CN110381046B - 一种gnss数据的加密传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及卫星定位技术领域，公开了一种GNSS数据的加密传输方法。访问密钥管理服务器，获取加密密钥，利用所述加密密钥，将第一类原始数据进行二次封装得到加密数据，使得所述加密数据的格式为行业标准格式，并通过公网将所述加密数据传输给数据中心解算服务器；通过专网将第二类原始数据传输给数据中心解算服务器；利用同一个接收模块，接收并处理所述加密数据或第二类原始数据，得到差分网络数据并解算和传输给用户端，处理所述加密数据的接收模块能够同时兼容第二类原始数据，降低了运维管理的复杂性，从而提升了用户体验。

Description

一种GNSS数据的加密传输方法
技术领域
本发明涉及卫星定位技术领域，公开了一种GNSS数据的加密传输方法。
背景技术
GNSS(全球导航卫星系统)是利用卫星对地球上的用户接收并处理机进行地理位置定位的一种系统。GNSS(全球导航卫星系统)主要由基准站、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统组成。为了解决RTCM3.X数据在传输过程中产生的安全问题，目前市面上的产品主要采用专线网络进行传输，从网络传播的角度规避原始RTCM3.X数据的泄露，但是专用网络价格昂贵并且搭建不方便，限制站点的建设进度，而且传播的仍然是原始RTCM3.X格式数据，仍然有泄露风险。
还有一种方式是直接对原始RTCM3.X数据进行加密传输,将所有GNSS连续运行参考站观测的原始RTCM3.X数据都进行加密，然而，实际建设过程中，考虑到不同厂家参考站型号，会有部分是通过专线传输RTCM3.X原始数据，而另一部分采用公网传输自定义的加密的RTCM3.X数据，加密后的数据与原始数据有较大的差别，需要两个不同的接收模块分别对加密后的数据与原始RTCM3.X数据进行处理，运维管理很复杂，实用性低。
因此，有必要设计一种新的GNSS数据的传输方法，以解决上述问题。
发明内容
针对背景技术所面临的问题，本发明的目的在于提供一种即处理流程简单又安全性好的GNSS数据的加密传输方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种GNSS数据的加密传输方法，包括：访问密钥管理服务器，获取加密密钥，利用所述加密密钥，将第一类原始数据进行二次封装得到加密数据，使得所述加密数据的格式为行业标准格式，并通过公网将所述加密数据传输给数据中心解算服务器；通过专网将第二类原始数据传输给数据中心解算服务器；利用同一个接收模块，接收并处理所述加密数据或第二类原始数据，得到差分网络数据并解算和传输给用户端。
优选的，所述二次封装具体为，获取第一类原始数据，将第一类原始数据依次进行截断、加密和封装，使得所述加密后的数据长度不超过行业标准格式数据的最大限制长度，加密后的数据经过封装得到所述加密数据。
优选的，所述二次封装具体为，获取第一类原始数据，将第一类原始数据直接进行加密，若加密后的数据超过行业标准格式数据的最大限制长度，则将加密后的数据进行截断和加密，直到截断再加密后的数据长度不超过行业标准格式数据的最大限制长度，得到所述加密数据。
优选的，所述截断具体为将第一类原始数据或加密后的数据按照长度平均截断为两段，然后分别进行加密，若截断再加密后的数据都不超过行业标准格式数据的最大限制长度，则完成截断，否则继续截断，直到所有截断再加密后的数据的长度均不超过行业标准格式数据的最大限制长度，得到所述加密数据。
优选的，所述加密采用非对称加密算法，用所述加密密钥对所述第一类原始数据或截断后的数据进行加密，得到密文，所述密文进一步封装，按照行业标准格式生成导言；将保留位中的一位或者多位置为1，以区分第一类原始数据格式和加密数据格式；构造加密数据块，所述加密数据块的格式至少包含从密钥管理服务器上获取到私钥的信息以及密文；设置加密数据块的长度为行业标准格式数据的长度；采用CRC24生成校验位，得到完整行业标准格式的加密数据。
优选的，所述数据中心解算服务器获取所述加密数据，判断所述加密数据是否加密，将加密的数据解析为第一类原始数据片段，拼接第一类原始数据片段为完整第一类原始数据，然后解析第一类原始数据。
优选的，所述判断数据是否加密具体为，判断保留位中的信息，对应加密时的保留位设置；如果全0则是非加密格式的数据；如果与加密时的保留位设置一致，则是加密格式的数据。
优选的，分离出包含能够从密钥管理服务器上获取到私钥的信息以及密文；结合密钥管理服务器中的密钥进行解密，得到第一类原始数据片段；将该第一类原始数据片段追加到缓存中进行拼接；对缓存中的拼接数据进行导言的匹配和CRC24校验，如果匹配成功并通过校验，则最终得到完整的第一类原始数据。
优选的，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
优选的，一种GNSS数据的加密传输系统包括：第一类参考站，用于访问密钥管理服务器，获取加密密钥，利用所述加密密钥，将第一类原始数据进行二次封装得到加密数据，使得所述加密数据的格式为行业标准格式，并通过公网将所述加密数据传输给数据中心解算服务器；第二类参考站，用于通过专网将第二类原始数据传输给数据中心解算服务器；数据中心解算服务器，用于利用同一个接收模块，接收并处理所述加密数据或第二类原始数据，得到差分网络数据并解算和传输给用户端。
与现有技术相比，本发明提供了一种GNSS数据的加密传输方法，其特征在于，包括：访问密钥管理服务器，获取加密密钥，利用所述加密密钥，将第一类原始数据进行二次封装得到加密数据，使得所述加密数据的格式为行业标准格式；通过公网将所述加密数据传输给数据中心解算服务器；通过专网将第二类原始数据传输给数据中心解算服务器；利用同一个接收模块，对所述加密数据或第二类原始数据进行处理，得到差分网络数据并解算和传输给用户端。这样，加密数据的格式为行业标准格式，而又因为第一类原始数据的格式与第二类原始数据的格式都为同一种所述行业标准格式，所以加密数据的格式与第二类原始数据的格式相同，使得所述接收模块能够兼容所述加密数据和所述第二类原始数据，故而能够在单个接收模块实现第二类原始数据的接收并处理入库以及所述加密数据的解码入库，处理所述加密数据的接收模块能够同时兼容第二类原始数据，降低了运维管理的复杂性，从而提升了用户体验。
附图说明
图1为本发明一种GNSS数据的加密传输方法的流程示意图；
图2为本发明一种GNSS数据的加密传输系统的组成图；
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
下文将详细的对示例性实施例进行说明，所提供的实施例中所描述的实施方式代表本发明的部分较佳实施方式，而并非全部实施方式。基于本发明中的实施例以及图文，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。
一实施例中，本发明提供的一种GNSS(全球导航卫星系统)数据的加密传输系统包括：空间段、连续运行参考站、控制中心、用户端。一实施例中，所述空间段由2-3颗地球同步卫星组成，卫星上配备有无线电信号转发器，以完成地面中心站向用户终端传输无线电信号的中转工作。所述控制中心设有数据中心解算服务器和密钥管理服务器，所述连续运行参考站接收并处理卫星发送的原始观测数据、原始星历数据等，经过连续运行参考站的主板解算后，通过专网或者公网传输给控制中心的数据中心解算服务器等进行处理后得到差分网络数据，最后，经外网固定IP向外播发，并通过定位解算模块解算后传输给用户。经过主板解算后的数据即为所述GNSS数据，一实施例中，经过主板解算后的所述GNSS数据格式均为RTCM3.X数据格式，所述连续运行参考站包括第一类参考站和第二类参考站，所述第一类参考站通过公网发送加密RTCM3.X数据，所述第二类参考站通过专网发送原始RTCM3.X数据。一实施例中，所述专网为光纤专网，所述第二类参考站通过光纤专网直接连接至控制中心，所述控制中心由无线电信号的发射和接收并处理设备，数据的存储、交换、传输、处理设备，时频发生器和电源等部分以及整个系统的监控和管理等设备组成。控制中心连续发射无线电测距信号，接收并处理用户段的应答信号，完成所有用户定位的数据处理工作和数据交换工作，并将计算结果分发给各个用户。所述用户端由自动信标转发器(应答器)、信号接收并处理和发送装置、输入输出装置及电源等部件组成。
本发明提供的一种GNSS数据的加密传输系统包括：S10，第一类参考站，用于访问密钥管理服务器，获取加密密钥，利用所述加密密钥，将第一类原始数据进行二次封装得到加密数据，使得所述加密数据的格式为行业标准格式，并通过公网将所述加密数据传输给数据中心解算服务器；S20，第二类参考站，用于通过专网将第二类原始数据传输给数据中心解算服务器； S30，数据中心解算服务器，用于利用同一个接收模块，接收并处理所述加密数据或第二类原始数据，得到差分网络数据并解算和传输给用户端。
本发明提供了一种GNSS数据的加密传输方法，包括：S1，访问密钥管理服务器，获取加密密钥，利用所述加密密钥，将第一类原始数据进行二次封装得到加密数据，使得所述加密数据的格式为行业标准格式，并通过公网将所述加密数据传输给数据中心解算服务器；S2，通过专网将第二类原始数据传输给数据中心解算服务器；S3，利用同一个接收模块，接收并处理所述加密数据或第二类原始数据，得到差分网络数据并解算和传输给用户端。
所述第一类原始数据为第一类参考站接收并处理到的原始RTCM3.X数据，所述第二类原始数据为第二类参考站接收并处理到的原始RTCM3.X数据，第二类参考站通过专网发送所述第二类原始数据，所述第一类原始数据按照RTCM3.X格式经二次封装后转化为加密数据，使得所述接收模块能够兼容原始RTCM3.X数据和加密后的数据的效果，也就是所述接收模块能够兼容加密数据和第二类原始数据，所述第一类参考站通过公网发送所述加密数据。所述加密指通过加密算法和加密密钥将明文转变为密文，而解密则是通过解密算法和解密密钥将密文恢复为明文。所述加密系统都是由明文、密文、算法和密钥组成。所述明文就是所述原始RTCM3.X数据，密钥就是所述加密密钥，所述密钥通过访问所述密钥管理服务器获取，发送方通过加密设备或加密算法，用加密密钥将数据加密后发送出去。接收方在收到密文后，用解密密钥将密文解密，恢复为明文。在传输过程中，即使密文被非法分子偷窃获取，得到的也只是无法识别的密文，从而起到数据保密的作用。
一实施例中，所述原始RTCM3.X数据为RTCM3.1数据，当然，所述原始RTCM3.X数据也可以为RTCM3.2数据等，在此，仅以RTCM3.1数据为例。所述RTCM3.1数据是二进制格式的，所述RTCM3.1数据包括应用层、表示层、传输层、数据链路层和物理层。所述RTCM3.1数据包括导言、保留字段、信息长度、变长数据信息、CRC-24校验码，所述导言为8bit，所述保留字段为6bit，所述信息长度为10bit，所述变长数据信息为0-1023bytes，所述CRC-24校验码为24bits，所述导言即数据头，用于判断每一段二进制数据流的起始位置，所述保留字段为预留字段，所述信息长度为变长数据信息的具体字节数，用于信息内容的截取，所述CRC-24校验码用于判断接收数据的正确性。所述变长数据信息类型有观测量、星历、测站坐标等，每一段完整的RTCM3.1数据最大长度为1029字节。
一实施例中，所述二次封装具体为，获取第一类原始数据，将第一类原始数据依次进行截断、加密和封装，使得所述加密后的数据长度不超过行业标准格式数据的最大限制长度，加密后的数据经过封装得到所述加密数据。所述行业标准格式数据的最大限制长度就是标准RTCM3.X数据最大长度。
一实施例中，所述二次封装具体为，获取第一类原始数据，将第一类原始数据直接进行加密，若加密后的数据超过行业标准格式数据的最大限制长度，则将加密后的数据进行截断和加密，直到截断再加密后的数据长度不超过行业标准格式数据的最大限制长度，加密后的数据经过封装得到所述加密数据。所述行业标准格式数据的最大限制长度就是标准RTCM3.X数据最大长度限制。
一实施例中，所述加密算法可采用任一现有的对称加密算法或者非对称加密算法，例如，所述AES算法，Java是每128bit计算一次，需要加密的字串越长，加密的结果就越长。由于标准RTCM3.X数据有最大数据长度限制，而加密后的数据一般比原始数据长，所以先将原始数据进行截断，再加密直到加密后的数据不超过标准RTCM3.X数据最大长度限制。
所述截断具体为将第一类原始数据或加密后的数据按照长度平均截断为两段，然后分别进行加密，若截断再加密后的数据都不超过行业标准格式数据的最大限制长度，则完成截断，否则继续截断，直到所有截断再加密后的数据的长度均不超过行业标准格式数据的最大限制长度，得到所述加密数据。
一实施例中，所述加密采用非对称加密算法，用所述加密密钥对所述第一类原始数据或截断后的数据进行加密，得到密文，所述密文进一步封装，按照行业标准格式生成导言；将保留位中的一位或者多位置为1，以区分第一类原始数据格式和加密数据格式；构造加密数据块，所述加密数据块的格式至少包含从密钥管理服务器上获取到私钥的信息以及密文；设置加密数据块的长度为行业标准格式数据的长度；采用CRC24生成校验位，得到完整行业标准格式的加密数据。
一实施例中，所述数据中心解算服务器获取所述加密数据，判断所述加密数据是否加密，将加密的数据解析为第一类原始数据片段，拼接第一类原始数据片段为完整第一类原始数据，然后解析第一类原始数据。
所述判断数据是否加密具体为，判断保留位中的信息，对应加密时的保留位设置；如果全0则是非加密格式的数据；如果与加密时的保留位设置一致，则是加密格式的数据。
分离出包含能够从密钥管理服务器上获取到私钥的信息以及密文；结合密钥管理服务器中的密钥进行解密，得到第一类原始数据片段；将该第一类原始数据片段追加到缓存中进行拼接；对缓存中的拼接数据进行导言的匹配和CRC24校验，如果匹配成功并通过校验，则最终得到完整的第一类原始数据。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。
最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。
因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种GNSS数据的加密传输方法，其特征在于，包括：
访问密钥管理服务器，获取加密密钥，利用所述加密密钥，将第一类原始数据进行二次封装得到加密数据，使得所述加密数据的格式为行业标准格式，并通过公网将所述加密数据传输给数据中心解算服务器；
通过专网将第二类原始数据传输给数据中心解算服务器；
利用同一个接收模块，接收并处理所述加密数据或第二类原始数据，得到差分网络数据并解算和传输给用户端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述二次封装具体为，获取第一类原始数据，将第一类原始数据依次进行截断、加密和封装，使得所述加密后的数据长度不超过行业标准格式数据的最大限制长度，加密后的数据经过封装得到所述加密数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述二次封装具体为，获取第一类原始数据，将第一类原始数据直接进行加密，若加密后的数据超过行业标准格式数据的最大限制长度，则将加密后的数据进行截断和加密，直到截断再加密后的数据长度不超过行业标准格式数据的最大限制长度，得到所述加密数据。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述截断具体为将第一类原始数据或加密后的数据按照长度平均截断为两段，然后分别进行加密，若截断再加密后的数据都不超过行业标准格式数据的最大限制长度，则完成截断，否则继续截断，直到所有截断再加密后的数据的长度均不超过行业标准格式数据的最大限制长度，得到所述加密数据。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述加密采用非对称加密算法，用所述加密密钥对所述第一类原始数据或截断后的数据进行加密，得到密文，所述密文进一步封装，按照行业标准格式生成导言；
将保留位中的一位或者多位置为1，以区分第一类原始数据格式和加密数据格式；
构造加密数据块，所述加密数据块的格式至少包含从密钥管理服务器上获取到私钥的信息以及密文；
设置加密数据块的长度为行业标准格式数据的长度；
采用CRC24生成校验位，得到完整行业标准格式的加密数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述数据中心解算服务器获取所述加密数据，判断所述加密数据是否加密，将加密的数据解析为第一类原始数据片段，拼接第一类原始数据片段为完整第一类原始数据，然后解析第一类原始数据。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：判断加密数据是否加密具体为，判断保留位中的信息，对应加密时的保留位设置；
如果全0则是非加密格式的数据；
如果与加密时的保留位设置一致，则是加密格式的数据。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：分离出包含能够从密钥管理服务器上获取到私钥的信息以及密文；
结合密钥管理服务器中的密钥进行解密，得到第一类原始数据片段；
将该第一类原始数据片段追加到缓存中进行拼接；
对缓存中的拼接数据进行导言的匹配和CRC24校验，如果匹配成功并通过校验，则最终得到完整的第一类原始数据。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。
10.一种GNSS数据的加密传输系统，其特征在于，包括：
第一类参考站，用于访问密钥管理服务器，获取加密密钥，利用所述加密密钥，将第一类原始数据进行二次封装得到加密数据，使得所述加密数据的格式为行业标准格式，并通过公网将所述加密数据传输给数据中心解算服务器；
第二类参考站，用于通过专网将第二类原始数据传输给数据中心解算服务器；
数据中心解算服务器，用于利用同一个接收模块，接收并处理所述加密数据或第二类原始数据，得到差分网络数据并解算和传输给用户端。
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