CN109861810A - 一种基于混沌块加密算法的数据加密方法及解密方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于混沌块加密算法的数据加密方法及解密方法。加密步骤：基于随机产生的混淆系数以及明文长度，用自定义函数计算出随机长度的随机混淆码在明文中的插入位置：用随机长度的随机混淆码和混淆系数,通过补位随机码形成一定长度的密钥，将密钥按字节顺序均匀截取分为N个子密钥K₁，K₂，……K_N；将随机混淆码根据插入位置插入明文中生成原文O，用子密钥K₁用DES算法对原文O加密，得到原文₁；用子密钥K₂对原文₁加密得到原文₂；以此类推，用子密钥K_N对原文_N‑1加密，得到密文。本发明加密方法能够有效对数据流进行随机长度的混淆码插入，并进行随机长度密钥的多次迭加加密，从而保证密文的安全性大大增加。

Description

一种基于混沌块加密算法的数据加密方法及解密方法

技术领域

本发明涉及数据加密及解密技术技术领域，特别是涉及一种基于混沌块加密算法的数据加密方法及解密方法。

背景技术

网络技术的飞速发展使得远程数据传输与控制深入生活的方方面面，随之而来的网络安全问题成为了关注的重点，特别是密码数据和控制数据的安全更是事关国民经济的大事。

时至今日，针对数据加密已经提出了很多技术。这其中，DES算法由于其较快的运行效率和较少的资源占用而成为最受欢迎的一项对称数据加密技术。DES算法采用一个长度为8字节(64位)的密钥，利用密钥对明文数据进行移位、异或等操作，实现对明文数据的加密。

但是，因为其固定长度的密钥，随着计算机性能的不断提高，利用穷举法攻破DES算法所需的时间越来越短，DES算法的安全性变得越来越低。为了提高密文的安全性，几种改进的加密算法被陆续提出。然而目前绝大多数已经提出的加密算法都是针对加密方式进行变化而设计的，这些加密算法虽然安全性有所提高，但是受限于固定长度的密钥以及固定的明文，其规律性过于明显，从而导致被分析或穷举攻破的可能性大大增加。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种针对加密数据量小、安全性要求高的数据流的加密方法及解密方法，加密方法能够有效对数据流进行随机长度的混淆码插入，并进行随机长度密钥的多次迭加加密，从而保证密文的安全性大大增加。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于混沌块加密算法的数据加密方法，包括步骤：

基于随机产生的混淆系数以及明文长度，用自定义函数f计算出随机长度的随机混淆码在明文中的插入位置：

用随机长度的随机混淆码和混淆系数,通过补位随机码形成一定长度的密钥K，将密钥K按字节顺序均匀截取分为N个子密钥K₁，K₂，……K_N；

根据插入位置将随机混淆码插入明文中，生成原文O，用子密钥K₁采用DES算法对原文O加密，得到原文₁；用子密钥K₂对原文₁加密得到原文₂；以此类推，用子密钥K_N对原文_N-1加密，得到密文。

所述密钥K的长度为8的倍数，按照每8字节为一个单位对所述密钥K按字节顺序进行均匀截取。

所述密钥K包含四个部分，每个部分之间用8位十六进制数FF隔开：第一部分为随机长度的随机混淆码，随机混淆码的长度从1-32位中随机产生；第二部分为若干位的待加密的明文的长度；第三部分为随机长度的计算混淆位置的混淆系数，第四部分为若干位随机长度的随机码，随机码将密钥的长度填充为8的N倍，N为自然数。

本发明的目的还提供一种基于混沌加密算法的数据解密方法，包括步骤：

将密钥K按照字节顺序均匀分为N个子密钥K1，K2，……KN；

用子密钥KN对密文进行DES解密，得到译文N；利用子密钥KN-1对译文N进行DES解密，得到译文N-1；以此类推，用子密钥K1对译文2解密，得到了混淆了时间戳的原文O；

根据密钥K中包含的明文长度和混淆系数，利用自定义函数f计算随机混淆码的插入位置，然后从原文O中剔除随机混淆码，得到明文。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的加密方法能够有效对数据流进行随机长度的混淆码插入，并进行随机长度密钥的多次迭加加密，从而保证密文的安全性大大增加。

附图说明

图1所示为基于混沌加密算法的数据加密流程示意图；

图2所示为本发明的密钥组成示意图；

图3混所示为淆加密块算法密文解密流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明基于混沌块加密算法的数据加密方法，包括步骤：

基于随机产生的混淆系数m以及明文长度n，用自定义函数f计算出随机长度的随机混淆码在明文中的插入位置p：

用随机长度的随机混淆码和混淆系数m,通过补位随机码形成一定长度的密钥K，将密钥K按字节顺序均匀截取分为N个子密钥K₁，K₂，……K_N；

根据插入位置p将随机混淆码插入明文中，生成原文O，用子密钥K₁采用DES算法对原文O加密，得到原文₁；用子密钥K₂对原文₁加密得到原文₂；以此类推，用子密钥K_N对原文_N-1加密，得到密文。

本发明中，密钥K包含四个部分，每个部分之间用8位十六进制数FF隔开：

第一部分为随机长度的随机混淆码，随机混淆码的长度从1-32位中随机产生，混淆码本身也是随机码；

第二部分为若干位的待加密的明文的长度n；

第三部分为随机长度的计算混淆位置的混淆系数m，m为一个随机数。基于混淆系数m可通过自定义函数f计算出插入混淆符的插入位置：

p＝f(n,m) (1)

其中，n为待加密的明文长度，0≤p≤n；

第四部分为若干位随机长度的随机码，随机码将密钥的长度填充为8的N倍，N为自然数。

本发明中，生成具有随机性的密钥k之后，可根据密钥k对明文混淆，即将混淆码插入所计算的随机位置，然后利用DES算法对混淆后的明文，即待加密的原文O，利用密钥K进行N次循环加密(N为循环加密的次数)。

对待加密的原文O加密时，根据所生成密钥k的长度，原文可被循环加密若干次，循环次数N为：

其中，将所生成的密钥K截取为N段，形成N个子密钥，每一个子密钥的长度为8字节。按照从1到N的顺序，分别利用每一个子密钥K_N，采用DES算法对混淆后的原文O进行N次加密，形成原文_t(t＝1,2,……N)；并将原文_t作为下一次循环加密的新的原文，依次加密，直至N个子密钥全部加密完毕，生成最终的密文C。

本发明的目的还提供基于混沌加密算法的数据解密方法，对于密文的解密过程，如图3所示，根据所提供的密钥K，将其截取为长度为8字节的若干个子密钥K_N，然后按照倒序的方式，按照从N到1，利用子密钥对密文C进行循环的DES解密，分别获得译文_s(s＝N,N-1,……2,1)，进而获得带有时间戳的原文O。

利用密钥K中的明文长度和混淆系数，利用自定义函数f计算随机混淆码的插入位置p，然后从原文O中剔除随机混淆码，得到最初的明文。

本发明所提出的基于混沌加密算法的加密方法，具有良好的安全性和鲁棒性。基于密钥的随机生成和明文的随机位置混淆，可以显著提高加密数据的安全性。对任意数据流，本发明都可以快速地进行随机密钥和混淆明文的加密，所生成的密文因为其密钥和加密过程的随机性，利用穷举法根本无法攻破，特别适用于小型的工业或物联控制数据流的加密。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于混沌块加密算法的数据加密方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于随机产生的混淆系数以及明文长度，用自定义函数计算出随机长度的随机混淆码在明文中的插入位置：

用随机长度的随机混淆码和混淆系数,通过补位随机码形成一定长度的密钥K，将密钥K按字节顺序均匀截取分为N个子密钥K₁，K₂，……K_N；

根据插入位置将随机混淆码插入明文中，生成原文O，用子密钥K₁采用DES算法对原文O加密，得到原文₁；用子密钥K₂对原文₁加密得到原文₂；以此类推，用子密钥K_N对原文_N-1加密，得到密文。

2.如权利要求1所述基于混沌块加密算法的数据加密方法，其特征在于，所述密钥K的长度为8的倍数，按照每8字节为一个单位对所述密钥K按字节顺序进行均匀截取。

3.如权利要求1所述基于混沌块加密算法的数据加密方法，其特征在于，所述密钥K包含四个部分，每个部分之间用8位十六进制数FF隔开：第一部分为随机长度的随机混淆码，随机混淆码的长度从1-32位中随机产生；第二部分为若干位的待加密的明文的长度；第三部分为随机长度的计算混淆位置的混淆系数，第四部分为若干位随机长度的随机码，随机码将密钥的长度填充为8的N倍，N为自然数。

4.一种基于混沌加密算法的数据解密方法，其特征在于，包括步骤：

将密钥K按照字节顺序均匀分为N个子密钥K1，K2，……KN；

用子密钥KN对密文进行DES解密，得到译文N；利用子密钥KN-1对译文N进行DES解密，得到译文N-1；以此类推，用子密钥K1对译文2解密，得到了混淆了时间戳的原文O；

根据密钥K中包含的明文长度和混淆系数，利用自定义函数计算随机混淆码的插入位置，然后从原文O中剔除随机混淆码，得到明文。