CN110191136A - 一种便捷的文件安全传输方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便捷的文件安全传输方法及设备，包括公私钥获取、公钥传输、对称密钥传递、文件加密和解密、完整性保护。公私钥获取指用户得到公钥加密算法适用的公私钥的过程；公钥传输指用户向其他用户发送自己公钥的过程；对称密钥传递指当文件传输方如果使用了对称加密算法对文件进行加密后，安全传输对称密钥的过程；文件加密指通过公钥加密、对称加密算法对文件进行加密并得到加密文件的过程；文件解密指通过公钥加密、对称加密算法对加密文件进行解密并得到原文件的过程；所述完整性保护是指通过完整性信息对传输过程中的涉及到的数据进行安全保护的过程。本发明允许用户在不添加额外的算法或操作的基础上，实现对文件的便捷安全传输。

Description

一种便捷的文件安全传输方法及设备

技术领域

本申请涉及信息安全领域的安全数据传输，尤其涉及一种便捷的文件安全传输方法。

背景技术

在现实生活中，不同用户经常需要在彼此之间进行文件传输。根据传输渠道的不同，传输过程可以分为线上（网络）传输和线下传输。由于线下传输消耗时间长、传输风险大，因此，随着网络通信能力的增强，线上（网络）传输在实际应用中所占的比重越来越大。

然而，如果直接通过网络对文件进行传输，除了通过特殊的私有安全网络通信渠道外，用户将难以避免传输的文件被恶意用户（如黑客，商业对手等）窃取。而私有安全网络通信渠道通常意味着高昂的生产和维护费用，同时也意味着难以借助越来越发达的公开通信渠道。

为了实现线上对文件的安全传输，用户需要借助加密算法对文件加密。但是，用户此时会面临加密算法密钥的分发和传递等问题。因此，如何保证在实现文件安全传输的同时，解决密钥在分发和传递过程中面临的问题，并进一步地构建出一种便捷的文件安全传输方法是一个亟需解决的难题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对现实应用中文件传输在安全和便捷方面面临的问题，提供一种便捷的文件安全传输方法。

本发明提供一种便捷的文件安全传输设备。

技术方案：一种便捷的文件安全传输方法，所述方法包括：

文件请求方获取私钥和公钥，将公钥转化为图像保存，并向文件传输方发送文件传输请求；

文件传输方接收到文件传输请求，若同意文件传输请求，检查是否有文件请求方的公钥，若有公钥，验证公钥完整性，验证通过后进行文件加密传输，验证不通过或无公钥，则向文件请求方发送公钥请求，文件请求方向文件传输方发送公钥；

设文件大小阈值，当传输文件的大小小于阈值时，文件传输方直接通过公钥和公钥加密算法对文件进行加密，将加密文件及文件完整性信息发送给文件请求方；文件请求方验证文件的完整性，验证通过后利用私钥和公钥加密算法对加密文件进行解密，得到传输文件；

当传输文件的大小大于阈值时，文件传输方先通过对称加密算法对文件进行加密，再通过公钥和公钥加密算法对对称加密算法的密钥进行加密，然后将加密后的文件、密钥及文件完整性信息一起封包传输；文件请求方验证文件的完整性，验证通过后先通过公钥加密算法解密得到对称加密算法的密钥，再通过对称加密算法解密得到传输文件。

进一步的，所述公钥加密算法由第三方提供，且第三方向文件传输方和文件请求方提供公私钥完整性信息。

进一步的，所述公钥加密算法由文件请求方、文件传输方共同商定。

进一步的，文件请求方将公钥转化的图像保存在常用设备中，所述图像为二维码。

进一步的，所述文件完整性信息包括加密前的传输文件的完整性信息和/或加密文件的完整性信息。

进一步的，若文件完整性信息包括加密前的传输文件的完整性信息，文件请求方在解密后检查完整性；若完整性信息包括加密文件的完整性信息，文件请求方先检查加密文件的完整性后再解密。

进一步的，所述公钥加密算法包括ECC（SM2）算法、RSA算法中的一种或多种。

进一步的，所述对称加密算法包括AES算法、SM4算法中的一种或多种。

进一步的，所述私钥通过SHA-2算法提供散列值，通过RNG算法生成随机数序列。

一种便捷的文件安全传输设备，包括USB接口、电源模块、Flash存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下内容：

文件请求方获取私钥和公钥，将公钥转化为图像保存，并向文件传输方发送文件传输请求；

文件传输方接收到文件传输请求，若同意文件传输请求，检查是否有文件请求方的公钥，若有公钥，验证公钥完整性，验证通过后进行文件加密传输，验证不通过或无公钥，则向文件请求方发送公钥请求，文件请求方向文件传输方发送公钥；

设文件大小阈值，当传输文件的大小小于阈值时，文件传输方直接通过公钥和公钥加密算法对文件进行加密，将加密文件及文件完整性信息发送给文件请求方；文件请求方验证文件的完整性，验证通过后利用私钥和公钥加密算法对加密文件进行解密，得到传输文件；

当传输文件的大小大于阈值时，文件传输方先通过对称加密算法对文件进行加密，再通过公钥和公钥加密算法对对称加密算法的密钥进行加密，然后将加密后的文件、密钥及文件完整性信息一起封包传输；文件请求方验证文件的完整性，验证通过后先通过公钥加密算法解密得到对称加密算法的密钥，再通过对称加密算法解密得到传输文件。

相比较现有技术，本发明提供的一种便捷的文件安全传输方法及设备，具有以下有益效果：（1）本发明允许用户在不添加额外算法或操作的基础上，实现对文件的便捷和安全传输；（2）本发明允许用户根据传输文件的大小，合理地选择只使用公钥加密算法或同时使用公钥加密和对称加密算法；（3）本发明通过将公钥转换为图像，实现了高效快捷的密钥传递；（4）从用户的电脑侧看，根据本发明制作的装置等效为U盘，并且在所述装置内部，用户可以对指定文件夹或指定文件进行加密或解密操作。

附图说明

图1为一种便捷的文件安全传输方法的文件传输流程图；

图2为一种便捷的文件安全传输方法的单一用户处理流程图；

图3为一种便捷的文件安全传输方法的加密示意图；

图4为具有USB接口的便携式文件安全传输设备的结构图；

图5为具有USB接口的便携式文件安全传输设备的文件传输流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

一种便捷的文件安全传输方法，包括公私钥获取、公钥传输、对称密钥传递、文件加密和解密、完整性保护。所述公私钥获取是指用户得到公钥加密算法适用的公私钥的过程；所述公钥传输是指用户向其他用户发送自己公钥的过程；所述对称密钥传递是指当文件传输方如果使用了对称加密算法对文件进行加密后，安全传输对称密钥的过程；所述文件加密是指通过公钥加密、对称加密等算法对文件进行加密并得到加密文件的过程；所述文件解密是指通过公钥加密、对称加密等算法对加密后的文件进行解密并得到原文件的过程；所述完整性保护是指通过完整性信息对传输过程中的涉及到的数据进行安全保护的过程。

如图1所示，各部分的具体内容为：

1、公钥加密算法的公私钥获取。当确定所使用的公钥加密算法后，用户需要获得应用于公钥加密算法的个人公钥和私钥。公钥加密算法的公私钥可以由第三方统一提供、也可以由用户共同商定。当公钥加密算法由第三方提供时，需要保证第三方无法直接或间接获取个人用户的私钥，并且第三方还需要向用户提供公私钥的完整性信息，例如私钥随机生成且随密码分发装置生成并以无法读取的形式存在于分发装置内部，第三方和用户只能通过与私钥有关的完整性信息来确保私钥的安全性。

2、文件传输请求发送与接收。当用户拥有某个文件时，会接收到来自于其他用户的文件传输请求；拥有文件的用户可判断是否同意请求者的传输请求。如果同意，拥有文件的用户称为文件传输方，提出文件传输请求的用户称为文件请求方。相对地，当用户缺少某个文件时，可向此文件的拥有者发送文件传输请求。

3、公钥加密算法公钥的传输。当用户得到公钥加密算法的公私钥后，即可将个人公钥通过公开渠道发送给其他用户。此外，当文件传输方收到其他用户的文件传输请求后，如果同意传输，即可检查是否拥有此文件请求方的公钥并检查公钥的完整性；如果没有公钥或公钥完整性验证不通过需要求请求方发送对应公钥；当文件请求方接收到文件传输方的公钥请求后，需及时向文件传输方提供个人公钥。为了保证公钥加密算法的安全性，算法的私钥通常需要上千位，而公钥的尺寸则更大。这使得公钥的保存和传递极不方便，例如难以显示在常用设备上并传递给其他用户。通过数据和图像的相互转换，本发明可将公钥转化为特定的图像，而图像是一个容易保存和传递的形式。通过转换，用户只需将图像保存在常用设备中，如名片上或手机照片中，即可实现公钥的便捷传输。

4、文件加密。当文件传输方拥有文件请求方提供的公钥并且公钥通过完整性检查后，文件传输方即可通过公钥加密算法和对称加密算法对文件进行加密，并将加密后的文件以及相应的完整性信息（根据需要可包括原始文件的完整性信息和加密文件的完整性信息）发送给文件请求方。如图3，对待不同大小的传输文件采用不同的加密方法，当传输文件较小时，文件传输方直接通过公钥加密算法和文件请求方的公钥对文件进行加密；当传输文件较大时，文件传输方的先通过对称加密算法对文件进行加密，再通过公钥加密算法加密对对称加密算法的密钥进行加密，然后将加密后的文件和密钥一起封包传输。

5、对称加密算法密钥的传输。如果文件传输方在加密文件时使用了对称加密算法，那么，为了让文件请求方能成功解密加密后的文件，文件传输方需要将对称加密算法的密钥同时发送给文件请求方。文件传输方通过将对称加密算法的密钥用文件请求方的公钥进行加密，可确保对称加密算法密钥的安全传输。

6、文件解密。当文件请求方得到加密后的文件后，通过个人私钥和公钥加密算法解密即可得到相应的文件。如果加密文件包含加密文件的完整性信息，文件请求方需要先检查加密文件的完整性；如果加密文件包含原始文件的完整性信息，文件请求方需要在解密后检查完整的完整性。当传输文件是直接通过公钥加密算法加密得到时，文件请求方直接通过公钥加密算法解密即可；当传输文件是先通过对称加密算法对文件进行加密，再通过公钥加密算法加密对对称加密算法的密钥进行加密而得到时，文件请求方需要先通过公钥加密算法解密得到对称加密算法的密钥，然后再通过对称加密算法解密得到文件。

公钥加密可以采用以下算法：

ECC（SM2）算法。提供数据加密和解密功能。

RSA算法。提供数据加密和解密功能。

对称加密可以采用以下算法：

AES算法。提供数据对称加密和解密功能。

SM4算法。提供数据对称加密和解密功能。

私钥利用散列值计算算法和随机数生成算法生成，具体采用以下算法：

SHA-2算法。提供散列值计算功能。

RNG算法。产生随机数序列。

便携式文件安全传输设备的结构图如图4所示。

从图2单一用户处理流程看出，根据数据的处理方式，所述流程可分为数据获取流程和数据分发流程。

1、数据获取流程阶段，用户首先需要向数据拥有者发送数据传输请求。等数据拥有者同意后，用户向数据拥有者发送自己的公钥。当用户获得数据拥有者发送的加密后的数据后，用户通过自己设备携带的私钥对数据进行解密，并根据解密结果判定是否结束此次数据获取流程。

2、数据分发流程阶段，用户首先判断是否有数据传输请求。如果有请求且用户同意传输，用户则向数据传输请求方发送公钥获取要求。当用户获得请求方公钥后，使用此公钥加密应传输数据，并将加密后的数据发送给请求方。待数据请求方成功获得数据后结束此次数据分发流程。

图4是便携的文件安全传输设备的内部结构示意图，包括处理器、Flash存储器、电源模块以及USB接口。其中，处理器通过电源模块与USB接口相连，并通过USB接口与终端设备进行通信，实现公钥加密算法、对称加密算法、公钥加密算法私钥存储、散列值计算算法、随机数发生器、文件读取与管理、文件加密和解密等功能； Flash存储器与处理器连接，用于存储管理加密文件和非加密文件；电源模块与USB接口相连，提供电压转换，为处理器供电；USB接口为便携式移动存储设备常用标准接口。

图4是外部结构示意图，包括一个以二维码显示的个人公钥。所述公钥与个人私钥成对生成，从而实现公钥加密算法的加解密操作。

从用户的电脑侧看，图4装置等效为U盘，并且在所述装置内部，用户可以对指定文件夹或指定文件进行加密或解密操作。

具有USB接口的便携式文件安全传输设备的文件传输流程如图5所示。其中，假设文件请求方Alice向文件传输方Bob请求获取某私有文件。具体的流程如下：

1．发送数据传输请求。Alice通过公开渠道向Bob发送自己的文件传输请求。

2.公钥分发与传递。Alice通过公开渠道将自己所持有设备上的二维码（公钥）发送给Bob。

3.公钥获取。Bob获得Alice的二维码公钥后，通过USB可接入终端，将二维码导入自己所持有设备中，设备中处理器将通过自有的二维码识别程序自动识别并获取相应的公钥。

4.数据加密。获取Alice的公钥后，Bob在自己所持有的设备内通过Alice的公钥对即将传输的文件进行加密。整个加密操作由处理器自己完成。

5.加密数据获取。Bob通过公开渠道将已经加密完成的文件发送给Alice。

6.数据解密。Alice获取加密文件后，通过USB可接入终端，将加密文件导入自己所持有设备中，设备中处理器将通过自有的解密算法实现对文件的解密。

Claims (10)

1.一种便捷的文件安全传输方法，其特征在于，所述方法包括：

文件请求方获取私钥和公钥，将公钥转化为图像保存，并向文件传输方发送文件传输请求；

文件传输方接收到文件传输请求，若同意文件传输请求，检查是否有文件请求方的公钥，若有公钥，验证公钥完整性，验证通过后进行文件加密传输，验证不通过或无公钥，则向文件请求方发送公钥请求，文件请求方向文件传输方发送公钥；

设文件大小阈值，当传输文件的大小小于阈值时，文件传输方直接通过公钥和公钥加密算法对文件进行加密，将加密文件及文件完整性信息发送给文件请求方；文件请求方验证文件的完整性，验证通过后利用私钥和公钥加密算法对加密文件进行解密，得到传输文件；

当传输文件的大小大于阈值时，文件传输方先通过对称加密算法对文件进行加密，再通过公钥和公钥加密算法对对称加密算法的密钥进行加密，然后将加密后的文件、密钥及文件完整性信息一起封包传输；文件请求方验证文件的完整性，验证通过后先通过公钥加密算法解密得到对称加密算法的密钥，再通过对称加密算法解密得到传输文件。

2.根据权利要求1所述的便捷的文件安全传输方法，其特征在于，所述公钥加密算法由第三方提供，且第三方向文件传输方和文件请求方提供公私钥完整性信息。

3.根据权利要求1所述的便捷的文件安全传输方法，其特征在于，所述公钥加密算法由文件请求方、文件传输方共同商定。

4.根据权利要求1所述的便捷的文件安全传输方法，其特征在于，文件请求方将公钥转化的图像保存在常用设备中，所述图像为二维码。

5.根据权利要求1所述的便捷的文件安全传输方法，其特征在于，所述文件完整性信息包括加密前的传输文件的完整性信息和/或加密文件的完整性信息。

6.根据权利要求5所述的便捷的文件安全传输方法，其特征在于，若文件完整性信息包括加密前的传输文件的完整性信息，文件请求方在解密后检查完整性；若完整性信息包括加密文件的完整性信息，文件请求方先检查加密文件的完整性后再解密。

7.根据权利要求1所述的便捷的文件安全传输方法，其特征在于，所述公钥加密算法包括ECC（SM2）算法、RSA算法中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的便捷的文件安全传输方法，其特征在于，所述对称加密算法包括AES算法、SM4算法中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的便捷的文件安全传输方法，其特征在于，所述私钥通过SHA-2算法提供散列值，通过RNG算法生成随机数序列。

10.一种便捷的文件安全传输设备，其特征在于，包括USB接口、电源模块、Flash存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下内容：

文件请求方获取私钥和公钥，将公钥转化为图像保存，并向文件传输方发送文件传输请求；

设文件大小阈值，当传输文件的大小小于阈值时，文件传输方直接通过公钥和公钥加密算法对文件进行加密，将加密文件及文件完整性信息发送给文件请求方；文件请求方验证文件的完整性，验证通过后利用私钥和公钥加密算法对加密文件进行解密，得到传输文件；

当传输文件的大小大于阈值时，文件传输方先通过对称加密算法对文件进行加密，再通过公钥和公钥加密算法对对称加密算法的密钥进行加密，然后将加密后的文件、密钥及文件完整性信息一起封包传输；文件请求方验证文件的完整性，验证通过后先通过公钥加密算法解密得到对称加密算法的密钥，再通过对称加密算法解密得到传输文件。