CN109257164A - 采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法及系统 - Google Patents

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徐江
阚志刚
张�杰
陈彪
张方舟
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Abstract

本发明属于信息安全技术领域，尤其涉及一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，本发明同时提供一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密系统，将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)，本发明解决了现有技术存在由于现有加密如置换、古典加密等算法的对抗字频统计能力不强，从而导致的网络信息易被攻击而发生破译问题，具有提高了网络信息的安全程度、抗字频统计能力强、简化了算法、加密效率高的有益效果。

Description

采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法及系统
技术领域
本发明属于信息安全技术领域，尤其涉及一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，本发明同时提供一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密系统。
背景技术
对称加密采用了对称密码编码技术，它的特点是文件加密和解密使用相同的密钥，即加密密钥也可以用作解密密钥，这种方法在密码学中叫做对称加密算法，对称加密算法使用起来简单快捷，密钥较短，且破译困难，除了数据加密标准(DES)，另一个对称密钥加密系统是国际数据加密算法(IDEA)，它比DES的加密性好，而且对计算机功能要求也没有那么高。IDEA加密标准由PGP(Pretty Good Privacy)系统使用，现有技术存在由于现有加密如置换、古典加密等算法的对抗字频统计能力不强，从而导致的网络信息易被攻击而发生破译问题。
发明内容
本发明提供一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法及系统，以解决上述背景技术中提出了现有技术存在由于现有加密如置换、古典加密等算法的对抗字频统计能力不强，从而导致的网络信息易被攻击而发生破译问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，包括：
建立0～25的数字与英文字母的数字映射关系；
将明文中的英文字母通过数字映射关系分别映射为明文集合M为(M1，M2，…，Mn)；
确定逻辑运算密钥k为(k1，k2，…，kn)；
将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)；
所述逻辑运算函数为Oi＝Mi+2ki(i＝1，2，…，n)；
所述Oi为密文集合中相应的元素；
所述Mi为明文集合中相应的元素；
所述Ki为逻辑运算密钥中相应的元素。
进一步，
所述数字映射关系包括数字表和英文字母表；
若数字表A为(0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25)且英文字母表B为(a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k，l，m，n，o，p，q，r，s，t，u，v，w，x，y，z)，则所述数字表A与英文字母表B的映射关系为Ai∈Bi；
进一步，所述英文字母表B不区分大小写。
进一步，若明文出现非字母元素，则删除出现非字母元素。
进一步，若明文为“I come from beijing”，则将明文替换为“Icomefrombeijing”；
若数字表A与英文字母表B建立映射关系，则若明文为“I come from beijing”，则经替换映射明文集合M为(8，2，14，12，4，5，17，14，12，1，8，9，8，13，6)。
进一步，所述逻辑运算密钥k的长度N与明文集合M的长度N’的长度相等；
若逻辑运算密钥k的长度N与明文集合M的长度N’的长度相等，则逻辑运算密钥k为(1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1)。
进一步，将明文集合M中元素(8，2，14，12，4，5，17，14，12，1，8，9，8，13，6)分别通过Oi＝Mi+2ki加密为密文集合O(M)中元素(10，4，16，14，6，7，19，16，14，3，10，11，10，15，8)。
进一步，所述网络信息加密方法还包括网络信息解密方法；
所述解密方法包括解密函数：
所述解密函数为：
Dk(O)＝(M1，M2，…，Mn)，其中Mi＝(Oi－2ki)，(i＝1，2，…，n)。
同时，本发明还提供一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密系统，包括网络信息加密模块；
所述网络信息加密模块用于：
建立0～25的数字与英文字母的数字映射关系；
将明文中的英文字母通过数字映射关系分别映射为明文集合M为(M1，M2，…，Mn)；
确定逻辑运算密钥k为(k1，k2，…，kn)；
将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)；
所述逻辑运算函数为Oi＝Mi+2ki(i＝1，2，…，n)；
所述Oi为密文集合中相应的元素；
所述Mi为明文集合中相应的元素；
所述Ki为逻辑运算密钥中相应的元素。
进一步，所述网络信息加密系统还包括网络信息解密模块；
所述网络信息解密模块用于：
所述解密函数为：
Dk(O)＝(M1，M2，…，Mn)，其中Mi＝(Oi－2ki)，(i＝1，2，…，n)。
有益技术效果：
1、本专利采用建立0～25的数字与英文字母的数字映射关系；将明文中的英文字母通过数字映射关系分别映射为明文集合M为(M1，M2，…，Mn)；确定逻辑运算密钥k为(k1，k2，…，kn)；将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)；所述逻辑运算函数为Oi＝Mi+2ki(i＝1，2，…，n)；所述Oi为密文集合中相应的元素；所述Mi为明文集合中相应的元素；所述Ki为逻辑运算密钥中相应的元素，由于设密钥k＝(k1，k2，…，kn)，明文m＝(M1，M2，…，Mn)，加密变换为：Ek(m)＝(O1，O2，…，On)，其中Oi＝(mi+2ki)，i＝1，2，…，n，对密文O＝(O1，O2，…，On)，算法中明文为英文字母，其元素为均为英文字母，通过映射关系将英文字母转换为数字集合(M1，M2，…，Mn)，在通过逻辑运算函数Oi＝Mi+2ki将其伪装为另一组数字集合(O1，O2，…，On)，也就是密文集合，最终作为网络信息加以网络传输，该方案的原理脱离了传统的置换或移位方法，即字母到字母的方法，采用字母到数字，数字再加密的方法进行加密，从本质上有效防止的字频统计的攻击方法，有效提高了网络信息的安全程度。
2、本专利采用所述数字映射关系包括数字表和英文字母表；若数字表A为(0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25)且英文字母表B为(a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k，l，m，n，o，p，q，r，s，t，u，v，w，x，y，z)，则所述数字表A与英文字母表B的映射关系为Ai∈Bi；由于该密码体制有一个参数n，在加解密时，同样把英文字母映射为0－25的数字再进行运算，并按n个字母一组进行变换，从本质上具有了抗字频统计能力的特点。
3、本专利采用所述英文字母表B不区分大小写，由于英文字母在语法释义的过程中，其大小写对其释义的影响不大，因此，通过不区分其大小写，既保证了其释义不受影响，同时，为有效的简化了算法。
4、本专利采用所述逻辑运算密钥k的长度N与明文集合M的长度N’的长度相等；由于采用密钥长度和明文长度相等的算法，保证了一对一加密的顺序关系，因此，保证了算法的完整性。
5、本专利采用所述解密方法包括解密函数：所述解密函数为：Dk(O)＝(M1，M2，…，Mn)，其中Mi＝(Oi－2ki)，(i＝1，2，…，n)，由于对密文解密变换为加密的逆运算，保证了对称算法，虽然同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，但由于其具有逻辑运算，大大降低了破译的概率。
6、本专利方法及系统运算速度快，加密效率高，移植特性好。
附图说明
图1是本发明一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
图中：
S101-建立0～25的数字与英文字母的数字映射关系；
S102-将明文中的英文字母通过数字映射关系分别映射为明文集合M为(M1，M2，…，Mn)；
S103-确定逻辑运算密钥k为(k1，k2，…，kn)；
S104-将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)；
实施例：
本实施例：如图1所示，一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，包括：
建立0～25的数字与英文字母的数字映射关系S101；
将明文中的英文字母通过数字映射关系分别映射为明文集合M为(M1，M2，…，Mn)；
确定逻辑运算密钥k为(k1，k2，…，kn)S103；
将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)S104；
所述逻辑运算函数为Oi＝Mi+2ki(i＝1，2，…，n)；
所述Oi为密文集合中相应的元素；
所述Mi为明文集合中相应的元素；
所述Ki为逻辑运算密钥中相应的元素。
由于采用建立0～25的数字与英文字母的数字映射关系；将明文中的英文字母通过数字映射关系分别映射为明文集合M为(M1，M2，…，Mn)；确定逻辑运算密钥k为(k1，k2，…，kn)；将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)；所述逻辑运算函数为Oi＝Mi+2ki(i＝1，2，…，n)；所述Oi为密文集合中相应的元素；所述Mi为明文集合中相应的元素；所述Ki为逻辑运算密钥中相应的元素，由于设密钥k＝(k1，k2，…，kn)，明文m＝(M1，M2，…，Mn)，加密变换为：Ek(m)＝(O1，O2，…，On)，其中Oi＝(mi+2ki)，i＝1，2，…，n，对密文O＝(O1，O2，…，On)，算法中明文为英文字母，其元素为均为英文字母，通过映射关系将英文字母转换为数字集合(M1，M2，…，Mn)，在通过逻辑运算函数Oi＝Mi+2ki将其伪装为另一组数字集合(O1，O2，…，On)，也就是密文集合，最终作为网络信息加以网络传输，该方案的原理脱离了传统的置换或移位方法，即字母到字母的方法，采用字母到数字，数字再加密的方法进行加密，从本质上有效防止的字频统计的攻击方法，有效提高了网络信息的安全程度。
所述数字映射关系包括数字表和英文字母表；
若数字表A为(0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25)且英文字母表B为(a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k，l，m，n，o，p，q，r，s，t，u，v，w，x，y，z)，则所述数字表A与英文字母表B的映射关系为Ai∈Bi；
由于采用所述数字映射关系包括数字表和英文字母表；若数字表A为(0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25)且英文字母表B为(a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k，l，m，n，o，p，q，r，s，t，u，v，w，x，y，z)，则所述数字表A与英文字母表B的映射关系为Ai∈Bi；由于该密码体制有一个参数n，在加解密时，同样把英文字母映射为0－25的数字再进行运算，并按n个字母一组进行变换，从本质上具有了抗字频统计能力的特点。
所述英文字母表B不区分大小写。
由于采用所述英文字母表B不区分大小写，由于英文字母在语法释义的过程中，其大小写对其释义的影响不大，因此，通过不区分其大小写，既保证了其释义不受影响，同时，为有效的简化了算法。
若明文出现非字母元素，则删除出现非字母元素。
若明文为“I come from beijing”，则将明文替换为“Icomefrombeijing”；
若数字表A与英文字母表B建立映射关系，则若明文为“I come from beijing”，则经替换映射明文集合M为(8，2，14，12，4，5，17，14，12，1，8，9，8，13，6)。
所述逻辑运算密钥k的长度N与明文集合M的长度N’的长度相等；
若逻辑运算密钥k的长度N与明文集合M的长度N’的长度相等，则逻辑运算密钥k为(1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1)。
由于采用所述逻辑运算密钥k的长度N与明文集合M的长度N’的长度相等；由于采用密钥长度和明文长度相等的算法，保证了一对一加密的顺序关系，因此，保证了算法的完整性。
将明文集合M中元素(8，2，14，12，4，5，17，14，12，1，8，9，8，13，6)分别通过Oi＝Mi+2ki加密为密文集合O(M)中元素(10，4，16，14，6，7，19，16，14，3，10，11，10，15，8)。
所述网络信息加密方法还包括网络信息解密方法；
所述解密方法包括解密函数：
所述解密函数为：
Dk(O)＝(M1，M2，…，Mn)，其中Mi＝(Oi－2ki)，(i＝1，2，…，n)。
由于采用所述解密方法包括解密函数：所述解密函数为：Dk(O)＝(M1，M2，…，Mn)，其中Mi＝(Oi－2ki)，(i＝1，2，…，n)，由于对密文解密变换为加密的逆运算，保证了对称算法，虽然同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，但由于其具有逻辑运算，大大降低了破译的概率。
同时，本发明还提供一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密系统，包括网络信息加密模块；
所述网络信息加密模块用于：
建立0～25的数字与英文字母的数字映射关系S101；
将明文中的英文字母通过数字映射关系分别映射为明文集合M为(M1，M2，…，Mn)；
确定逻辑运算密钥k为(k1，k2，…，kn)S103；
将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)S104；
所述逻辑运算函数为Oi＝Mi+2ki(i＝1，2，…，n)；
所述Oi为密文集合中相应的元素；
所述Mi为明文集合中相应的元素；
所述Ki为逻辑运算密钥中相应的元素。
所述网络信息加密系统还包括网络信息解密模块；
所述网络信息解密模块用于：
所述解密函数为：
Dk(O)＝(M1，M2，…，Mn)，其中Mi＝(Oi－2ki)，(i＝1，2，…，n)。
本专利方法及系统运算速度快，加密效率高，移植特性好。
工作原理：
本专利通过建立0～25的数字与英文字母的数字映射关系；将明文中的英文字母通过数字映射关系分别映射为明文集合M为(M1，M2，…，Mn)；确定逻辑运算密钥k为(k1，k2，…，kn)；将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)；所述逻辑运算函数为Oi＝Mi+2ki(i＝1，2，…，n)；所述Oi为密文集合中相应的元素；所述Mi为明文集合中相应的元素；所述Ki为逻辑运算密钥中相应的元素，由于设密钥k＝(k1，k2，…，kn)，明文m＝(M1，M2，…，Mn)，加密变换为：Ek(m)＝(O1，O2，…，On)，其中Oi＝(mi+2ki)，i＝1，2，…，n，对密文O＝(O1，O2，…，On)，算法中明文为英文字母，其元素为均为英文字母，通过映射关系将英文字母转换为数字集合(M1，M2，…，Mn)，在通过逻辑运算函数Oi＝Mi+2ki将其伪装为另一组数字集合(O1，O2，…，On)，也就是密文集合，最终作为网络信息加以网络传输，该方案的原理脱离了传统的置换或移位方法，即字母到字母的方法，采用字母到数字，数字再加密的方法进行加密，从本质上有效防止的字频统计的攻击方法，本发明解决了现有技术存在由于现有加密如置换、古典加密等算法的对抗字频统计能力不强，从而导致的网络信息易被攻击而发生破译问题，具有提高了网络信息的安全程度、抗字频统计能力强、简化了算法、加密效率高的有益技术效果。
利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，其特征在于，包括：
建立0～25的数字与英文字母的数字映射关系；
将明文中的英文字母通过数字映射关系分别映射为明文集合M为(M1，M2，…，Mn)；
确定逻辑运算密钥k为(k1，k2，…，kn)；
将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)；
所述逻辑运算函数为Oi＝Mi+2ki(i＝1，2，…，n)；
所述Oi为密文集合中相应的元素；
所述Mi为明文集合中相应的元素；
所述Ki为逻辑运算密钥中相应的元素。
2.根据权利要求1所述的一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，其特征在于，
所述数字映射关系包括数字表和英文字母表；
若数字表A为(0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25)且英文字母表B为(a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k，l，m，n，o，p，q，r，s，t，u，v，w，x，y，z)，则所述数字表A与英文字母表B的映射关系为Ai∈Bi。
3.根据权利要求2所述的一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，其特征在于，所述英文字母表B不区分大小写。
4.根据权利要求2所述的一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，其特征在于，若明文出现非字母元素，则删除出现非字母元素。
5.根据权利要求4所述的一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，其特征在于，若明文为“I come from beijing”，则将明文替换为“Icomefrombeijing”；
若数字表A与英文字母表B建立映射关系，则若明文为“I come from beijing”，则经替换映射明文集合M为(8，2，14，12，4，5，17，14，12，1，8，9，8，13，6)。
6.根据权利要求5所述的一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，其特征在于，所述逻辑运算密钥k的长度N与明文集合M的长度N’的长度相等；
若逻辑运算密钥k的长度N与明文集合M的长度N’的长度相等，则逻辑运算密钥k为(1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1)。
7.根据权利要求6所述的一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，其特征在于，将明文集合M中元素(8，2，14，12，4，5，17，14，12，1，8，9，8，13，6)分别通过Oi＝Mi+2ki加密为密文集合O(M)中元素(10，4，16，14，6，7，19，16，14，3，10，11，10，15，8)。
8.根据权利要求1所述的一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密方法，其特征在于，所述网络信息加密方法还包括网络信息解密方法；
所述解密方法包括解密函数：
所述解密函数为：
Dk(O)＝(M1，M2，…，Mn)，其中Mi＝(Oi－2ki)，(i＝1，2，…，n)。
9.一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密系统，其特征在于，包括网络信息加密模块；
所述网络信息加密模块用于：
建立0～25的数字与英文字母的数字映射关系；
将明文中的英文字母通过数字映射关系分别映射为明文集合M为(M1，M2，…，Mn)；
确定逻辑运算密钥k为(k1，k2，…，kn)；
将明文集合M中元素(M1，M2，…，Mn)分别通过逻辑运算函数加密为密文集合O(M)中元素(O1，O2，…，On)；
所述逻辑运算函数为Oi＝Mi+2ki(i＝1，2，…，n)；
所述Oi为密文集合中相应的元素；
所述Mi为明文集合中相应的元素；
所述Ki为逻辑运算密钥中相应的元素。
10.根据权利要求9所述的一种采用逻辑对称算法的多媒体载体网络信息加密系统，其特征在于，所述网络信息加密系统还包括网络信息解密模块；
所述网络信息解密模块用于：
所述解密函数为：
Dk(O)＝(M1，M2，…，Mn)，其中Mi＝(Oi－2ki)，(i＝1，2，…，n)。
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