CN109462469A - 基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于信息安全技术领域，尤其涉及一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，本发明同时提供一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密系统，将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵，在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵，本发明解决了现有技术存在传统加密方式通过改变其元素本身的数值和较大素数的密钥实现加密，从而导致其运算复杂维护成本高的问题，具有降低了运算复杂程度且维护成本、算法简单、安全性强、被破译的可能性低的有益技术效果。

Description

基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法及系统
技术领域
本发明属于信息安全技术领域，尤其涉及一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，本发明同时提供一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密系统。
背景技术
目前，信息安全主要包括以下五方面的内容，即需保证信息的保密性、真实性、完整性、未授权拷贝和所寄生系统的安全性，信息安全本身包括的范围很大，其中包括如何防范商业企业机密泄露、防范青少年对不良信息的浏览、个人信息的泄露等，网络环境下的信息安全体系是保证信息安全的关键，包括计算机安全操作系统、各种安全协议、安全机制(数字签名、消息认证、数据加密等)，直至安全系统，如UniNAC、DLP等，只要存在安全漏洞便可以威胁全局安全，信息安全是指信息系统(包括硬件、软件、数据、人、物理环境及其基础设施)受到保护，不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常地运行，信息服务不中断，最终实现业务连续性，现有技术存在传统加密方式通过改变其元素本身的数值和较大素数的密钥实现加密，从而导致其运算复杂维护成本高的问题。
发明内容
本发明提供一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法及系统，以解决上述背景技术中提出了现有技术存在传统加密方式通过改变其元素本身的数值和较大素数的密钥实现加密，从而导致其运算复杂维护成本高的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，包括：
将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵；
在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；
将加密矩阵传输到通信网络的终点；
将置换规则通知于通信网络的终点；
在通信的终点，通过置换规则将加密矩阵反向排列和置换还原为明文矩阵。
进一步，所述在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵包括在通信的源点，通过行列置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；
进一步，所述行列置换规则包括将明文矩阵通过行列置换函数重新排列和置换形成为加密矩阵；
所述行列置换函数为A(i，j)＝A’(j，i)；
所述A(i，j)为明文矩阵的元素；
所述A’(j，i)为加密矩阵的元素；
所述i为元素A或元素A’行序列；
所述j为元素A或元素A’列序列。
进一步：
若明文矩阵为则加密矩阵为
进一步，所述在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵还包括在通信的源点，通过矩阵置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；
进一步，所述矩阵置换规则包括将明文矩阵通过散列函数重新排列和置换形成为加密矩阵；
所述散列函数为A(i，j)＝f(A’(m，n))；
所述A(i，j)为明文矩阵的元素；
所述A’(j，i)为加密矩阵的元素；
所述i为明文矩阵中元素A行序列；
所述j为明文矩阵中元素A列序列；
所述m为散列函数f(x)指定的加密矩阵中元素A’的行序列；
所述n为散列函数f(x)指定的加密矩阵中元素A’的列序列。
进一步：
若明文矩阵为散列函数f(x)为
则加密矩阵为
进一步，所述明文矩阵包括字符矩阵或二进制字符矩阵；
进一步，所述二进制字符矩阵为将字符矩阵的字符元素通过ASCII转换形成二进制码元素。：
进一步：
若明文矩阵为散列函数f(x)为
则加密矩阵为
同时，本发明还提供一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密系统，包括在通信的源点的网络流媒体加密模块和在通信的终点的网络流媒体解密模块；
所述网络流媒体加密模块用于将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵；
在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；
将加密矩阵传输到通信网络的终点；
将置换规则通知于通信网络的终点；
所述网络流媒体解密模块用于在通信的终点，通过置换规则将加密矩阵反向排列和置换还原为明文矩阵。
有益技术效果：
1、本发明采用将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵；在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；将加密矩阵传输到通信网络的终点；将置换规则通知于通信网络的终点；在通信的终点，通过置换规则将加密矩阵反向排列和置换还原为明文矩阵，由于置换加密是采用移位法方式进行加密，采用置换加密不会按照一定的运算规则改变原文的字符，而是将明文字符按照一定的方式打乱形成密文，进而进行存储和传递，通过置换加密将明文中的字符重新排序后，字符本身不做改变，但是每个单位字符的顺序位置改变了，以最简单的置换加密方法，把需要存储、传递的铭文中的字符颠倒过来，然后将新顺序的字符串以一定有长度为单位进行存储和传递，从而达到保密的目的，因此，降低了运算复杂程度且维护成本。
2、本发明采用所述在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵包括在通信的源点，通过行列置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；所述行列置换规则包括将明文矩阵通过行列置换函数重新排列和置换形成为加密矩阵；所述行列置换函数为A(i，j)＝A’(j，i)；，由于置换加密算法常用的一种为行列换位密码，行列换位加密算法将明文分组进行存储，再按行列读取形成密文，若明文矩阵为则加密矩阵为
3、本发明采用所述在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵还包括在通信的源点，通过矩阵置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵，所述矩阵置换规则包括将明文矩阵通过散列函数重新排列和置换形成为加密矩阵；所述散列函数为A(i，j)＝f(A’(m，n))；由于矩阵置换加密算法是把明文中的字符按照一定的顺序排列在一个矩阵中，然后通过另外一个顺序从矩阵中生成字符，从而形成密文实现加密，经过矩阵置换加密算法进行运算后得到密文，解密过程是将密文根据矩阵数量，按行、列的顺序写出，再按照换位的规则，得到明文矩阵排列标，从而得到明文，利用散列函数生成的矩阵复杂度更好，安全性也更强。
4、本发明采用所述明文矩阵包括字符矩阵或二进制字符矩阵，所述二进制字符矩阵为将字符矩阵的字符元素通过ASCII转换形成二进制码元素，由于以字符为单位进行加密的算法无法防范利用明文语言统计特性的攻击，例如单词构成分析(英语元音、辅音之间的关系等)、字频特性分析、上下文关系特性分析等，英文字符有一定的规律，将获取的大量密文中的字母出现的频率与明文字母出现的频率进行对比，就可以找出与明文字符对应关系，从而进行解密，所以针对这一问题，可以将字符转化为二进制，在进行分组，这样就不再以字符为单位，而是以二进制为单位进行存储和传递，就能够避免字符特征所带来的被破译的可能性。
5、本发明采用一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密系统，包括在通信的源点的网络流媒体加密模块和在通信的终点的网络流媒体解密模块，提高了系统的实用性。
附图说明
图1是本发明一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法流程图。
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-将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵；
S102-在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；
S103-将加密矩阵传输到通信网络的终点；
S104-将置换规则通知于通信网络的终点；
S105-在通信的终点，通过置换规则将加密矩阵反向排列和置换还原为明文矩阵；
实施例：
本实施例：如图1所示，一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，包括：
将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵S101；
在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵S102；
将加密矩阵传输到通信网络的终点S103；
将置换规则通知于通信网络的终点S104；
在通信的终点，通过置换规则将加密矩阵反向排列和置换还原为明文矩阵S105。
由于采用将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵；在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；将加密矩阵传输到通信网络的终点；将置换规则通知于通信网络的终点；在通信的终点，通过置换规则将加密矩阵反向排列和置换还原为明文矩阵，由于置换加密是采用移位法方式进行加密，采用置换加密不会按照一定的运算规则改变原文的字符，而是将明文字符按照一定的方式打乱形成密文，进而进行存储和传递，通过置换加密将明文中的字符重新排序后，字符本身不做改变，但是每个单位字符的顺序位置改变了，以最简单的置换加密方法，把需要存储、传递的铭文中的字符颠倒过来，然后将新顺序的字符串以一定有长度为单位进行存储和传递，从而达到保密的目的，因此，降低了运算复杂程度且维护成本。
所述在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵S102包括在通信的源点，通过行列置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；
所述行列置换规则包括将明文矩阵通过行列置换函数重新排列和置换形成为加密矩阵；
所述行列置换函数为A(i，j)＝A’(j，i)；
所述A(i，j)为明文矩阵的元素；
所述A’(j，i)为加密矩阵的元素；
所述i为元素A或元素A’行序列；
所述j为元素A或元素A’列序列。
若明文矩阵为则加密矩阵为
由于采用所述在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵包括在通信的源点，通过行列置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；所述行列置换规则包括将明文矩阵通过行列置换函数重新排列和置换形成为加密矩阵；所述行列置换函数为A(i，j)＝A’(j，i)；，由于置换加密算法常用的一种为行列换位密码，行列换位加密算法将明文分组进行存储，再按行列读取形成密文，若明文矩阵为则加密矩阵为
所述在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵S102还包括在通信的源点，通过矩阵置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；
所述矩阵置换规则包括将明文矩阵通过散列函数重新排列和置换形成为加密矩阵；
所述散列函数为A(i，j)＝f(A’(m，n))；
所述A(i，j)为明文矩阵的元素；
所述A’(j，i)为加密矩阵的元素；
所述i为明文矩阵中元素A行序列；
所述j为明文矩阵中元素A列序列；
所述m为散列函数f(x)指定的加密矩阵中元素A’的行序列；
所述n为散列函数f(x)指定的加密矩阵中元素A’的列序列。
若明文矩阵为散列函数f(x)为
则加密矩阵为
由于采用所述在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵还包括在通信的源点，通过矩阵置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵，所述矩阵置换规则包括将明文矩阵通过散列函数重新排列和置换形成为加密矩阵；所述散列函数为A(i，j)＝f(A’(m，n))；由于矩阵置换加密算法是把明文中的字符按照一定的顺序排列在一个矩阵中，然后通过另外一个顺序从矩阵中生成字符，从而形成密文实现加密，经过矩阵置换加密算法进行运算后得到密文，解密过程是将密文根据矩阵数量，按行、列的顺序写出，再按照换位的规则，得到明文矩阵排列标，从而得到明文，利用散列函数生成的矩阵复杂度更好，安全性也更强。
所述明文矩阵包括字符矩阵或二进制字符矩阵；
所述二进制字符矩阵为将字符矩阵的字符元素通过ASCII转换形成二进制码元素；
若明文矩阵为散列函数f(x)为
则加密矩阵为
由于采用所述明文矩阵包括字符矩阵或二进制字符矩阵，所述二进制字符矩阵为将字符矩阵的字符元素通过ASCII转换形成二进制码元素，由于以字符为单位进行加密的算法无法防范利用明文语言统计特性的攻击，例如单词构成分析(英语元音、辅音之间的关系等)、字频特性分析、上下文关系特性分析等，英文字符有一定的规律，将获取的大量密文中的字母出现的频率与明文字母出现的频率进行对比，就可以找出与明文字符对应关系，从而进行解密，所以针对这一问题，可以将字符转化为二进制，在进行分组，这样就不再以字符为单位，而是以二进制为单位进行存储和传递，就能够避免字符特征所带来的被破译的可能性。
同时，本发明还提供一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密系统，包括在通信的源点的网络流媒体加密模块和在通信的终点的网络流媒体解密模块；
所述网络流媒体加密模块用于将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵S101；
在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵S102；
将加密矩阵传输到通信网络的终点S103；
将置换规则通知于通信网络的终点S104；
所述网络流媒体解密模块用于在通信的终点，通过置换规则将加密矩阵反向排列和置换还原为明文矩阵S105。
由于采用一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密系统，包括在通信的源点的网络流媒体加密模块和在通信的终点的网络流媒体解密模块，提高了系统的实用性。
工作原理：
本发明通过将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵；在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；将加密矩阵传输到通信网络的终点；将置换规则通知于通信网络的终点；在通信的终点，通过置换规则将加密矩阵反向排列和置换还原为明文矩阵，由于置换加密是采用移位法方式进行加密，采用置换加密不会按照一定的运算规则改变原文的字符，而是将明文字符按照一定的方式打乱形成密文，进而进行存储和传递，通过置换加密将明文中的字符重新排序后，字符本身不做改变，但是每个单位字符的顺序位置改变了，以最简单的置换加密方法，把需要存储、传递的铭文中的字符颠倒过来，然后将新顺序的字符串以一定有长度为单位进行存储和传递，本发明解决了现有技术存在传统加密方式通过改变其元素本身的数值和较大素数的密钥实现加密，从而导致其运算复杂维护成本高的问题，具有降低了运算复杂程度且维护成本、算法简单、安全性强、被破译的可能性低的有益技术效果。
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 (11)

1.一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，其特征在于，包括：
将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵；
在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；
将加密矩阵传输到通信网络的终点；
将置换规则通知于通信网络的终点；
在通信的终点，通过置换规则将加密矩阵反向排列和置换还原为明文矩阵。
2.根据权利要求1所述的一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，其特征在于，所述在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵包括在通信的源点，通过行列置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵。
3.根据权利要求2所述的一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，其特征在于，所述行列置换规则包括将明文矩阵通过行列置换函数重新排列和置换形成为加密矩阵；
所述行列置换函数为A(i，j)＝A’(j，i)；
所述A(i，j)为明文矩阵的元素；
所述A’(j，i)为加密矩阵的元素；
所述i为元素A或元素A’行序列；
所述j为元素A或元素A’列序列。
4.根据权利要求2所述的一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，其特征在于：
若明文矩阵为则加密矩阵为
5.根据权利要求1所述的一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，其特征在于，所述在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵还包括在通信的源点，通过矩阵置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵。
6.根据权利要求5所述的一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，其特征在于，所述矩阵置换规则包括将明文矩阵通过散列函数重新排列和置换形成为加密矩阵；
所述散列函数为A(i，j)＝f(A’(m，n))；
所述A(i，j)为明文矩阵的元素；
所述A’(j，i)为加密矩阵的元素；
所述i为明文矩阵中元素A行序列；
所述j为明文矩阵中元素A列序列；
所述m为散列函数f(x)指定的加密矩阵中元素A’的行序列；
所述n为散列函数f(x)指定的加密矩阵中元素A’的列序列。
7.根据权利要求5所述的一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，其特征在于，
若明文矩阵为散列函数f(x)为
则加密矩阵为
8.根据权利要求1所述的一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，其特征在于，所述明文矩阵包括字符矩阵或二进制字符矩阵。
9.根据权利要求8所述的一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，其特征在于，所述二进制字符矩阵为将字符矩阵的字符元素通过ASCII转换形成二进制码元素。
10.根据权利要求8所述的一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密方法，其特征在于
若明文矩阵为散列函数f(x)为
则加密矩阵为
11.一种基于排列和置换的网络流媒体信息安全加密系统，其特征在于，包括在通信的源点的网络流媒体加密模块和在通信的终点的网络流媒体解密模块；
所述网络流媒体加密模块用于将网络流媒体信息中任意帧元素顺序排列于一矩阵形成明文矩阵；
在通信的源点，通过置换规则将明文矩阵重新排列和置换形成为加密矩阵；
将加密矩阵传输到通信网络的终点；
将置换规则通知于通信网络的终点；
所述网络流媒体解密模块用于在通信的终点，通过置换规则将加密矩阵反向排列和置换还原为明文矩阵。
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