CN103746793B - 一种数形文载加密和解密方法 - Google Patents

Abstract

一种数据加密方法，所述方法包括下述步骤：A1发送方撰写明文；A2明文数字化，明文转化成二进制或者五进制或者十进制数组代码；A3将A2步骤产生的数组代码经过数谱主密钥加密成密文，其中密文的结构包括黑色的点、白色的圈、斜线、箭号；A4将A3步骤产生的数谱数据与密文通过公开信道传输给接收方。一种数据解密方法，所述方法包括下述步骤：B1接收方接收到密文和数谱数据；B2将B1步骤接收到的数谱数据与数谱序列结合形成解密的密钥；B3将B1步骤接收到的密文通过B2步骤形成的密钥进行解密，形成数组代码；B4将数组代码转化成明文。本发明提供的一种数形文载加密和解密方法，只需一条公开信道即可实现保密通信，安全性高。

Description

一种数形文载加密和解密方法

技术领域

本发明涉及计算机数据安全领域，具体是涉及数据加密和解密领域。

技术背景

计算机网络全球化、公开化使信息安全面临巨大威胁，迫使密码技术成为保障信息安全核心技术。密码技术是研究通过字符变换隐藏明文消息来保障实现秘密通讯的学科，其研究对象是信息存储体。密码系统中，明文指未加密报文；密文指已加密报文；密钥指明文、密文间字符变换手段。其中明文变换为密文过程称为加密或编码；密文变换为明文过程则称为解密或解码。依密钥性质将密码分为对称加密密码体制与非对称加密密码体制。前者指加密解密共用一把密钥，后者指加密用公钥，解密用私钥的密码体制。

目前市场上的数据加密解密方法，为保密需要，数据大都需要秘密信道进行传输，而不能在公开信道上进行传输。有的加密解密方法可以通过统计或者穷举法就能轻易破解，而且密钥在这个过程中始终是不变的，这无法适应复杂的计算机网络环境。

发明内容

为解决上述问题，本发明基于《摩尔斯密码》提出另类数据加密解密方法，即数形文载加密解密方法，全称为“数字图形文字载体加密解密方法”。

本发明的加密方法采用下述方案实现：

一种数据加密方法，所述方法包括下述步骤：

A1、发送方撰写明文；

A2、明文数字化，明文转化成二进制或者五进制或者十进制数组代码；

A3、将A2步骤产生的数组代码经过数谱主密钥加密成密文，其中数谱主密钥包括数谱数据和数谱序列，密文的结构包括黑色的点、白色的圈、斜线、箭号；

A4、将A3步骤产生的数谱数据与密文通过公开信道传输给接收方。

上述A3步骤还包括以下子步骤：

A31、确定密文位数，即密文中的点与圈；

A32、连线，即连接密文中的点与圈的直/虚曲线；

A33、在密文中打箭号及标明中心位置；

所述数谱主密钥结构包括：5个黑色的点、5个白色的圈、两条斜线和十个二进制编码，其中每个点或者圈上面都有一个所述二进制编码，二进制编码为数谱数据，采用数字水印技术方法伪装；一个黑色的点和一个白色的圈为一对编/解码方位，特标斜线点与圈表示数谱主密钥的中心位置，中心位置的一对点和圈构成一对编/解码方位，中心位置的上、下、左、右各构成一对编/解码方位，这样就有五对编/解码方位；所述数谱序列包括所述五个黑色的点、所述五个白色的圈和所述1～10个二进制编码。

本发明提供的一种数形文载加密和解密方法，密钥的管理仅需牢记双方约定的数谱序列与伪随机选取密钥序列，且只需一条公开信道即可实现保密通信；拉长伪随机选取密钥序列就可极大扩展密钥空间，降低破译概率；用点圈代码较好隐藏密文的统计特征，使密钥源间具有均匀分布等概性且伪随机密钥方式能有效扰乱明密文间的线性规律；无双方约定条件该密码无法解密无法伪造的特性可用于验证信息完整性与认证性；更改数谱数据就能实现一次一密通讯方式而不影响接收方解密工作。

附图说明

图1为本发明数据加密方法第一个实施例的流程图；

图2为本发明数谱密钥的结构示意图；

图3为本发明数据加密实施例1；

图4为本发明数谱密钥组合图；

图5为本发明数据解密方法第一个实施例的流程图；

图6为本发明数据解密实施例1；

图7为本发明数据加密方法第二个实施例的流程图；

图8为本发明数据加密实施例2；

图9为本发明数据解密方法第二个实施例的流程图；

图10为本发明数据解密实施例2。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

数形文载是明文消息变换为数字图形的可视化编码新方法，基于“无法离析哪些密文由哪些密钥加解密”的复杂性问题而设计。目的在于隐藏明文消息，可实现大批量数据的加密功能。数形文载法加密原理：将明文消息数字化代换数组代码，再通过特定密钥代换为数字图形进行加密。

实施例1

如图1所示，该图为本发明数据加密方法第一个实施例的流程图；该实施例对数据进行加密的流程如下：

步骤101：加密流程开始；

步骤102：发送方撰写明文；

步骤103：明文转化成二进制数组代码；

步骤104：将103步骤产生的二进制数组代码经过单密钥数谱主密钥加密成数形代码，即密文，其中数谱主密钥包括数谱数据和数谱序列，密文的结构包括黑色的点、白色的圈、斜线、箭号；

步骤105：通过公开信道发送数谱数据与密文给接收方；

步骤106：加密流程结束。

上述步骤104还包括以下子步骤：

1041、确定数谱主密钥位数，即数谱主密钥点与圈；

1042、连线，即连接数谱主密钥点与圈的直/虚曲线；

1043、打箭号及标明数谱主密钥中心位置。

上述加密数谱主密钥结构如图2所示，包括：5个黑色的点，5个白色的圈，两条斜线，还有十个二进制编码。其中每个点或者圈上面都有一个二进制编码，二进制编码为数谱数据，采用数字水印技术方法伪装；一个黑色的点和一个白色的圈为一对编/解码方位，特标斜线点与圈表示数谱主密钥的中心位置，中心位置的一对点和圈构成一对编/解码方位，中心位置的上、下、左、右各构成一对编/解码方位，这样就有五对编/解码方位。

上述加密数谱主密钥包括数谱数据和数谱序列，数谱数据是随机产生的数据，其组合图如图4所示，由数谱数据0110011010与数谱序列组合形成数谱主密钥，其中数谱序列包括五个黑色的点、五个白色的圈、1～10个编码，1～10编码随机分配给点或者圈，1相应代表数谱数据0110011010中的第一位，2相应代表数谱数据0110011010中的第二位，以此类推，10相应代表数谱数据0110011010中的第十位；将数谱数据0110011010按位置放在数谱序列中相应的位置上，即将数谱数据0110011010中的第一位0放到数谱序列中标1编码的黑点上，将数谱数据0110011010中的第二位1放到数谱序列中标2编码的黑点上，依次类推，将数谱数据0110011010中的第十位0放到数谱序列中标10编码的白色圈上，然后用斜线特表示出中心位置，就形成数谱主密钥。

按上述数据加密流程加密的实施例1如图3所示：明文A、B、C按表1数字化之后变成二进制数组代码11000、10011、01110，数组代码11000、10011、01110经过数谱主密钥加密形成密文。

表1

针对图1实施例的数据加密过程，实现本发明数据解密方法的第一个实施例流程图如图5所示。

如图5所示，解密过程具体如下：

步骤201：解密流程开始；

步骤202：接收方接收密文和数谱数据；

步骤203：将接收到的数谱数据与自己已有的数谱序列结合形成单钥数谱主密钥；

步骤204：将密文解密形成二进制数组代码；

步骤205：将数组代码化成明文；

步骤206：解密流程结束。

上述204步骤还包括以下子步骤：

2041、明确密文中斜线中心位置；

2042、依箭线逐位解读密文中的点或圈，得到数组代码。

上述数谱数据与数谱序列结合形成数谱主密钥的过程如图4所示。

按上述解密流程解密的实施例1如图6所示：密文由合成的数谱主密钥解密成数组代码11000、10011、01110，然后将数组代码11000、10011、01110根据表1转化成明文A、B、C。

实施例2

如图7所示，该图为本发明数据加密方法第二个实施例的流程图，其与本发明数据加密方法第一个实施例的流程图不同之处在于数据采用双密钥加密。其中接收方与发送方双方约定的伪随机密钥选取码为112212211，1表示采用密钥1加密，2表示采用密钥2加密。

按上述加密流程图加密的实施例2如图8所示：明文L、R、R、O、R、F、I、C、C按实施例1中的表1转化成的二进制数组代码为01001、01010、01010、00011、01010、10110、01100、01110、01110，然后再将这些二进制代码按密钥选取码的顺序选取数谱主密钥进行加密，形成密文。

采用多钥加密，可以达到无法离析哪些密文由哪些密钥进行加解密的目的，相同明文可有不同密文形式，相同密文也可有不同明文内容，明文与密文间映射关系由密钥性质决定。该特性符合实用密码设计扩散原则。数形文载法多钥组合克服了单钥加密暴露明密文间一一对应的线性关系与统计特征，能较好抵抗频率攻击、线性/差分分析攻击的可能。

针对图7实施例的数据加密过程，实现本发明数据解密方法的第二个实施例流程图如图9所示，其与本发明数据解密方法第一个实施例的流程图不同之处在于本实施例的流程图是基于双钥解密的流程图，其中解密时需要双方约定的伪随机密钥选取码为112212211。当接收方接收到密文之后，按伪随机密钥选取码112212211，依次选取密钥1或者密钥2对密文进行解密。

按上述解密流程图解密的实施例2如图10所示：密文由合成的密钥1或者密钥2依次按伪随机密钥选取码112212211选取密钥进行解密，解密之后形成二进制数组代码01001、01010、01010、00011、01010、10110、01100、01110、01110，最后将二进制数组代码01001、01010、01010、00011、01010、10110、01100、01110、01110根据表1转化成明文L、R、R、O、R、F、I、C、C即可实现解密。

上述实施例1与实施例2中的二进制数组代码或者二进制数谱数据还可以为五进制或者十进制的数组代码或者数谱数据，加密或者解密所采用的方法都一样。

Claims (1)

1.一种数据加密方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(A1)发送方撰写明文；

(A2)明文数字化，明文转化成二进制或者五进制或者十进制数组代码；

(A3)将(A2)步骤产生的数组代码经过数谱主密钥加密成密文，其中数谱主密钥包括数谱数据和数谱序列，密文的结构包括黑色的点、白色的圈、斜线、箭号；

(A4)将(A3)步骤产生的数谱数据与密文通过公开信道传输给接收方；

其中(A3)步骤还包括以下子步骤：

(A31)确定密文位数，即密文中的点与圈；

(A32)连线，即连接密文中的点与圈的直/虚曲线；

(A33)在密文中打箭号及标明中心位置；

所述数谱主密钥结构包括：5个黑色的点、5个白色的圈、两条斜线和十个二进制编码，其中每个点或者圈上面都有一个所述二进制编码，二进制编码为数谱数据，采用数字水印技术方法伪装；一个黑色的点和一个白色的圈为一对编/解码方位，特标斜线点与圈表示数谱主密钥的中心位置，中心位置的一对点和圈构成一对编/解码方位，中心位置的上、下、左、右各构成一对编/解码方位，这样就有五对编/解码方位；所述数谱序列包括所述五个黑色的点、所述五个白色的圈和所述1～10个二进制编码。