明属于计算机信息安全文档保护技术领域，具体涉及一种基于触摸屏汉字笔迹的文档加密及解密方法。
背景技术
目前，人们生产生活中大量私密、重要信息普遍以电子文档的形式存放于个人电脑或文档服务器中。电子文档本身易遭受网络攻击，存在被窃取、破坏、未授权散布等危险。尤其是随着智能手机的大量普及，手机中大量私密信息以文档形式存储，一旦手机丢失，私密信息极易泄漏。因此，对文档的加密保护显得非常重要。
对用户而言，文档加密除了具有高保密性外，还希望能方便、灵活，即有较好的用户体验。目前的文档加密一般采用以下2种：
1)对文档加解密之前要求用户输入密钥，密钥由用户自行保管，一般记忆在人脑中。
2)将加密密钥经加密后存储在本地文件系统中，对文档加解密时由系统自行调用；加密密钥的密钥由公私钥体系生成，一般为数字证书，存储在U盾等专门设备中，用户随身携带。
用人脑记忆密钥，增加了人脑的工作负担，存在遗忘密钥的可能，用户体验不好。另外，人记忆密钥的能力有限，实际使用中往往是“一码通”，即所有的文件只用一个密钥加解密，安全性不高。
用U盾等专门设备进行加解密在私人住所等环境使用比较方便，但在移动环境或公共场合中使用却不方便，更有丢失U盾的危险。尤其智能手机不仅小巧，而且在不断移动中，在其上使用U盾，显然不太方便。
综上，现有的文档加密方法在人们生产生活中的某些场合使用并不方便，尤其在对智能手机的私密信息进行保护时。
发明内容
本发明针对现有技术存在上述不足，提出了一种基于触摸屏汉字笔迹的文档加密及解密方法，该方法无需用户记忆密钥，也无需用户携带专门设备，使用方便，并且可以做到一档一密。其在提供用户良好体验的同时，也具备较高的安全性。该方法特别适用于智能手机，具有较好的用户体验。
本发明采取以下技术方案：基于触摸屏汉字笔迹的文档加密方法：
第一步，用户在触摸屏上书写签名，触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹，取得采样结果；
第二步，从用户书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化；
第三步，将第二步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取加密密钥1；
第四步，产生随机汉字文本串，显示给用户，用户在触摸屏上书写这些汉字，触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹；
第五步，从第四步获得的用户书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化；
第六步，将第五步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取加密密钥2；
第七步，选定对称加密算法+加密密钥2加密待加密文档，生成加密文档1；
第八步，将第四步中产生的随机文本串与加密文档1一起打包，生成中间文档；
第九步，用选定的对称加密算法+加密密钥1加密第八步得到的中间文档，得到加密文档2。加密文档2即为最后的加密文档。
优选的，第二步中，标准化处理分两步进行：标准化处理1与标准化处理2，以第1个采样点为坐标原点，后续采样点与第1采样点的差值为新坐标值，将采样结果转化为新坐标值，完成标准化处理1；标准化处理2将尺寸规整到约定的矩形范围内，通过扫描采样结果序列，取出序列中长、宽的最大值做分母，约定的矩形长、宽值做分子，得到长、宽的标准化比值；将采样结果序列乘以标准化比值得到标准化结果。
优选的，第三步，将约定的矩形范围细分为一定数量的小矩形，笔迹向量经过的小矩形序列即为区域向量，小矩形的中心点为该区域的区域值；每一段笔划提取若干比特作为密钥，若干段笔划提取的比特顺次拼接形成加密密钥1。
优选的，第五步，标准化处理分两步进行：标准化处理1与标准化处理2，以第1个采样点为坐标原点，后续采样点与第1采样点的差值为新坐标值，将采样结果转化为新坐标值，完成标准化处理1；标准化处理2将尺寸规整到约定的矩形范围内，通过扫描采样结果序列，取出序列中长、宽的最大值做分母，约定的矩形长、宽值做分子，得到长、宽的标准化比值；将采样结果序列乘以标准化比值得到标准化结果。
优选的，第六步，将约定的矩形范围细分为一定数量的小矩形，笔迹向量经过的小矩形序列即为区域向量，小矩形的中心点为该区域的区域值；每一段笔划提取若干比特作为密钥，若干段笔划提取的比特顺次拼接形成加密密钥2。
基于触摸屏汉字笔迹的文档方法：
第一步，用户在触摸屏上书写签名，触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹，取得采样结果；
第二步，从用户书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化；
第三步，将第二步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取解密密钥1；
第四步，用选定的对称加密算法+解密密钥1，解密加密文档，生成临时文档；
第五步，从临时文档中析出随机文本串，用户在触摸屏上书写该文本串，并记录书写轨迹；
第六步，从第五步记录的书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化；
第七步，将第六步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取解密密钥2；
第八步，用选定的对称加密算法+解密密钥2解密临时文档，完成文档解密。
优选的，第二步中，标准化处理分两步进行：标准化处理1与标准化处理2，以第1个采样点为坐标原点，后续采样点与第1采样点的差值为新坐标值，将采样结果转化为新坐标值，完成标准化处理1；标准化处理2将尺寸规整到约定的矩形范围内，通过扫描采样结果序列，取出序列中长、宽的最大值做分母，约定的矩形长、宽值做分子，得到长、宽的标准化比值；将采样结果序列乘以标准化比值得到标准化结果。
优选的，第三步，将约定的矩形范围细分为一定数量的小矩形，笔迹向量经过的小矩形序列即为区域向量，小矩形的中心点为该区域的区域值；每一段笔划提取若干比特作为密钥，若干段笔划提取的比特顺次拼接形成解密密钥1。
优选的，第六步，标准化处理分两步进行：标准化处理1与标准化处理2，以第1个采样点为坐标原点，后续采样点与第1采样点的差值为新坐标值，将采样结果转化为新坐标值，完成标准化处理1；标准化处理2将尺寸规整到约定的矩形范围内，通过扫描采样结果序列，取出序列中长、宽的最大值做分母，约定的矩形长、宽值做分子，得到长、宽的标准化比值；将采样结果序列乘以标准化比值得到标准化结果。
优选的，第七步，将约定的矩形范围细分为一定数量的小矩形，笔迹向量经过的小矩形序列即为区域向量，小矩形的中心点为该区域的区域值；每一段笔划提取若干比特作为密钥，若干段笔划提取的比特顺次拼接形成解密密钥2。
(注：前述触摸屏采样函数为触摸屏操作系统自带的，具体采样函数视不同的触摸屏操作系统而异，如Android系统提供了如下采样函数android_server_KeyInputQueue_readEvent()。)
本发明基于触摸屏汉字笔迹的文档加密及解密方法，该方法无需用户记忆密钥，也无需用户携带专门设备，使用方便，并且可以做到一档一密。其在提供用户良好体验的同时，也具备较高的安全性。该方法特别适用于智能手机，具有较好的用户体验。
附图说明
图1为基于触摸屏汉字笔迹的文档加密过程示意图。
图2为汉字笔迹密钥提取流程图。
图3为笔迹向量映射到区域向量示意图。
图4为基于触摸屏汉字笔迹的文档解密过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，基于触摸屏汉字笔迹的文档加密方法流程：
第一步，用户在触摸屏上书写签名。书写的汉字大小无限制，笔划有限制，即用户需固定签名所完成的笔划数及笔划的先后顺序，一般用户的书写习惯笔划顺序及笔划数都是固定的。触摸屏数据采样函数(此采样函数为触摸屏操作系统自带的，具体采样函数视不同的触摸屏操作系统而异，如Android系统提供了如下采样函数android_server_KeyInputQueue_readEvent())能够记录用户手在触摸屏上移动留下的笔划轨迹。
第二步，从用户书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化。触摸屏数据采样函数能够支持对用户书写过程中离开触摸屏表面的行为进行记录，依据此记录可以对用户书写时的笔划进行准确的分段，分段后笔划数据即为笔迹向量。标准化处理分2步进行，标准化处理1与标准化处理2。以第1个采样点为坐标原点，后续采样点与第1采样点的差值为新坐标值，将采样结果转化为新坐标值，完成标准化处理1。用户书写汉字有大小，标准化处理2将尺寸规整到约定的矩形范围内，矩形大小可根据触摸屏的实际情况决定(如可设为300×400)。方法为扫描采样结果序列，取出序列中长、宽的最大值做分母，约定的矩形长、宽值做分子，得到长、宽的标准化比值；将采样结果序列乘以标准化比值得到标准化结果。
第三步，将第二步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取加密密钥1。加密密钥的提取流程如图2所示。笔迹向量到区域向量的映射如图3所示。将约定的矩形范围(如300×400)细分为一定数量的小矩形(小矩形尺寸可调，可选15×20像素)。笔迹向量经过的小矩形序列即为区域向量，小矩形的中心点为该区域的区域值。每一段笔划提取若干比特作为密钥，若干段笔划提取的比特顺次拼接形成加密密钥。比特提取方法为：
非笔划起始点提取比特＝(区域值-笔划起始点区域值)-＞比特序列；
第四步，产生随机汉字文本串(具体产生方法可由用户自定义；建议为：选定一个汉字集合，含若干汉字，如100个常用汉字，用随机函数，如rand()/100，选定集合中某一汉字，重复若干步，得到随机汉字文本串)，显示给用户，用户在触摸屏上书写这些汉字，触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹。该步骤对用户的书写要求与第一步相同。由于汉字文本串可以任意选取，因此加密用户文档可以做到一档一密。
第五步，从用户书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化。该步骤实施过程与第二步相同。
第六步，将第五步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取加密密钥2。该步骤实施过程与第三步相同。
第七步，选定对称加密算法(如AES、3DES等，因AES、3DES为加密领域经典算法，因此不作详述)，用加密密钥2加密待加密文档，生成加密文档1。
第八步，将第四步中产生的随机文本串与加密文档1一起打包，生成中间文档。
第九步，用选定的对称加密算法+加密密钥1加密第八步得到的中间文档，得到加密文档2，此加密文档2即为最后的加密文档。
基于触摸屏汉字笔迹的文档解密流程如图4所示：
第一步，用户在触摸屏上书写签名，触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹。该步骤实施过程与文档加密部分第一步相同。
第二步，从用户书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化。该步骤实施过程与文档加密部分第二步相同。
第三步，将第二步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取解密密钥1。该步骤实施过程与文档加密部分第三步相同。
第四步，用选定的对称加密算法+解密密钥1解密加密文档，生成临时文档。选定的对称加密算法与文档加密部分选定的算法相同。
第五步，从临时文档中析出随机文本串，用户在触摸屏上书写该文本串，并记录书写轨迹。该步骤对用户的书写要求与第一步相同。
第六步，从第五步记录的书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化。该步骤实施过程与文档加密部分第五步相同。
第七步，将第六步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取解密密钥2。该步骤实施过程与文档加密部分第六步相同。
第八步，用选定的对称加密算法+解密密钥2解密临时文档，完成文档解密。
Claims (10)
1.一种基于触摸屏汉字笔迹的文档加密方法，其特征是按如下步骤进行：
第一步，用户在触摸屏上书写签名，触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹，取得采样结果；
第二步，从用户书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化；
第三步，将第二步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取加密密钥1；
第四步，产生随机汉字文本串，显示给用户，用户在触摸屏上书写这些汉字，触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹；
第五步，从第四步获得的用户书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化；
第六步，将第五步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取加密密钥2；
第七步，选定对称加密算法结合加密密钥2加密待加密文档，生成加密文档1；
第八步，将第四步中产生的随机文本串与加密文档1一起打包，生成中间文档；
第九步，用选定的对称加密算法结合加密密钥1加密第八步得到的中间文档，得到加密文档2。加密文档2即为最后的加密文档。
2.如权利要求1所述的基于触摸屏汉字笔迹的文档加密方法，其特征是：第二步中，标准化处理分两步进行：标准化处理1与标准化处理2，以第1个采样点为坐标原点，后续采样点与第1采样点的差值为新坐标值，将采样结果转化为新坐标值，完成标准化处理1；标准化处理2将尺寸规整到约定的矩形范围内，通过扫描采样结果序列，取出序列中长、宽的最大值做分母，约定的矩形长、宽值做分子，得到长、宽的标准化比值；将采样结果序列乘以标准化比值得到标准化结果。
3.如权利要求1所述的基于触摸屏汉字笔迹的文档加密方法，其特征是：第三步，将约定的矩形范围细分为一定数量的小矩形，笔迹向量经过的小矩形序列即为区域向量，小矩形的中心点为该区域的区域值；每一段笔划提取若干比特作为密钥，若干段笔划提取的比特顺次拼接形成加密密钥1。
4.如权利要求1所述的基于触摸屏汉字笔迹的文档加密方法，其特征是：第五步，标准化处理分两步进行：标准化处理1与标准化处理2，以第1个采样点为坐标原点，后续采样点与第1采样点的差值为新坐标值，将采样结果转化为新坐标值，完成标准化处理1；标准化处理2将尺寸规整到约定的矩形范围内，通过扫描采样结果序列，取出序列中长、宽的最大值做分母，约定的矩形长、宽值做分子，得到长、宽的标准化比值；将采样结果序列乘以标准化比值得到标准化结果。
5.如权利要求1所述的基于触摸屏汉字笔迹的文档加密方法，其特征是：第六步，将约定的矩形范围细分为一定数量的小矩形，笔迹向量经过的小矩形序列即为区域向量，小矩形的中心点为该区域的区域值；每一段笔划提取若干比特作为密钥，若干段笔划提取的比特顺次拼接形成加密密钥2。
6.一种基于触摸屏汉字笔迹的文档解密方法，其特征是按如下步骤进行：
第一步，用户在触摸屏上书写签名，触摸屏数据采样函数记录用户书写轨迹，取得采样结果；
第二步，从用户书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化；
第三步，将第二步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取解密密钥1；
第四步，用选定的对称加密算法结合解密密钥1，解密加密文档，生成临时文档；
第五步，从临时文档中析出随机文本串，用户在触摸屏上书写该文本串，并记录书写轨迹；
第六步，从第五步记录的书写轨迹中提取笔迹向量，并标准化；
第七步，将第六步标准化后的笔迹向量映射为区域向量，并提取解密密钥2；
第八步，用选定的对称加密算法结合解密密钥2解密临时文档，完成文档解密。
7.如权利要求6所述的基于触摸屏汉字笔迹的文档解密方法，其特征是：第二步中，标准化处理分两步进行：标准化处理1与标准化处理2，以第1个采样点为坐标原点，后续采样点与第1采样点的差值为新坐标值，将采样结果转化为新坐标值，完成标准化处理1；标准化处理2将尺寸规整到约定的矩形范围内，通过扫描采样结果序列，取出序列中长、宽的最大值做分母，约定的矩形长、宽值做分子，得到长、宽的标准化比值；将采样结果序列乘以标准化比值得到标准化结果。
8.如权利要求6所述的基于触摸屏汉字笔迹的文档解密方法，其特征是：第三步，将约定的矩形范围细分为一定数量的小矩形，笔迹向量经过的小矩形序列即为区域向量，小矩形的中心点为该区域的区域值；每一段笔划提取若干比特作为密钥，若干段笔划提取的比特顺次拼接形成解密密钥1。
9.如权利要求6所述的基于触摸屏汉字笔迹的文档解密方法，其特征是：第六步，标准化处理分两步进行：标准化处理1与标准化处理2，以第1个采样点为坐标原点，后续采样点与第1采样点的差值为新坐标值，将采样结果转化为新坐标值，完成标准化处理1；标准化处理2将尺寸规整到约定的矩形范围内，通过扫描采样结果序列，取出序列中长、宽的最大值做分母，约定的矩形长、宽值做分子，得到长、宽的标准化比值；将采样结果序列乘以标准化比值得到标准化结果。
10.如权利要求6所述的基于触摸屏汉字笔迹的文档解密方法，其特征是：第七步，将约定的矩形范围细分为一定数量的小矩形，笔迹向量经过的小矩形序列即为区域向量，小矩形的中心点为该区域的区域值；每一段笔划提取若干比特作为密钥，若干段笔划提取的比特顺次拼接形成解密密钥2。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20120905 Termination date: 20180110 |