CN108416223A - 一种基于混沌理论的信息标签加密方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了信息加密领域的一种基于混沌理论的信息标签加密方法及其系统，包括：获取信息标签的对象属性；通过处于混沌状态的Logistic映射函数对对象属进行加密；将加密后的信息标签替换原信息标签作为新的信息标签。通过混沌理论对信息标签的内容进行加密，混沌映射初始条件和参数敏感；且通过混沌理论产生的序列进行序列式加密时，加密算法设计简单，具有很好的加密效果和安全性。

Description

一种基于混沌理论的信息标签加密方法及其系统
技术领域
本发明涉及信息加密领域，尤其涉及一种基于混沌理论的信息标签加密方法及其系统。
背景技术
随着现代社会技术不断进步，智能手机已成为人们日常生活必不可少的东西，手机除了可以接发短信，打电话，还可以上网，玩游戏等。其中更重要的就是条码的出现，改变了国内现有的信息交换方式，比如支付宝利用扫描二维码使电子现金交易逐渐成为主流，手机通过扫描二维码，就可以进行支付，转账等操作，方便快捷。另外，许多商品信息等通过制成条形码，大众用户通过用手机进行条码扫描就可以在手机屏幕上看到关于商品的详细信息，减少了各种介绍式卡片的麻烦，收银台则通过扫描条形码进行资金结账。但同时，条码的出现也意味着更多信息的泄露，甚至涉及到个人的隐私。这类问题的出现不仅带来用户信息安全隐患，也会造成大量的经济损失。此外，尽管有企业或者生产厂商在生成条码时就提供加密措施，但一旦有内部人员或者外来技术人员，利用便捷的通道则可以有机可趁，通过服务端和数据库，便能随时掌握数据信息，随意更改数据内容，造成大量信息泄露，所带来的损失更无法估计。
图像像素点行列置乱的技术主要是图像像素点的位置发生了变化，即图像A像素点对应的灰度值进行移位，将图像A的二维矩阵N×M位置的所有像素点灰度值均移位后，得到图像B，这样图像A的内容显示不出，起到加密效果。目前图像置乱加密技术较被人破密，通过原图像和加密图像的像素比对，容易发现其规律。基于秘密信息分割和秘密共享的技术，主要是对将加密的内容分割成多个块，每个块之间联系少且内容信息不全，只有将每个块都拼接起来，加密的内容才完全显示出来。好比一张拼图被分成多张小图，把每张小图拼凑好后，就可以看到拼图完成的内容。但该技术容易造成不好解密，要是其中的任何一个内容丢失，那么拼接就完成不了，解密效果也会有所下降。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于混沌理论的信息标签加密方法及其系统，以解决现有技术存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于混沌理论的信息标签加密方法，包括以下步骤：
S1：获取信息标签的对象属性；
S2：通过处于混沌状态的Logistic映射函数对对象属进行加密；
S3：将加密后的信息标签替换原信息标签作为新的信息标签。
依托于上述方法，本发明还提供了一种基于混沌理论的信息标签加密系统，包括：
第一模块：用于获取信息标签的对象属性；
第二模块：用于通过处于混沌状态的Logistic映射函数对对象属进行加密；
第三模块：用于将加密后的信息标签替换原信息标签作为新的信息标签。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明基于混沌理论对信息标签的内容进行加密，混沌映射初始条件和参数敏感，加密效果好。
2、本发明将混沌理论和图像加密技术结合，利用混沌系统产生的序列进行序列式加密，加密算法设计简单，密钥敏感性强，具有很好的加密效果和安全性。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的一种基于混沌理论的信息标签加密方法流程图；
图2是本发明优选实施例的文字字符加密流程图；
图3是本发明优选实施例的图像像素块加密流程图；
图4是Logistic映射的参数与映射值关系图；
图5是本发明优选实施例的图像部分示意图；
图6是本发明优选实施例的加密过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
Logistic映射是一种典型的一维混沌系统，其公式定义如下:
χk+1＝μχk(1-χk)
其中：μ为分支参数，k为迭代次数，0≤μ≤4，χk∈(0,1)。当3.569≤…≤μ≤4时，Logistic映射处于混沌状态，混沌状态表现的分叉，类似随机却又不是随机，呈现一种无序、不可预测、混乱的现象，另外没有周期性，其参数与映射值关系如图4所示。其当用于加密领域时，随机生产的映射值只有通过加密者赋予的参数才能破解。
本发明首先提供了一种基于混沌理论的信息标签加密方法，参见图1，包括以下步骤：
S1：获取信息标签的对象属性。
信息标签最常见的包括条形码和二维码等，其包含着大量的信息，一般可以将包含的信息分为文字部分和图像部分。获取信息标签信息的方式也包括很多种，如超市扫码枪和手机摄像头等。
S2：通过处于混沌状态的Logistic映射函数对对象属进行加密。
Logistic映射从数学形式上来看是一个非常简单的混沌映射.具有极其复杂的动力学行为,在保密通信领域的应用十分广泛。通过处于混沌状态的Logistic映射函数对信息标签的内容进行加密处理。
S3：将加密后的信息标签替换原信息标签作为新的信息标签。
本发明通过处于混沌状态的Logistic映射函数对信息标签进行加密，对未加密的信息标签的数据提供保护，对已进行加密的数据标签提供第三方保护，提供双重保护措施。
优选地，对象属性包括文字部分和图像部分
优选地，参见图2，对文字部分进行加密包括以下步骤：
S211：对对象属性进行特征识别及分类，获取文字部分内容。
通过条码扫描仪对信息标签进行扫描，采集信息标签中的对象属性，并将对象属性进行分类，提取其中的文字部分内容。
S212：将文字部分内容的每一个字符转化为二进制码。
汉字采用的是国际码+适当的处理和变换，也叫国标码。汉字已有国家标准编码，目前主要有GB2312、GBK、GB18030三种。本发明采用国际码将字符转化为二进制码，比如文字“你”对应二进制数为1100010011100011。
S213：从字符集从随机选取与文字部分字符数相等数量的字符并转化为二进制码。
从随机字符库中挑选处随机字符“％”，“％”对应二进制数为00100101。
S214：将文字部分的二进制码与字符集中随机选取的字符转化为的二进制码逐一进行异或操作得到加密二进制码数组并将加密二进制码数组转化为加密字符串作为加密文字部分。
将“你”对应的二进制数1100010011100011与“％”对应的二进制数00100101进行异或操作得到二进制数1100010011000110，对应的字符为“徙”。则“你好”完成加密后则显示为“徙好”。再对“好”字进行加密使字符串全部完成加密，得到加密字符串。
优选地，参见图3，对图像部分进行加密包括以下步骤。
S221：对对象属性进行特征识别及分类，获取图像部分。
通过条码扫描仪对信息标签进行扫描，采集信息标签中的对象属性，并将对象属性进行分类，提取其中的图像部分内容。
S222：对图像部分进行灰度化处理得到每一像素的灰度值并将每一像素的灰度值转化为二进制码。
参见图5，图5为进行灰度化处理后得到的图像，其从左至右，从上至下的灰度值分别为255，0，0，255，255对应的二进制码为001001011。
S223：通过处于混沌状态的Logistic映射产生与像素个数相等的Logistic映射值并将映射值转化为二进制码。
随机输入参数得到4个Logistic映射值0.2580 0.7523 0.6521 0.6969，0.2580对应的二进制100111100。
S224：将图像部分的二进制码与通过Logistic映射值生成的二进制码逐一进行异或操作得到新的加密二进制码阵列并将加密二进制码阵列转化为灰度图像作为加密图像部分。
将通过灰度值转化过来的二进制码001001011与通过Logistic映射值生成的二进制码100111100进行异或处理，得到二进制码101110011，将该二进制码转化为灰度值并生成对应的像素点图像。再对其他的像素灰度值进行转化最终成为经过加密的图像。
优选地，产生密钥后，对密钥对应的字符位置置0；产生随机图片后，对随机图片对应的像素位置置0。
为了防止重复映射密钥，每一个字符或者像素块进行加密后便将该字符或像素块位置置0，表示空位，即已进行加密处理。
依托于上述方法，本发明还提出了一种基于混沌理论的信息标签加密系统，包括：
第一模块：用于获取信息标签的对象属性。
第二模块：用于通过处于混沌状态的Logistic映射函数对对象属进行加密。
第三模块：用于将加密后的信息标签替换原信息标签作为新的信息标签。
优选地，对象属性包括文字部分和图像部分。
优选地，第二模块对文字部分进行加密包括：
第一单元：用于对对象属性进行特征识别及分类，获取文字部分；
第二单元：用于对图像部分进行灰度化处理得到每一像素的灰度值并将每一像素的灰度值转化为二进制码；
第三单元：用于从字符集从随机选取与文字部分字符数相等数量的字符并转化为二进制码；
第四单元：用于将文字部分的二进制码与字符集中随机选取的字符转化为的二进制码逐一进行异或操作得到加密二进制码数组并将加密二进制码数组转化为加密字符串作为加密文字部分。
优选地，第二模块对图像部分进行加密包括：
第五单元：用于对对象属性进行特征识别及分类，获取图像部分；
第六单元：对图像部分进行灰度化处理得到每一像素的灰度值并将每一像素的灰度值转化为二进制码；
第七单元：通过处于混沌状态的Logistic映射产生与像素个数相等的Logistic映射值并将映射值转化为二进制码；
第八单元：用于将图像部分的二进制码与通过Logistic映射值生产的二进制码逐一进行异或操作得到新的加密二进制码阵列并将加密二进制码阵列转化为灰度图像作为加密图像部分。
优选地，第二单元产生密钥后，对密钥对应的字符位置置0；第五单元产生随机图片后，对随机图片对应的像素位置置0。
参见图6(a)，图6(a)为一个二维码，即为本发明中所提到的信息标签。通过第一模块获取到该信息标签的对象属性包括文字部分和图像部分，图6(b)为图像部分经过灰度化后的呈现的效果，文件部分的内容为“1234567你好”。经过第二模块进行加密，得到的文字部分密文为WSUASQo铫埫，图像部分如图6(c)所示。加密的信息标签只有知晓Logistic映射输入参数的人才能破解，安全系数很高。一般情况下，厂商的数据库中并存有物品的相关信息(即数据库中的一个物品，它对应有文字说明和图像等数据)，将加密的数据上传到厂商的数据库，根据对应关系，即将加密文字替换原文字部分，将机密图像替换原图像部分，将加密文字和加密图像后结合到一起生成新的信息标签。
一般情况下，需要加密的图像和文字涉及重要内容，比如个人隐私、零件的内部结构、物品关键信息等。有些厂商希望保留文字说明，而图纸、图像的展示可以加密关键部位(有些图像可以反映加工的细节等)，而有些厂商则希望可以保留图像，而文字比如账号，密码等需要加密隐藏。甚至有些厂商在公司内部需要对机密文件全部加密，则文字和图像都得加密隐藏。通常，加密的内容需要隐藏，算是双重保险。也就是说，加密的图像如何转化信息标签，厂商只想展示他想展示的信息标签内容，不想展示的信息标签进行加密隐藏。主要就是：一、减少消费者浏览信息量大的负担；二、防止相关的技术人员等，比如黑客，公司内部人员对物品的关键数据进行修改和盗窃。因此将加密后的信息标签替换原信息标签作为新的信息标签时，可以选择只替换文字部分、只替换图像部分或者全部替换。根据厂商的需求来决定替换方式，给加密带来极大的自由度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于混沌理论的信息标签加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取信息标签的对象属性；
S2：通过处于混沌状态的Logistic映射函数对对象属进行加密；
S3：将加密后的信息标签替换原信息标签作为新的信息标签。
2.根据权利要求1所述的一种基于混沌理论的信息标签加密方法，其特征在于，所述对象属性包括文字部分和图像部分。
3.根据权利要求2所述的一种基于混沌理论的信息标签加密方法，其特征在于，对文字部分进行加密包括以下步骤：
S211：对对象属性进行特征识别及分类，获取文字部分内容；
S212：将文字部分内容的每一个字符转化为二进制码；
S213：从字符集从随机选取与文字部分字符数相等数量的字符并转化为二进制码；
S214：将文字部分的二进制码与字符集中随机选取的字符转化为的二进制码逐一进行异或操作得到加密二进制码数组并将加密二进制码数组转化为加密字符串作为加密文字部分。
4.根据权利要求3所述的一种基于混沌理论的信息标签加密方法，其特征在于，对图像部分进行加密包括以下步骤：
S221：对对象属性进行特征识别及分类，获取图像部分；
S222：对图像部分进行灰度化处理得到每一像素的灰度值并将每一像素的灰度值转化为二进制码；
S223：通过处于混沌状态的Logistic映射产生与像素个数相等的Logistic映射值并将映射值转化为二进制码；
S224：将图像部分的二进制码与通过Logistic映射值生产的二进制码逐一进行异或操作得到新的加密二进制码阵列并将加密二进制码阵列转化为灰度图像作为加密图像部分。
5.根据权利要求4所述的一种基于混沌理论的信息标签加密方法，其特征在于，步骤S214的加密二进制码转化完成后，对应字符位置置0；步骤S224的加密二进制码转化完成后，对应像素位置置0。
6.一种基于混沌理论的信息标签加密系统，其特征在于，包括以下步骤：
第一模块：用于获取信息标签的对象属性；
第二模块：用于通过处于混沌状态的Logistic映射函数对对象属进行加密；
第三模块：用于将加密后的信息标签替换原信息标签作为新的信息标签。
7.根据权利要求6所述的一种基于混沌理论的信息标签加密系统，其特征在于，所述对象属性包括文字部分和图像部分。
8.根据权利要求7所述的一种基于混沌理论的信息标签加密系统，其特征在于，第二模块对文字部分进行加密包括：
第一单元：用于对对象属性进行特征识别及分类，获取文字部分；
第二单元：用于对图像部分进行灰度化处理得到每一像素的灰度值并将每一像素的灰度值转化为二进制码；
第三单元：用于从字符集从随机选取与文字部分字符数相等数量的字符并转化为二进制码；
第四单元：用于将文字部分的二进制码与字符集中随机选取的字符转化为的二进制码逐一进行异或操作得到加密二进制码数组并将加密二进制码数组转化为加密字符串作为加密文字部分。
9.根据权利要求8所述的一种基于混沌理论的信息标签加密系统，其特征在于，第二模块对图像部分进行加密包括：
第五单元：用于对对象属性进行特征识别及分类，获取图像部分；
第六单元：对图像部分进行灰度化处理得到每一像素的灰度值并将每一像素的灰度值转化为二进制码；
第七单元：通过处于混沌状态的Logistic映射产生与像素个数相等的Logistic映射值并将映射值转化为二进制码；
第八单元：用于将图像部分的二进制码与通过Logistic映射值生产的二进制码逐一进行异或操作得到新的加密二进制码阵列并将加密二进制码阵列转化为灰度图像作为加密图像部分。
10.根据权利要求9所述的一种基于混沌理论的信息标签加密系统，其特征在于，第二单元的加密二进制码转化完成后，对应字符位置置0；第五单元的的加密二进制码转化完成后，对应像素位置置0。
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