CN109510700A - 一种基于混沌加密的数据传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于混沌加密的数据传输系统，包括有线网络传输模块、本地无线传输模块、临时存储模块、用于处理所有数据的数据处理模块、可移动传输模块、应急供电模块、定位模块、数据备份模块，数据处理模块还包括混沌加密单元、混沌解密单元、传输方式分析单元。在发送文件前，大幅减少文件的数量，不仅增加了存储装置间文件传输的速度，也同时方便对文件进行统一加密，减少加密次数，缩短传输时间。通过结合位置信息和总数据的大小，选择资费便宜，传输时间端的方式进行传输，对文件进行备份，并在断电时提供供电和备份恢复。

Description

一种基于混沌加密的数据传输系统
技术领域
本发明涉及数据传输系统，具体涉及一种基于混沌加密的数据传输系统。
背景技术
混沌理论是近年来发展较快的非线性科学的重要分支，因其具有非周期、连续宽频带、类噪声和长期不可预测等特点，所以特别适用于数据保密传输等领域。现有主流的传输方式是通过有线网络进行传输，但现有技术下，速度为20-60MB/s的宽带，普通下载绰绰有余。但对于企业来说这个带宽速度就远远不够了。因为他们的数据量已经不能用我们常用的GB或者TB的单位来衡量，通常是成千上万的PB(1000TB等于1PB)，甚至达到EB(等于1000PB)。在国内，对于普通用户来说，有不少光纤运营商在限制宽带的上传速度，比如用的是20M光纤，下载速度可以达到2M/s，但上传速度大约只有960kb/s，若需要上下行对等的带宽，则需要使用商用专线网络，价格昂贵，如果在继续使用有线网络传输，其时间成本和通信资费都十分高昂，不利于数据的交换。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于混沌加密的数据传输系统。
本发明所要解决的技术问题为：
(1)如何降低传输成本。
(2)如何提高传输速度。
(3)如何覆盖大多数的传输情况。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于混沌加密的数据传输系统，包括有线网络传输模块、本地无线传输模块、临时存储模块、用于处理所有数据的数据处理模块、可移动传输模块、应急供电模块、定位模块、数据备份模块，所述数据处理模块还包括混沌加密单元、混沌解密单元、传输方式分析单元；
所述应急供电模块用于在突然断电时，继续为系统内所有的设备供电；
所述临时存储模块用于临时存储待发送文件，且在发送完成后删除已发送文件，且临时存储模块的存储容量不小于1TB；
所述有线网络传输模块用于中小文件的远距离传输；
所述本地无线传输模块用于小文件的近距离传输；
所述可移动传输模块用于超大文件的远距离传输，且可移动传输模块的存储容量为临时存储模块的存储容量的整数倍；
所述混沌加密单元用于将待发送文件进行加密成加密文件；
所述混沌解密单元用于将接受的加密文件解密成未加密文件；
所述传输方式分析单元用于处理未加密文件和加密文件，并根据文件的数量、大小、类型、接收端和发送端的地理位置为待发送文件确定合适的传输方式；
所述数据处理模块发送加密文件的过程如下：
S1、加密的方式：通过传输方式分析单元对待发送文件进行按照文件类型进行分类，将文件分为图片、视频、音频和文档，并将文档和图片作为不可分割组，视频和音频作为可分割组，统计不可分割组以及可分割组的文件数量、文件大小、各组的总数据大小；
对于可分割组的处理：筛选出文件大小大于临时存储模块的存储容量的文件，并将文件先分割成多个拆分文件，每个所述拆分文件的大小不超过临时存储模块的存储容量，随后计算可分割组排除拆分文件后的剩余文件大小，若剩余文件大小超过临时存储模块的存储容量，则将剩余文件分为若干个部分，使每个部分的数据大小均不超过临时存储模块的存储容量，并将各部分打包压缩成压缩文件，若剩余大小不超过临时存储模块的存储容量，则合并打包压缩成一个压缩文件，随后通过混沌加密单元对压缩文件和拆分文件进行加密；
对于不可分割组的处理：若不可分割组内的文件数量n>200且总数据大小不超过临时存储模块的存储容量，则将文件打包压缩成一个压缩文件，若n>200且不可分割组的总数据大小超过临时存储模块的存储容量，则将组内所有文件分为若干个部分，并将各部分打包压缩成压缩文件，使每个压缩文件的大小均不超过临时存储模块的存储容量，再通过混沌加密单元对压缩文件进行加密，若n≤200，则通过混沌加密单元直接对原文件进行加密；
完成加密后，再经过通过哈希算法，使每个加密文件都具有唯一的哈希值；
S2、确定合适的传输方式：通过定位模块确定发送端和接收端的位置信息，结合位置和待发送文件的总大小，若发送端和接收端位于同一国家且待发送文件大小小于x GB，则选择本地无线传输模块作为传输方式，若待发送文件大小大于x GB同时小于y PB，或是传输需要跨国，均选择有线网络传输模块作为传输方式，若待发送文件大小大于y PB，则选择可移动传输模块作为传输方式，使用交通工具把可移动传输模块运送到接收端所在地；
S3、加密文件的备份和传输：将分类后的文件依次通过混沌加密单元进行加密，完成加密后，将加密文件传输至数据备份模块中进行备份，加密文件备份后，若使用可移动传输模块作为传输方式，则将加密文件转存至可移动传输模块中，当可移动传输模块存满后，换上新的可移动传输模块；若使用有线网络传输模块或本地无线传输模块作为传输方式，则在加密完成后，将加密文件复制到临时存储模块中，随后发送加密文件，等到加密文件完成发送后，再删除临时存储模块和数据备份模块中的该加密文件，并传输下一个已备份的加密文件。
进一步的，所述数据处理模块对加密文件进行解密的过程如下：
步骤一、通过有线网络传输模块、本地无线传输模块或可移动传输模块接收加密文件，并将加密文件存储在临时存储模块中；
步骤二、通过混沌解密单元将加密文件转成未加密文件存储在数据备份模块，随后将拆分文件合并，并对压缩文件进行解压，将得到的文件存储在数据备份模块中；
步骤三、将加密文件从临时存储模块中删除，将拆分文件和压缩文件从数据备份模块中删除，再继续接收下一个加密文件。
进一步的，所述可移动传输模块根据发送端和接收端的距离选择交通工具，且交通工具可为货车、货运轮船或货运飞机中的一种。
进一步的，所述可移动传输模块采用移动固态硬盘。
进一步的，所述临时存储模块使用PCIe接口放入固态硬盘。
进一步的，所述应急供电模块包括通过串口与发送端和接收端连接并检测断电的检测装置和用于供电的储电装置，所述检测装置在检测到断电后，控制储电装置对所有设备供电，此时数据处理模块检测临时存储模块内是否有加密文件，若没有加密文件，则说明当前加密文件发送已完成，继续传输下个加密文件即可，若存在加密文件，则说明断电发生在传输完成前，此时数据处理模块通过对比临时存储模块内加密文件与数据备份模块内加密文件的哈希值来检验文件的完整性，若临时存储模块内加密文件完整，则重新将临时存储模块内的加密文件传输，若文件完整性收到损坏，则重新将数据备份模块内加密文件传输至临时存储模块中，且应急供电模块的最短供电时间大于传输与临时存储模块储存容量相同的文件经本地无线传输模块传输所需的时间。
本发明的有益效果：
(1)在发送文件前，先对文件进行初步的处理，将超大文件分割为若干个中等大小的文件，同时将多个小文件整合为一个压缩文件，可大幅减少文件的数量，不仅增加了存储装置间文件传输的速度，也同时方便对文件进行统一加密，减少加密次数，缩短传输时间。
(2)通过结合位置信息和总数据的大小，在数据量较小时且同一国家时，选择本地无线传输方式，使用方便，资费较为便宜；在数据量较大或不在同一国家时，选择有线网络传输，速度较无线传输更快，资费也更便宜，在超大数据量时，选择将文件存储至可移动传输模块，通过物流运输可移动传输模块，可大幅缩短传输时间。
(3)在发送文件前，对文件进行备份，保证文件安全，在发送完成后，将过程中产生的文件和备份文件都删除，不占用存储空间。
(4)停电后，提供应急供电，且对传输的文件进行完整性校验，损坏直接调用备份，继续完成文件发送。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本实施例提供了一种基于混沌加密的数据传输系统，包括有线网络传输模块、本地无线传输模块、临时存储模块、用于处理所有数据的数据处理模块、可移动传输模块、应急供电模块、定位模块、数据备份模块，数据处理模块还包括混沌加密单元、混沌解密单元、传输方式分析单元；
应急供电模块用于在突然断电时，继续为系统内所有的设备供电；
临时存储模块用于临时存储待发送文件，且在发送完成后删除已发送文件，且临时存储模块的存储容量不小于1TB；
有线网络传输模块用于中小文件的远距离传输；在数据量不是很大时，通过有线网络传输较为方便和快捷。
本地无线传输模块用于小文件的近距离传输；在数据量较小时，无线传输可通过数据流量或本地WiFi进行传输，使用方便。
可移动传输模块用于超大文件的远距离传输，且可移动传输模块的存储容量为临时存储模块的存储容量的整数倍；在数据量接近EB级时，网络传输的时间成本和通信费用都十分高，需要使用实体运输的方式进行传输。
混沌加密单元用于将待发送文件进行加密成加密文件；
混沌解密单元用于将接受的加密文件解密成未加密文件；
传输方式分析单元用于处理未加密文件和加密文件，对文件进行初步处理，让文件适合传输，并根据文件的数量、大小、类型、接收端和发送端的地理位置为待发送文件确定合适的传输方式；
数据处理模块发送加密文件的过程如下：
S1、加密的方式：通过传输方式分析单元对待发送文件进行按照文件类型进行分类，将文件分为图片、视频、音频和文档，文档和图片通常数量大，体积小，一般不超过MB级，因此将文档和图片作为不可分割组，视频和音频单个文件通常较大，几百MB至几百GB都十分常见，且切割软件都十分普遍，因此视频和音频作为可分割组，统计不可分割组以及可分割组的文件数量、文件大小、各组的总数据大小；
对于可分割组的处理：筛选出文件大小大于临时存储模块的存储容量的文件，并将文件先分割成多个拆分文件，方便超大文件的传输，超大文件在传输时不仅耗时长，且备份和传输都不方便，每个拆分文件的大小不超过临时存储模块的存储容量，随后计算可分割组排除拆分文件后的剩余文件大小，若剩余文件大小超过临时存储模块的存储容量，则将剩余文件分为若干个部分，使每个部分的数据大小均不超过临时存储模块的存储容量，并将各部分打包压缩成压缩文件，将多个文件打包成一个压缩文件，可提高传输效率，若剩余大小不超过临时存储模块的存储容量，则合并打包压缩成一个压缩文件，随后通过混沌加密单元对压缩文件和拆分文件进行加密；将超大文件拆分，将多个小文件合并成一个压缩文件，能缩短传输时间，减少传输次数。
对于不可分割组的处理：若不可分割组内的文件数量n>200且总数据大小不超过临时存储模块的存储容量，则将文件打包压缩成一个压缩文件，若n>200且不可分割组的总数据大小超过临时存储模块的存储容量，则将组内所有文件分为若干个部分，并将各部分打包压缩成压缩文件，使每个压缩文件的大小均不超过临时存储模块的存储容量，再通过混沌加密单元对压缩文件进行加密，若n≤200，则通过混沌加密单元直接对原文件进行加密；小文件的数量过多，对各个存储装置的写入速度影响较大，相比于单个文件的写入速度要慢很多，因此需要在写入和加密前对文件进行整理打包。
完成加密后，再经过通过哈希算法，使每个加密文件都具有唯一的哈希值，用于校验文件的完整性；
S2、确定合适的传输方式：通过定位模块确定发送端和接收端的位置信息，如通过ip地址或是gps数据确定位置，结合位置和待发送文件的总大小，若发送端和接收端位于同一国家且待发送文件大小小于100GB，则选择本地无线传输模块作为传输方式，数据量较小，且位于同一国家内不含有漫游费，本地数据流量的资费也较低，而100GB的数据量传输时间也不长，因此选择无线传输既方便价格又低，若待发送文件大小大于100GB同时小于100PB，或是传输需要跨国，均选择有线网络传输模块作为传输方式，此时数据量较大，无线传输相对于有线传输上传的速度较慢，不适合发送较大的数据，同时跨国产生的资费较高，也不适合使用无线传输，若待发送文件大小大于100PB，则选择可移动传输模块作为传输方式，使用交通工具把可移动传输模块运送到接收端所在地；如果一个客户的总数据量是1EB，也就是1000PB，使用现在最快的互联网接入速度10Gbps千兆网络来传输，即使达到1280M/s的理论最高速度，也至少需要24年半,而实体储存装置之间的数据传输速度要快很多，且价格也更加低廉，因此选择交通工具运输最为划算。
S3、加密文件的备份和传输：将分类后的文件依次通过混沌加密单元进行加密，完成加密后，将加密文件传输至数据备份模块中进行备份，在文件发送前，先进行备份，由于传输时间较长，发送断电的几率也相对较大，且文件在传输时突然断电，也容易导致文件损坏，因此需要进行备份，保证文件的安全，加密文件备份后，若使用可移动传输模块作为传输方式，则将加密文件转存至可移动传输模块中，当可移动传输模块存满后，换上新的可移动传输模块，存储装置之间的传输速度相比于网络上传快很多，可有效缩短数据传输时间，在通过物流投递，将可移动传输模块送至接收端；若使用有线网络传输模块或本地无线传输模块作为传输方式，则在加密完成后，将加密文件复制到临时存储模块中，随后发送加密文件，等到加密文件完成发送后，再删除临时存储模块和数据备份模块中的该加密文件，并传输下一个已备份的加密文件。在单个传输完成后删除即保障了文件传输过程中的安全，又不会占用多余空间。
数据处理模块对加密文件进行解密的过程如下：
步骤一、通过有线网络传输模块、本地无线传输模块或可移动传输模块接收加密文件，并将加密文件存储在临时存储模块中；
步骤二、通过混沌解密单元将加密文件转成未加密文件存储在数据备份模块，随后将拆分文件合并，并对压缩文件进行解压，将得到的文件存储在数据备份模块中；
步骤三、将加密文件从临时存储模块中删除，将拆分文件和压缩文件从数据备份模块中删除，再继续接收下一个加密文件。
可移动传输模块根据发送端和接收端的距离选择交通工具，且交通工具可为货车、货运轮船或货运飞机中的一种。
可移动传输模块采用移动固态硬盘，传输速度快，在运输过程中抗震抗压性能比机械硬盘好。
临时存储模块使用PCIe接口的固态硬盘，读写速度快，缩短系统内文件的传输时间。
应急供电模块包括通过串口与发送端和接收端连接并检测断电的检测装置和用于供电的储电装置，检测装置在检测到断电后，控制储电装置对所有设备供电，此时数据处理模块检测临时存储模块内是否有加密文件，若没有加密文件，则说明当前加密文件发送已完成，继续传输下个加密文件即可，若存在加密文件，则说明断电发生在传输完成前，此时数据处理模块通过对比临时存储模块内加密文件与数据备份模块内加密文件的哈希值来检验文件的完整性，若临时存储模块内加密文件完整，则重新将临时存储模块内的加密文件传输，若文件完整性收到损坏，则重新将数据备份模块内加密文件传输至临时存储模块中，且应急供电模块的最短供电时间大于传输与临时存储模块储存容量相同的文件经本地无线传输模块传输所需的时间。
本实施例的具体工作过程如下：
1)通过有线网络传输模块、本地无线传输模块或可移动传输模块接收加密文件，并暂存至临时存储模块中，对文件进行解密、解压、合并等步骤，并将最终文件存储在数据备份模块中，同时将所有中间产物删除，只保留源文件；
2)选定待发送文件后，通过数据处理模块对文件进行拆分和重组，将单个文件的大小调节至适中，同时大幅缩小文件数量，以提高传输和发送的效率，结合位置信息和总数据量的大小，选出最为合适的传输方式，能够降低费用，缩短传输时间；
3)在遇到断电情况时，通过应急供电模块进行供电，同时能够对数据完整性进行校验，并提供备份文件，保证整个传输过程中数据完整，防止发送的文件损坏，继而导致无法解密。
本发明在发送文件前，先对文件进行初步的处理，将超大文件分割为若干个中等大小的文件，同时将多个小文件整合为一个压缩文件，可大幅减少文件的数量，不仅增加了存储装置间文件传输的速度，也同时方便对文件进行统一加密，减少加密次数，缩短传输时间。
通过结合位置信息和总数据的大小，在数据量较小时且同一国家时，选择本地无线传输方式，使用方便，资费较为便宜；在数据量较大或不在同一国家时，选择有线网络传输，速度较无线传输更快，资费也更便宜，在超大数据量时，选择将文件存储至可移动传输模块，通过物流运输可移动传输模块，可大幅缩短传输时间。
在发送文件前，对文件进行备份，保证文件安全，在发送完成后，将过程中产生的文件和备份文件都删除，不占用存储空间。
停电后，提供应急供电，且对传输的文件进行完整性校验，损坏直接调用备份，继续完成文件发送。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于混沌加密的数据传输系统，包括有线网络传输模块、本地无线传输模块、临时存储模块、用于处理所有数据的数据处理模块、可移动传输模块、应急供电模块、定位模块、数据备份模块，其特征在于，所述数据处理模块还包括混沌加密单元、混沌解密单元、传输方式分析单元；
所述应急供电模块用于在突然断电时，继续为系统内所有的设备供电；
所述临时存储模块用于临时存储待发送文件，且在发送完成后删除已发送文件，且临时存储模块的存储容量不小于1TB；
所述有线网络传输模块用于中小文件的远距离传输；
所述本地无线传输模块用于小文件的近距离传输；
所述可移动传输模块用于超大文件的远距离传输，且可移动传输模块的存储容量为临时存储模块的存储容量的整数倍；
所述混沌加密单元用于将待发送文件进行加密成加密文件；
所述混沌解密单元用于将接受的加密文件解密成未加密文件；
所述传输方式分析单元用于处理未加密文件和加密文件，并根据文件的数量、大小、类型、接收端和发送端的地理位置为待发送文件确定合适的传输方式；
所述数据处理模块发送加密文件的过程如下：
S1、加密的方式：通过传输方式分析单元对待发送文件进行按照文件类型进行分类，将文件分为图片、视频、音频和文档，并将文档和图片作为不可分割组，视频和音频作为可分割组，统计不可分割组以及可分割组的文件数量、文件大小、各组的总数据大小；
对于可分割组的处理：筛选出文件大小大于临时存储模块的存储容量的文件，并将文件先分割成多个拆分文件，每个所述拆分文件的大小不超过临时存储模块的存储容量，随后计算可分割组排除拆分文件后的剩余文件大小，若剩余文件大小超过临时存储模块的存储容量，则将剩余文件分为若干个部分，使每个部分的数据大小均不超过临时存储模块的存储容量，并将各部分打包压缩成压缩文件，若剩余大小不超过临时存储模块的存储容量，则合并打包压缩成一个压缩文件，随后通过混沌加密单元对压缩文件和拆分文件进行加密；
对于不可分割组的处理：若不可分割组内的文件数量n>200且总数据大小不超过临时存储模块的存储容量，则将文件打包压缩成一个压缩文件，若n>200且不可分割组的总数据大小超过临时存储模块的存储容量，则将组内所有文件分为若干个部分，并将各部分打包压缩成压缩文件，使每个压缩文件的大小均不超过临时存储模块的存储容量，再通过混沌加密单元对压缩文件进行加密，若n≤200，则通过混沌加密单元直接对原文件进行加密；
完成加密后，再经过通过哈希算法，使每个加密文件都具有唯一的哈希值；
S2、确定合适的传输方式：通过定位模块确定发送端和接收端的位置信息，结合位置和待发送文件的总大小，若发送端和接收端位于同一国家且待发送文件大小小于x GB，则选择本地无线传输模块作为传输方式，若待发送文件大小大于x GB同时小于y PB，或是传输需要跨国，均选择有线网络传输模块作为传输方式，若待发送文件大小大于y PB，则选择可移动传输模块作为传输方式，使用交通工具把可移动传输模块运送到接收端所在地；
S3、加密文件的备份和传输：将分类后的文件依次通过混沌加密单元进行加密，完成加密后，将加密文件传输至数据备份模块中进行备份，加密文件备份后，若使用可移动传输模块作为传输方式，则将加密文件转存至可移动传输模块中，当可移动传输模块存满后，换上新的可移动传输模块；若使用有线网络传输模块或本地无线传输模块作为传输方式，则在加密完成后，将加密文件复制到临时存储模块中，随后发送加密文件，等到加密文件完成发送后，再删除临时存储模块和数据备份模块中的该加密文件，并传输下一个已备份的加密文件。
2.根据权利要求1所述的一种基于混沌加密的数据传输系统，其特征在于，所述数据处理模块对加密文件进行解密的过程如下：
步骤一、通过有线网络传输模块、本地无线传输模块或可移动传输模块接收加密文件，并将加密文件存储在临时存储模块中；
步骤二、通过混沌解密单元将加密文件转成未加密文件存储在数据备份模块，随后将拆分文件合并，并对压缩文件进行解压，将得到的文件存储在数据备份模块中；
步骤三、将加密文件从临时存储模块中删除，将拆分文件和压缩文件从数据备份模块中删除，再继续接收下一个加密文件。
3.根据权利要求1所述的一种基于混沌加密的数据传输系统，其特征在于，所述可移动传输模块根据发送端和接收端的距离选择交通工具，且交通工具可为货车、货运轮船或货运飞机中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于混沌加密的数据传输系统，其特征在于，所述可移动传输模块采用移动固态硬盘。
5.根据权利要求1所述的一种基于混沌加密的数据传输系统，其特征在于，所述临时存储模块使用PCIe接口的固态硬盘。
6.根据权利要求1所述的一种基于混沌加密的数据传输系统，其特征在于，所述应急供电模块包括通过串口与发送端和接收端连接并检测断电的检测装置和用于供电的储电装置，所述检测装置在检测到断电后，控制储电装置对所有设备供电，此时数据处理模块检测临时存储模块内是否有加密文件，若没有加密文件，则说明当前加密文件发送已完成，继续传输下个加密文件即可，若存在加密文件，则说明断电发生在传输完成前，此时数据处理模块通过对比临时存储模块内加密文件与数据备份模块内加密文件的哈希值来检验文件的完整性，若临时存储模块内加密文件完整，则重新将临时存储模块内的加密文件传输，若文件完整性收到损坏，则重新将数据备份模块内加密文件传输至临时存储模块中，且应急供电模块的最短供电时间大于传输与临时存储模块储存容量相同的文件经本地无线传输模块传输所需的时间。
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