CN103188077B - 一种面向移动终端阅读的数字文件加密和解密方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向移动终端阅读的数字文件加密和解密方法，属于数字文件保护技术领域。本发明基于阅读文件头尾带有文件特定信息，易被识别特征，充分考虑移动终端资源受限、操作系统封闭性等特点，根据混淆结构中的参数设置，将原始数字文件的各部分数据分别进行字节位混淆处理，将混淆后的字节进行重新组合得到混淆后的加密数字文件，并通过设置头部移位模因子，提高加密强度。此外，本发明还提出了基于上述加密方法的解密方法。采用对称密钥加密方式，密钥构成简单，易于管理，无需采用特定格式重新组装内容即可实现对文件的保护，具有较强的方便性和普适性，更适合移动终端阅读的数字文件的保护。

Description

一种面向移动终端阅读的数字文件加密和解密方法

技术领域

本发明属于阅读终端数字文件保护的技术领域，具体涉及一种面向移动终端阅读的数字文件加密和解密方法。

背景技术

随着移动互联网的成熟和智能移动终端的普及，基于智能移动终端的移动阅读逐渐成为人们生活中必不可少的一部分。目前移动数字阅读的数字版权保护机制中保护手段仍然以传统PC加密算法对数字文件加密为主，这种加密方法是基于PC相关平台，加密/解密方式基本上是通过对原基于PC平台的算法向移动终端平台移植完成的，而移动平台操作系统支持能力不同，需对原加密/解密算法必须调整、裁剪，再加上移动终端多平台化(iOS、Symbian、Android、WindowsMobile6.x、J2ME)，更是提高了移动平台间算法一致性难度和风险，导致可维护性差，且成本增加。可见，现有的数字版权的保护方法未考虑智能移动终端的资源受限性、操作系统封闭性和跨多平台等特性，采用基于PC平台下向移动终端进行移植的加密|解密，没有针对移动平台特性，设计不合理，会导致耗费移动终端资源，效率降低。PC平台加密入口唯一性以及多移动终端平台支持能力不一致性，会导致多移动终端平台的功能的不一致，而导致安全性降低。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷及实际应用的需要，本发明的目的在于提供一种面向移动终端阅读的数字文件加密和解密方法，降低移动终端资源的消耗，提高运行的效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，包括以下步骤：

(1)设置混淆结构中参数；所述混淆结构是指密钥的结构；混淆结构的参数包括密钥版本标识、原始数字文件的头部字节数、尾部字节数、部分加密主体字节数、头部混淆算法、尾部混淆算法、加密主体混淆算法；所述混淆算法是指将字节中的位内容进行换位处理；所述部分加密主体字节数是指原始数字文件中头部字节数和尾部字节数以外的需要加密的部分主体字节数；

(2)选择待加密的原始数字文件，并根据混淆结构中的参数信息获取数字文件的头部、尾部和部分加密主体字节数据；

(3)根据混淆结构中的设置参数，分别对原始数字文件的头部、尾部和加密主体字节数据进行混淆处理，得到混淆后的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据；

(4)将混淆后的各字节数据重新组合得到混淆后的加密数字文件。

进一步，如上所述的一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，步骤(4)中，重新组合得到混淆后加密数字文件的具体方式为：

将混淆后的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据按照部分加密主体字节数据、头部字节数据、尾部字节数据的顺序组合，混淆后的部分加密主体字节数据为加密数字文件的初始部分，原始数字文件的其它字节数据作为加密数字文件的结尾部分。

进一步，如上所述的一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，所述方法的步骤(3)与步骤(4)之间还包括以下步骤：

(3-4)计算混淆后部分加密主体字节的偏移字节数，所述偏移字节数是指混淆后的部分加密主体字节后的主体字节数。

进一步，如上所述的一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，所述混淆结构的参数还包括头部移位模因子；所述头部移位模因子是指计算偏移字节数的模因子。

再进一步，如上所述的一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，将原始数字文件按头部移位模因子进行模运算后的数值即为偏移字节数。

更进一步，如上所述的一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，步骤(4)中，将混淆后的各字节数据重新组合得到加密数字文件的具体方式为：将混淆后的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据、偏移字节数据按照部分加密主体字节数据、偏移字节数据、头部字节数据、尾部字节数据的顺序组合，混淆后的部分加密主体字节数据为加密数字文件的初始部分，原始数字文件的其它字节数据作为加密数字文件的结尾部分。

一种面向移动终端阅读的数字文件解密方法，包括以下步骤：

(1)根据混淆结构中的参数设置，分别获取加密数字文件中所对应的混淆后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据；

(2)根据混淆结构中的头部混淆算法、尾部混淆算法、加密主体混淆算法分别对混淆后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据进行解密；

(3)将解密后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据重新组合成原始数字文件。

进一步，如上所述的一种面向移动终端阅读的数字文件解密方法，步骤(3)中，将解密后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据按照头部字节数据、部分加密主体字节数据、其它字节数据和尾部字节数据的顺序重新组合成原始数字文件。

再进一步，如上所述的一种面向移动终端阅读的数字文件解密方法，所述混淆结构中如果包括头部位移模因子，则该方法步骤(1)之前还包括：根据加密数字文件的混淆结构中的头部移位模因子，计算偏移字节数。

更进一步，如上所述的一种面向移动终端阅读的数字文件解密方法，步骤(3)中，将解密后的将解密后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据、偏移字节数据按照头部字节数据、部分加密主体字节数据、偏移字节数据、其它字节数据和尾部字节数据的顺序重新组合成原始数字文件。

本发明的效果在于：本发明采用对称密钥加密方式，对原始数字文件中头部、尾部及部分主体字节分别进行混淆加解密的方法，实现对数字文件的保护。密钥构成简单，易于管理，无需特定格式重新组装文件内容即能满足文件保护需要，具有较强的方便性和普适性，更适合面向移动终端阅读的数字文件的保护。

附图说明

图1为具体实施方式中一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法的流程图；

图2为具体实施方式中混淆结构的示意图；

图3为本发明一种面向移动终端阅读的数字文件解密方法的流程图；

图4为实施例中的混淆结构示例图；

图5为实施例中按混淆结构参数对原始数字文件进行设置后的示意图；

图6为实施例中对头部字节数据进行混淆的示意图；

图7为实施例中对尾部字节数据进行混淆的示意图；

图8为实施例中对部分加密主体字节数据进行混淆的示意图；

图9为实施例中混淆后的加密数字文件的结构示意图。

具体实施方式

本发明是基于移动终端资源受限、操作系统封闭性等特点，充分考虑移动终端阅读特性，以及阅读文件头尾带有特定信息、易于识别特征等特点，提出的一种以字节混淆、特定字节移位的加解密方法，该方法采用对称密钥方式，密钥结构简单，易于管理和更新，以及移动终端传递，具有较强的普适性。在本具体实施方式混淆结构(密钥)中的主要相关参数如下：

密钥版本标识：标识密钥版本，不同版本混淆结构(密钥)参数值不同；

头部字节数：逻辑上原始数据文件头部区域所占字节长度；

头部混淆方式：原始数据文件头部各字节混淆的方式；

尾部字节数：逻辑上原始数据文件尾部区域所占字节长度；

尾部混淆方式：数据文件尾部原始各字节混淆的方式

部分加密主体字节数：数据文件主体中一部分需进行混淆处理的字节长度，从主体起始位置截取；

部分加密主体混淆方式：数据文件主体中设定部分的混淆方式；

头部移位模因子：利用该因子对实际文件长度进行模运算后的值作为文件头部混淆后写入加密文件的实际偏移字节数位置。

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1示出了本发明一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法的流程图，该方法包括主要以下步骤：

步骤1：设置混淆结构参数；

设置混淆结构中的参数。本发明所提出的加解密方法是一种以字节混淆为基础的方法，所以在对原始数字文件进行加密前，需要设置混淆结构的参数，即密钥的结构。本实施方式中的混淆结构如图2所示，主要包括以下参数：

密钥版本标识，用于标识混淆加密的版本；头部字节数及头部混淆算法；尾部字节数及尾部混淆算法、部分加密主体字节数及其混淆算法、和头部移位模因子。其中，混淆算法即本发明的加密处理，具体是将字节中的内容进行换位处理；头部移位模因子指的是在计算特定移位字节时的模因子，将原始数字文件的长度按照头部移位模因子进行模运算后的结果数值即为特定移位字节数(偏移字节数)。

本发明中在原始数字文件在逻辑上分成了三大部分：头部(文件的初始部分)、主体部分和尾部(文件的结尾部分)。其中，主体部分包括了需要进行混淆加密的部分加密主体字节、偏移字节和其它主体字节。

步骤2：根据混淆结构的设置参数获取文件的头部、尾部及部分加密主体字节数据；

步骤3：对头部、尾部及部分加密主体字节数据进行混淆处理；

根据步骤1中对图2中所示的混淆结构的参数进行的设置，获取原始数字文件的对应的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据。例如在混淆结构中头部字节数为2、尾部字节数为1、部分加密主体字节数为4，则将原始数字文件中的初始两个字节数据设置为头部字节数据，结尾部分的1个字节数据设置为尾部字节数据，其它部分为主体部分，将头部字节数据后的4个字节数据为部分加密主体字节数据。

获取各部分的字节数据后，再根据混淆结构中所设置的各部分的混淆算法(加密方法)对各部字节数据进行混淆处理，得到混淆后的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据。本实施方式中混淆处理是以字节为单位进行的，所述的混淆处理指的是对各个字节的8位(0～7)按照混淆结构设置的混淆算法进行位置对换。例如混淆结构中的头部混淆算法为21036547，表示将头部字节数据中的每个字节中的具体对换为：0<->2，4<->6，即将原始数字文件中的第一位作为混淆后的第三位，第5为作为混淆后的第7为，其它为保持不变。

步骤4：计算偏移字节数；

根据混淆结构头部移位模因子计算偏移字节数，该偏移字节数指的是混淆后的部分加密主体字节数据后的特定字节偏移量，计算偏移字节数的方式为：将原始数字文件按照所设置的头部移位模因子进行模运算，模运算的结果数值即为偏移字节数。

步骤5：对头部、尾部、部分加密主体字节和偏移字节数据重新组合得到加密数字文件。

将步骤3中得到的混淆后的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据以及步骤4中计算的偏移字节数据进行重新组合获得加密数字文件，组合的具体方式如下：

将上述各部分数据按照以下顺序进行组合：部分加密主体字节数据-＞偏移字节数据-＞头部字节-＞尾部字节的顺序组合，即混淆后的部分加密主体字节数据作为加密数字文件的初始部分，原始数字文件中上述字节数据外的其它字节数据作为加密数字文件的结尾部分。

当然，本发明所提供的上述以字节混淆、特定字节整体位移为基础的加密方式中，对于混淆后各部分字节数据以及偏移字节数据的重新组合方式并不是唯一的。步骤4中计算偏移字节数也不是必须的，在实际运用过程中，也可以在混淆结构中不设置头部移位模因子，此时只需要对头部、尾部及部分加密主体字节数据进行混淆后重新组合即可得到混淆后的加密数字文件。设置头部移位模因子，将偏移字节数据隐藏于文件特定位置，是为了进一步的提高数字文件的加密强度。头部位移模因子的取值一般为2或3。

图3示出了基于图1中面向移动终端阅读的数字文件加密方法的数字文件的解密方法，该方法主要包括以下步骤：

步骤11：计算偏移字节数；

根据加密数字文件的混淆结构中的头部移位模因子，计算偏移字节数。将加密数字文件的长度按照设置的头部位移模因子进行模运算，得到文件的偏移字节数。

步骤21：获取加密数字文件中所对应的混淆后的原始数字文件中的头部、尾部和部分加密主体字节数据；

根据混淆结构中的参数设置及偏移字节数，分别获取加密数字文件中所对应的混淆后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据。

由上述加密方法的步骤5中的重新组合方式可知，加密数字文件的初始字节数据即为原始数字文件的部分加密主体字节数据，所以可以根据混淆结构中的部分加密主体字节数直接得到原始数字文件的部分加密主体字节数据。部分加密主体字节后即为偏移字节，偏移字节数据面即为原始数字文件的头部字节数据，头部字节数据后位尾部字节数据，剩余的为其它主体字节数据。根据步骤21中计算得到的偏移字节数以及上述位置关系可以分别获取到原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据。

步骤31：根据各部分字节的混淆算法对原始数字文件的各部分数据进行解密；

根据混淆结构中设置的头部混淆算法、尾部混淆算法、加密主体混淆算法分别对混淆后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据进行解密，得到解密后的各部分字节数据，即原始的混淆前得数据。

步骤41：将解密后的各部分字节数据重新组合得到原始数字文件。

将步骤S31中解密后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据按照头部字节数据、部分加密主体字节数据、其它字节数据和尾部字节数据的顺序重新组合成原始数字文件。

当然，如果混淆结构的参数中不存在头部移位模因子，即可直接由步骤21获取各部分字节数据，然后根据混淆算法解密后重新组合得到原始数字文件。

下面结合具体的实施例对本发明进行进一步详细的说明。

实施例

本实施例中以对文件长度为1023的原始数字文件进行混淆加密为例对本发明的方法进行说明。

首先设置原始数字文件的混淆结构参数，示意图如图4所示，根据混淆结构中的设置参数获取原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据，其示意图如图5所示，头部字节数为2个字节、尾部字节数为1个字节、部分加密主体字节数为3个字节。然后对各部分的字节数据根据混淆结构中的设置进行混淆处理，由图4中可以看出头部混淆算法为：21036547，即对头部两个字节数据按照21036547(即0<->2，4<->6换位)进行换位处理，混淆的示意图如图6所示。同样根据混淆结构中的尾部混淆算法和部分加密主体字节算法分别对尾部字节数据和部分加密主体字节算法进行混淆，混淆的示意图如图7和图8所示。

本实施例中的头部移位模因子为2，文件长度为1023字节，将文件长度按模2进行模运算的结果数值为1，因此，本实施例中的偏移字节数为1。最后将混淆后的头部字节数据、尾部字节数据、部分加密主体字节数据和偏移字节数据重新组合得到混淆后的加密数字文件，混淆后的加密数字文件的结构示意图如图9所示。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，包括以下步骤：

(1)设置混淆结构中参数；所述混淆结构是指密钥的结构；混淆结构的参数包括密钥版本标识、原始数字文件的头部字节数、尾部字节数、部分加密主体字节数、头部混淆算法、尾部混淆算法、加密主体混淆算法；所述混淆算法是指将字节中的位内容进行换位处理；所述部分加密主体字节数是指原始数字文件中头部字节数和尾部字节数以外的需要加密的部分主体字节数；

(2)选择待加密的原始数字文件，并根据混淆结构中的参数信息获取数字文件的头部、尾部和部分加密主体字节数据；

(3)根据混淆结构中的设置参数，分别对原始数字文件的头部、尾部和加密主体字节数据进行混淆处理，得到混淆后的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据；

(4)将混淆后的各字节数据重新组合得到混淆后的加密数字文件；重新组合得到混淆后加密数字文件的具体方式为：

将混淆后的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据按照部分加密主体字节数据、头部字节数据、尾部字节数据的顺序组合，混淆后的部分加密主体字节数据为加密数字文件的初始部分，原始数字文件的其它字节数据作为加密数字文件的结尾部分。

2.如权利要求1所述的一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，其特征在于：所述方法的步骤(3)与步骤(4)之间还包括以下步骤：

(3-4)计算混淆后部分加密主体字节的偏移字节数，所述偏移字节数是指混淆后的部分加密主体字节后的主体字节数。

3.如权利要求2所述的一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，其特征在于：所述混淆结构的参数还包括头部移位模因子；所述头部移位模因子是指计算偏移字节数的模因子。

4.如权利要求3所述的一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，其特征在于：将原始数字文件按头部移位模因子进行模运算后的数值即为偏移字节数。

5.如权利要求4所述的一种面向移动终端阅读的数字文件加密方法，其特征在于：步骤(4)中，将混淆后的各字节数据重新组合得到加密数字文件的具体方式为：将混淆后的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据、偏移字节数据按照部分加密主体字节数据、偏移字节数据、头部字节数据、尾部字节数据的顺序组合，混淆后的部分加密主体字节数据为加密数字文件的初始部分，原始数字文件的其它字节数据作为加密数字文件的结尾部分。

6.一种面向移动终端阅读的数字文件解密方法，包括以下步骤：

(1)根据混淆结构中的参数设置，分别获取加密数字文件中所对应的混淆后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据；所述混淆结构是指密钥的结构；混淆结构的参数包括密钥版本标识、原始数字文件的头部字节数、尾部字节数、部分加密主体字节数、头部混淆算法、尾部混淆算法、加密主体混淆算法；所述混淆算法是指将字节中的位内容进行换位处理；

所述加密数字文件是将混淆后的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据按照部分加密主体字节数据、头部字节数据、尾部字节数据的顺序组合，混淆后的部分加密主体字节数据为加密数字文件的初始部分，原始数字文件的其它字节数据作为加密数字文件的结尾部分；

(2)根据混淆结构中的头部混淆算法、尾部混淆算法、加密主体混淆算法分别对混淆后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据进行解密；

(3)将解密后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据按照头部字节数据、部分加密主体字节数据、其它字节数据和尾部字节数据的顺序重新组合成原始数字文件。

7.如权利要求6所述的一种面向移动终端阅读的数字文件解密方法，其特征在于：所述混淆结构中如果包括头部位移模因子，则该方法步骤(1)之前还包括：根据加密数字文件的混淆结构中的头部移位模因子，计算偏移字节数。

8.如权利要求7所述的一种面向移动终端阅读的数字文件解密方法，其特征在于：步骤(3)中，将解密后的原始数字文件的头部字节数据、尾部字节数据和部分加密主体字节数据、偏移字节数据按照头部字节数据、部分加密主体字节数据、偏移字节数据、其它字节数据和尾部字节数据的顺序重新组合成原始数字文件。