CN104660396A - 一种基于非均匀信息位的高速数据加密系统设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于非均匀信息位的高速数据加密系统设计方法，包括加密过程和解密过程两个部分，利用信息本身每比特的重要性差异，采用使用较复杂的加密算法对占权重较大的信息比特进行更高强度加密，由于仅需要对重要的比特进行复杂加密处理，因此可以实现以较低的硬件成本实现大数据量的高速数据加密。本发明方法对信息位的重要性进行区分，对MSB进行更高级别的保护，降低加密系统的运算量及功耗。

Description

一种基于非均匀信息位的高速数据加密系统设计方法

技术领域

本发明属于通信及存储技术领域，涉及一种基于非均匀信息位的高速数据加密系统设计方法。

背景技术

目前制约敏感数据加密应用的主要原因是加密算法复杂，软硬件实现成本高，同时很多敏感数据(如照片、视频等)数据量都比较大，已有系统无法实现实时高速加密。在绝大部分计算机系统中，数据往往都是经过某种编码方式(以图像为例，jpg格式等)以二进制的形式存储在存储介质中的(如硬盘，U盘等)，然而，以数字方式存储信息(例如二进制)，每个信息位(比特)所包含的信息量是不一样的，其中MSB(Most Significant Bit，最重要比特)保护的信息量较大，而LSB(Least Significant Bit，最不重要比特)所包含信息量较小。受这一事实的启发，本发明提出针对具体应用，仅对重要的信息位进行加密，由于事实上远远降低了待加密的数据量，因此可以极大的提高加密系统的运算速度，增强用户体验。

现有数据加密系统不对数据位的重要性作区分，对MSB和LSB做相同处理，因此事实上浪费了大量的运算资源在并不重要的信息位(比特)上。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于非均匀信息位的高速数据加密系统设计方法，利用信息本身每比特的重要性差异，采用较为复杂的高强度加密算法对占权重较大的信息比特进行军事级加密，由于仅需要对重要的比特进行高强度加密算法处理，因此可以实现以较低的硬件成本实现大数据量的高速数据加密。

其技术方案为：

一种基于非均匀信息位的高速数据加密系统设计方法，包括以下步骤：

步骤1：加密过程：

1)预处理：MSB信息位提取，根据具体应用的不同，提取源文件中比较重要的信息位，对信息位进行重组，称为重点保护信息；

2)对MSB数据，重点保护信息利用高强度加密算法进行加密；

3)对其余信息位进行普通加密，以较低成本提供一定程度的加密强度；

4)数据合成模块即对经过加密的重点保护数据及普通加密数据进行合成；

步骤2：解密过程：

1)预处理：将加密后数据中经过加密及普通加密处理的数据分割开来；

2)对重点保护的经过加密的数据进行相应的解密操作，获得原来的MSB信息；

3)对非重点保护的加密数据位进行普通的软件解密运算；

4)合成解密后MSB及其他信息位恢复原文。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明方法对信息位的重要性进行区分，对MSB进行更高级别的保护，降低加密系统的运算量及功耗。

附图说明

图1是基于非均匀信息位的高速数据加密系统设计方法中加密过程示意图；

图2为基于非均匀信息位的高速数据加密系统设计方法中解密过程示意图；

图3为本发明实施例原图；

图4为本发明实施例对最高1位进行加密处理的效果图；

图5为本发明实施例对最高2位进行加密处理的效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的系统设计包括两个部分：

1.加密过程：

加密的流程如图1所示

1)预处理：MSB信息位提取，即根据具体应用的不同，提取源文件中比较重要的信息位，对信息位进行重组，我们称为重点保护信息；

2)对MSB数据，即重点保护信息利用高强度算法(例如军事级硬件加密)加密算法进行加密(可以是任何加密算法，本发明以椭圆曲线加密算法EEC为例)；

3)对其余信息位(非重点保护数据)进行普通加密，也可以提供一定程度的加密强度；

4)数据合成模块即对经过高强度加密处理的重点保护数据及普通加密数据进行合成(合成规则可以任意制定，本发明中以数据回填为例)。

2.解密过程：

解密过程是加密过程的逆过程，如图2所示，包括4个部分

1)预处理：将加密后数据中经过高强度加密算法加密及普通加密处理的数据分割开来；

2)对重点保护的经过高强度加密算法加密的数据进行相应的硬件解密，获得原来的MSB信息；

3)对非重点保护的加密数据位()进行普通的软件解密运算；

4)合成解密后MSB及其他信息位恢复原文。

实施例：以图像加密为例，图3中原图：

不同于传统的加密系统，本系统仅对最重要的信息位进行加密，具体到图像数据，即RGB三个颜色分量的最高1位或2位，图4是对最高1位进行加密处理的效果图，此时硬件加密的运算量仅为普通加密系统的12.5％。

图5是对最高2位进行加密处理的效果图，此时硬件加密的运算量仅为普通加密系统的25％，但是

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员，在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变换或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于非均匀信息位的高速数据加密系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：加密过程：

1)预处理：MSB信息位提取，根据具体应用的不同，提取源文件中比较重要的信息位，对信息位进行重组，称为重点保护信息；

2)对MSB数据，重点保护信息利用高强度加密算法进行加密；

3)对其余信息位进行普通加密，以较低成本提供一定程度的加密强度；

4)数据合成模块即对经过加密的重点保护数据及普通加密数据进行合成；

步骤2：解密过程：

1)预处理：将加密后数据中经过加密及普通加密处理的数据分割开来；

2)对重点保护的经过加密的数据进行相应的硬件解密，获得原来的MSB信息；

3)对非重点保护的加密数据位进行普通的软件解密运算；

4)合成解密后MSB及其他信息位恢复原文。