CN110581765A - 基于分子加密的数据传输系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于数据传输技术领域，具体涉及基于分子加密的数据传输系统、方法及装置。所述系统包括：发送端和接收端；所述发送端，用于将数据进行加密后进行传输，包括：原始数据录入单元、分子密钥生成单元、数据混合单元、图片生成单元和数据传输单元；所述原始数据录入单元，用于录入需要进行传输的数据；所述分子密钥生成单元，用于生成加密用的密钥；所述数据混合单元，用于将生成的密钥和数据进行混合加密，生成加密后的数据；所述图片生成单元，用于将加密后的数据转换成图片；数据传输单元，用于将转换成的图片进行传输；所述接收端，用于接收到发送端发送的图片后，执行逆运算，实现数据解密，完成数据传输。具有安全性高和效率高的优点。

Description

基于分子加密的数据传输系统、方法及装置

技术领域

本发明属于数据传输技术领域，基于分子加密的数据传输系统、方法及装置。

背景技术

加密作为保障数据安全的一种方式，它不是现在才有的，起源历史要追溯于公元前2000年，虽然它不是现在我们所讲的加密技术(甚至不叫加密)，但作为一种加密的概念，确实早在几个世纪前就诞生了。当时埃及人是最先使用特别的象形文字作为信息编码的，随着时间推移，巴比伦、美索不达米亚和希腊文明都开始使用一些方法来保护他们的书面信息。

近期加密技术主要应用于军事领域，如美国独立战争、美国内战和两次世界大战。最广为人知的编码机器是GermanEnigma机，在第二次世界大战中德国人利用它创建了加密信息。此后，由于AlanTuring和Ultra计划以及其他人的努力，终于对德国人的密码进行了破解。当初，计算机的研究就是为了破解德国人的密码，人们并没有想到计算机给今天带来的信息革命。随着计算机的发展，运算能力的增强，过去的密码都变得十分简单了，于是人们又不断地研究出了新的数据加密方式，如利用RSA算法产生的私钥和公钥就是在这个基础上产生的。

虽然加密技术已经发展了这么长时间，但现有的加密技术依然存在很多的问题：

1、加密手段单一：现有的加密技术或加密手段大都基于传统的数学或者通信技术。这种加密手段虽然普及率较高，但还是很容易被破解，信息安全很难得到保障。从实践中来看，单一的加密手段已经很难保障信息的安全。

2、大型加密算法极其复杂：很多加密算法往往要进行非常复杂的运算，才能生成足够的密钥去保护数据信息。而在实际情况中，很多时候我们要求能够非常迅速的对信息进行解密，但同时又要求极高的安全性，这时候，传统加密技术就很难满足实际需求。

3、容易被截取：传统的加密手段，密钥如果被截取，那么所有信息都极其容易被破解。不管是对称式加密还是非对称式加密，密钥的安全性保障都是一个难题。

4、成本高：现有的很多领先的加密算法都是被垄断的，如果为了安全而购买使用的费用非常高昂，而由于加密算法随着时间推移，一种解密技术出现，就很容易被淘汰，进一步的增加了成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供基于分子加密的数据传输系统、方法及装置，具有安全性高和效率高的优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于分子加密的数据传输系统，所述系统包括：发送端和接收端；所述发送端，用于将数据进行加密后进行传输，包括：原始数据录入单元、分子密钥生成单元、数据混合单元、图片生成单元和数据传输单元；所述原始数据录入单元，用于录入需要进行传输的数据；所述分子密钥生成单元，用于生成加密用的密钥；所述数据混合单元，用于将生成的密钥和数据进行混合加密，生成加密后的数据；所述图片生成单元，用于将加密后的数据转换成图片；数据传输单元，用于将转换成的图片进行传输；所述接收端，用于接收到发送端发送的图片后，执行逆运算，实现数据解密，完成数据传输。

进一步的，所述分子密钥生成单元包括：样本制备单元，用于提取需用于加密用的液体试剂，将液体试剂另外一种反应试剂进行混合制备用于加密用的样本；光探测器，用于接收所述的样本，在光源照射下产生的散射光，生成光信号；控制器，用于处理来自光探测器的散射光接收信号并由此生成测定信号，根据测定信号进行分析，得出样本的参数信息，将该参数信息作为加密用密钥。

进一步的，所述样本制备单元包括：用于制备包含加密用的液体试剂和反应试剂的样本的混合容器；供所述样本流动的流动室；用于照射在流动室流动的所述样本的光源；光探测器，用于接收所述样本在光源照射下产生的散射光，生成光信号。

进一步的，所述控制器包括：信号处理部分和光学信号分析部分；所述信号处理部分包括用于处理来自光探测器的散射光接收信号，并由此生成测定信号，所述测定信号包括；所述光学信号分析部分包括：加权单元，用于通过光谱加权函数对光信号进行加权；检测器单元，用于检测已加权光信号；所述光信号包括主分量和另一分量，测得的已加权光信号包括与主分量幅值有关的部分以及与另一分量的另一幅值有关的另一部分，分析单元，用于对测得的已加权光信号进行调制，已调制的测得的已加权光信号与测得的已加权光信号之差与主分量幅值有关，根据调制结果，确定光信号的主分量幅值，根据主分量幅值得到分析结果；所述电信号分析部分，用于根据电信号生成相对应的波形，根据波形，得到分析结果，根据分析结果，得出样本参数信息，将该参数信息作为加密用的密钥。

进一步的，数据混合单元，将生成的密钥和数据，进行位运算，将生成的密钥的每一位和数据的每一位进行逻辑运算，将逻辑运算后的结果作为加密后的数据；所述逻辑运算包括：逻辑与运算、逻辑非运算、逻辑或运算和/或逻辑抑或运算。

基于分子加密的数据传输方法，所述方法执行以下步骤：

步骤1：录入需要进行传输的数据；

步骤2：生成加密用的密钥；

步骤3：将生成的密钥和数据进行混合加密，生成加密后的数据；

步骤4：将加密后的数据转换成图片；

步骤5：将转换成的图片进行传输；

步骤6：接收发送的图片后，执行逆运算，实现数据解密，完成数据传输。

进一步的，所述步骤4：将加密后的数据转换成图片的方法执行以下步骤：

步骤4.1：将生成的数据中的每四位数据视为一个单元数据，将每一个单元依次数据放入一个长和宽均为256单元的数据空间中；

步骤4.2：将数据空间中的每一个单元的数据映射为像素值；

步骤4.3：根据映射的像素值，生成图片。

进一步的，所述步骤2：生成加密用的密钥的方法包括：提取需用于加密用的液体试剂，将液体试剂另外一种反应试剂进行混合制备用于加密用的样本；接收所述的样本，在光源照射下产生的散射光，生成光信号；处理来自光探测器的散射光接收信号并由此生成测定信号，根据测定信号进行分析，得出样本的参数信息，将该参数信息作为加密用密钥。

进一步的，所述根据测定信号进行分析，得出样本的参数信息的方法包括：通过光谱加权函数对光信号进行加权；检测器单元，用于检测已加权光信号；所述光信号包括主分量和另一分量，测得的已加权光信号包括与主分量幅值有关的部分以及与另一分量的另一幅值有关的另一部分，分析单元，用于对测得的已加权光信号进行调制，已调制的测得的已加权光信号与测得的已加权光信号之差与主分量幅值有关，根据调制结果，确定光信号的主分量幅值，根据主分量幅值得到分析结果；所述电信号分析部分，用于根据电信号生成相对应的波形，根据波形，得到分析结果，根据分析结果，得出样本参数信息，将该参数信息作为加密用的密钥。

基于分子加密的数据传输装置，所述装置包括：一种非暂时性的计算机可读存储介质，该存储介质存储了计算指令，其包括：录入需要进行传输的数据的代码段；生成加密用的密钥的代码段；将生成的密钥和数据进行混合加密，生成加密后的数据的代码段；将加密后的数据转换成图片的代码段；将转换成的图片进行传输的代码段；接收发送的图片后，执行逆运算，实现数据解密，完成数据传输的代码段。

本发明的基于传感器的汽车轮胎安全监控系统、方法及装置，具有如下有益效果：

1.安全性高：本发明通过将液体试剂和反应试剂进行混合的样本进行液体成分测试，获得相应参数，将该参数作为加密密钥，相较于传统的通过伪随机生成的密钥，其属于真随机，因为液体试剂和反应试剂混合后的参数往往会随着不同的各种不同的情况出现很大的偏差，因此，在某一环境或者状态下，液体试剂和反应试剂反应后，其参数属于随机事件，将该参数作为密钥，其安全性更高，更难破解。

2.效率高：本发明将加密后的数据再生成图片数据进行传输，避免了将一个数据断续传输的缺陷，直接作为整体传输，其传输效率更高。同时，本发明将加密后的数据生成图片数据，更进一步提升了破解难度。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的基于分子加密的数据传输系统的系统结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的基于分子加密的数据传输方法的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，基于分子加密的数据传输系统，所述系统包括：发送端和接收端；所述发送端，用于将数据进行加密后进行传输，包括：原始数据录入单元、分子密钥生成单元、数据混合单元、图片生成单元和数据传输单元；所述原始数据录入单元，用于录入需要进行传输的数据；所述分子密钥生成单元，用于生成加密用的密钥；所述数据混合单元，用于将生成的密钥和数据进行混合加密，生成加密后的数据；所述图片生成单元，用于将加密后的数据转换成图片；数据传输单元，用于将转换成的图片进行传输；所述接收端，用于接收到发送端发送的图片后，执行逆运算，实现数据解密，完成数据传输。

具体的，传统加密方法有两种，替换和置换。上面的例子采用的就是替换的方法：使用密钥将明文中的每一个字符转换为密文中的一个字符。而置换仅将明文的字符按不同的顺序重新排列。单独使用这两种方法的任意一种都是不够安全的，但是将这两种方法结合起来就能提供相当高的安全程度。数据加密标准(DataEncryptionStandard，简称DES)就采用了这种结合算法，它由IBM制定，并在1977年成为美国官方加密标准。

DES的工作原理为：将明文分割成许多64位大小的块，每个块用64位密钥进行加密，实际上，密钥由56位数据位和8位奇偶校验位组成，因此只有56个可能的密码而不是64个。每块先用初始置换方法进行加密，再连续进行16次复杂的替换，最后再对其施用初始置换的逆。第i步的替换并不是直接利用原始的密钥K，而是由K与i计算出的密钥Ki。

DES具有这样的特性，其解密算法与加密算法相同，除了密钥Ki的施加顺序相反以外。

实施例2

在上一实施例的基础上，所述分子密钥生成单元包括：样本制备单元，用于提取需用于加密用的液体试剂，将液体试剂另外一种反应试剂进行混合制备用于加密用的样本；光探测器，用于接收所述的样本，在光源照射下产生的散射光，生成光信号；控制器，用于处理来自光探测器的散射光接收信号并由此生成测定信号，根据测定信号进行分析，得出样本的参数信息，将该参数信息作为加密用密钥。

实施例3

在上一实施例的基础上，所述样本制备单元包括：用于制备包含加密用的液体试剂和反应试剂的样本的混合容器；供所述样本流动的流动室；用于照射在流动室流动的所述样本的光源；光探测器，用于接收所述样本在光源照射下产生的散射光，生成光信号。

实施例4

在上一实施例的基础上，所述控制器包括：信号处理部分和光学信号分析部分；所述信号处理部分包括用于处理来自光探测器的散射光接收信号，并由此生成测定信号，所述测定信号包括；所述光学信号分析部分包括：加权单元，用于通过光谱加权函数对光信号进行加权；检测器单元，用于检测已加权光信号；所述光信号包括主分量和另一分量，测得的已加权光信号包括与主分量幅值有关的部分以及与另一分量的另一幅值有关的另一部分，分析单元，用于对测得的已加权光信号进行调制，已调制的测得的已加权光信号与测得的已加权光信号之差与主分量幅值有关，根据调制结果，确定光信号的主分量幅值，根据主分量幅值得到分析结果；所述电信号分析部分，用于根据电信号生成相对应的波形，根据波形，得到分析结果，根据分析结果，得出样本参数信息，将该参数信息作为加密用的密钥。

具体的，信息安全传统的老三样(防火墙、入侵检测、防病毒)成为了企事业单位网络建设的基础架构，已经远远不能满足用户的安全需求，新型的安全防护手段逐步成为了信息安全发展的主力军。例如主机监控、文档加密等技术。

在新型安全产品的队列中，主机监控主要采用外围围追堵截的技术方案，虽然对信息安全有一定的提高，但是因为产品自身依赖于操作系统，对数据自身没有有效的安全防护，所以存在着诸多安全漏洞，例如：最基础的手段拆拔硬盘、winpe光盘引导、USB引导等方式即可将数据盗走，而且不留任何痕迹；此技术更多的可以理解为企业资产管理软件，单一的产品无法满足用户对信息安全的要求。

文档加密是现今信息安全防护的主力军，采用透明加解密技术，对数据进行强制加密，不改变用户原有的使用习惯；此技术对数据自身加密，不管是脱离操作系统，还是非法脱离安全环境，用户数据自身都是安全的，对环境的依赖性比较小。市面上的文档加密主要的技术分为磁盘加密、应用层加密、驱动级加密等几种技术，应用层加密因为对应用程序的依赖性比较强，存在诸多兼容性和二次开发的问题，逐步被各信息安全厂商所淘汰。

实施例5

在上一实施例的基础上，数据混合单元，将生成的密钥和数据，进行位运算，将生成的密钥的每一位和数据的每一位进行逻辑运算，将逻辑运算后的结果作为加密后的数据；所述逻辑运算包括：逻辑与运算、逻辑非运算、逻辑或运算和/或逻辑抑或运算。

实时6

如图2所示，基于分子加密的数据传输方法，所述方法执行以下步骤：

步骤1：录入需要进行传输的数据；

步骤2：生成加密用的密钥；

步骤3：将生成的密钥和数据进行混合加密，生成加密后的数据；

步骤4：将加密后的数据转换成图片；

步骤5：将转换成的图片进行传输；

步骤6：接收发送的图片后，执行逆运算，实现数据解密，完成数据传输。

实施例7

在上一实施例的基础上，所述步骤4：将加密后的数据转换成图片的方法执行以下步骤：

步骤4.1：将生成的数据中的每四位数据视为一个单元数据，将每一个单元依次数据放入一个长和宽均为256单元的数据空间中；

步骤4.2：将数据空间中的每一个单元的数据映射为像素值；

步骤4.3：根据映射的像素值，生成图片。

实施例8

在上一实施例的基础上，所述步骤2：生成加密用的密钥的方法包括：提取需用于加密用的液体试剂，将液体试剂另外一种反应试剂进行混合制备用于加密用的样本；接收所述的样本，在光源照射下产生的散射光，生成光信号；处理来自光探测器的散射光接收信号并由此生成测定信号，根据测定信号进行分析，得出样本的参数信息，将该参数信息作为加密用密钥。

实施例9

在上一实施例的基础上，所述根据测定信号进行分析，得出样本的参数信息的方法包括：通过光谱加权函数对光信号进行加权；检测器单元，用于检测已加权光信号；所述光信号包括主分量和另一分量，测得的已加权光信号包括与主分量幅值有关的部分以及与另一分量的另一幅值有关的另一部分，分析单元，用于对测得的已加权光信号进行调制，已调制的测得的已加权光信号与测得的已加权光信号之差与主分量幅值有关，根据调制结果，确定光信号的主分量幅值，根据主分量幅值得到分析结果；所述电信号分析部分，用于根据电信号生成相对应的波形，根据波形，得到分析结果，根据分析结果，得出样本参数信息，将该参数信息作为加密用的密钥。

具体的，对称加密采用了对称密码编码技术，它的特点是文件加密和解密使用相同的密钥，即加密密钥也可以用作解密密钥，这种方法在密码学中叫做对称加密算法，对称加密算法使用起来简单快捷，密钥较短，且破译困难，除了数据加密标准(DES)，另一个对称密钥加密系统是国际数据加密算法(IDEA)，它比DES的加密性好，而且对计算机功能要求也没有那么高。IDEA加密标准由PGP(PrettyGoodPrivacy)系统使用。

实施例10

基于分子加密的数据传输装置，所述装置包括：一种非暂时性的计算机可读存储介质，该存储介质存储了计算指令，其包括：录入需要进行传输的数据的代码段；生成加密用的密钥的代码段；将生成的密钥和数据进行混合加密，生成加密后的数据的代码段；将加密后的数据转换成图片的代码段；将转换成的图片进行传输的代码段；接收发送的图片后，执行逆运算，实现数据解密，完成数据传输的代码段。

以上所述仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于分子加密的数据传输系统，其特征在于，所述系统包括：发送端和接收端；所述发送端，用于将数据进行加密后进行传输，包括：原始数据录入单元、分子密钥生成单元、数据混合单元、图片生成单元和数据传输单元；所述原始数据录入单元，用于录入需要进行传输的数据；所述分子密钥生成单元，用于生成加密用的密钥；所述数据混合单元，用于将生成的密钥和数据进行混合加密，生成加密后的数据；所述图片生成单元，用于将加密后的数据转换成图片；数据传输单元，用于将转换成的图片进行传输；所述接收端，用于接收到发送端发送的图片后，执行逆运算，实现数据解密，完成数据传输。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分子密钥生成单元包括：样本制备单元，用于提取需用于加密用的液体试剂，将液体试剂另外一种反应试剂进行混合制备用于加密用的样本；光探测器，用于接收所述的样本，在光源照射下产生的散射光，生成光信号；控制器，用于处理来自光探测器的散射光接收信号并由此生成测定信号，根据测定信号进行分析，得出样本的参数信息，将该参数信息作为加密用密钥。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述样本制备单元包括：用于制备包含加密用的液体试剂和反应试剂的样本的混合容器；供所述样本流动的流动室；用于照射在流动室流动的所述样本的光源；光探测器，用于接收所述样本在光源照射下产生的散射光，生成光信号。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：信号处理部分和光学信号分析部分；所述信号处理部分包括用于处理来自光探测器的散射光接收信号，并由此生成测定信号，所述测定信号包括；所述光学信号分析部分包括：加权单元，用于通过光谱加权函数对光信号进行加权；检测器单元，用于检测已加权光信号；所述光信号包括主分量和另一分量，测得的已加权光信号包括与主分量幅值有关的部分以及与另一分量的另一幅值有关的另一部分，分析单元，用于对测得的已加权光信号进行调制，已调制的测得的已加权光信号与测得的已加权光信号之差与主分量幅值有关，根据调制结果，确定光信号的主分量幅值，根据主分量幅值得到分析结果；所述电信号分析部分，用于根据电信号生成相对应的波形，根据波形，得到分析结果，根据分析结果，得出样本参数信息，将该参数信息作为加密用的密钥。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，数据混合单元，将生成的密钥和数据，进行位运算，将生成的密钥的每一位和数据的每一位进行逻辑运算，将逻辑运算后的结果作为加密后的数据；所述逻辑运算包括：逻辑与运算、逻辑非运算、逻辑或运算和/或逻辑抑或运算。

6.基于权利要求1至5之一所述系统的基于分子加密的数据传输方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：

步骤1：录入需要进行传输的数据；

步骤2：生成加密用的密钥；

步骤3：将生成的密钥和数据进行混合加密，生成加密后的数据；

步骤4：将加密后的数据转换成图片；

步骤5：将转换成的图片进行传输；

步骤6：接收发送的图片后，执行逆运算，实现数据解密，完成数据传输。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤4：将加密后的数据转换成图片的方法执行以下步骤：

步骤4.1：将生成的数据中的每四位数据视为一个单元数据，将每一个单元依次数据放入一个长和宽均为256单元的数据空间中；

步骤4.2：将数据空间中的每一个单元的数据映射为像素值；

步骤4.3：根据映射的像素值，生成图片。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤2：生成加密用的密钥的方法包括：提取需用于加密用的液体试剂，将液体试剂另外一种反应试剂进行混合制备用于加密用的样本；接收所述的样本，在光源照射下产生的散射光，生成光信号；处理来自光探测器的散射光接收信号并由此生成测定信号，根据测定信号进行分析，得出样本的参数信息，将该参数信息作为加密用密钥。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据测定信号进行分析，得出样本的参数信息的方法包括：通过光谱加权函数对光信号进行加权；检测器单元，用于检测已加权光信号；所述光信号包括主分量和另一分量，测得的已加权光信号包括与主分量幅值有关的部分以及与另一分量的另一幅值有关的另一部分，分析单元，用于对测得的已加权光信号进行调制，已调制的测得的已加权光信号与测得的已加权光信号之差与主分量幅值有关，根据调制结果，确定光信号的主分量幅值，根据主分量幅值得到分析结果；所述电信号分析部分，用于根据电信号生成相对应的波形，根据波形，得到分析结果，根据分析结果，得出样本参数信息，将该参数信息作为加密用的密钥。

10.基于权利要求6至9之一所述方法的基于分子加密的数据传输装置，其特征在于，所述装置包括：一种非暂时性的计算机可读存储介质，该存储介质存储了计算指令，其包括：录入需要进行传输的数据的代码段；生成加密用的密钥的代码段；将生成的密钥和数据进行混合加密，生成加密后的数据的代码段；将加密后的数据转换成图片的代码段；将转换成的图片进行传输的代码段；接收发送的图片后，执行逆运算，实现数据解密，完成数据传输的代码段。