CN110704854B - 针对文本数据保留格式的流式加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种针对文本数据保留格式的流式加密方法和装置，其中该方法包括：读取文本数据内的明文字符；将明文字符转换成统一码；判断转换成统一码后的明文字符所属字符集是否为过滤字符集；若为过滤字符集，则直接输出当前明文字符；若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表；查找明文字符在更新后的密码表内对应的加密字符；将直接输出的明文字符和加密字符作为最终的加密后的文本数据。本发明使用过滤字符和非过滤字符，使得对明文字符有针对性地进行加密，进而达到更加精细，更加丰富化的控制字符格式的一致，且通过一个一个字符加密，更适用于网络传输上加，提高加解密效率。

Description

针对文本数据保留格式的流式加密方法
技术领域
本发明涉及数据安全领域，尤其涉及一种针对文本数据保留格式的流式加密方法和装置。
背景技术
现实开发进程中，会存在这样的需求：譬如数据库中已经存放了很多历史数据，现在要求对这些数据进行加密存储。如果用目前通用加密算法，所有算法加密后都变成二进制了，这样就要修改所有字段的数据类型为BLOB，如果把二进制变成base64字符串存储，那也是要改变数据类型为TEXT或CHAR类型。这种做法工作量巨大，成本昂贵，在大型工程中，这种做法基本上是不可能完成的，只能选择其他折中的保密方案。
通用加密算法无法保持原有明文格式，加密后都变成无法阅读查找搜索的二进制，比如数字，字符串类型，都变成了二进制。对数据库存储来说，需要修改存储字段数据类型，成本巨大；并且传统算法是无法做到通过密文搜索，只能先解密还原，再进行搜索，造成效率低下。
因此，现阶段急需一种在保留文本格式的前提下，可以一个一个字符的流式加密的方法。
发明内容
为了解决现有的加密算法无法保持原有明文格式以及不能高效率地进行密文搜索的问题，本发明提供一种针对文本数据保留格式的流式加密方法和装置。
第一方面，本发明提供一种针对文本数据保留格式的流式加密方法，该方法包括：
读取文本数据内的明文字符；
将明文字符转换成统一码；
判断转换成统一码后的明文字符所属字符集是否为过滤字符集；
若为过滤字符集，则直接输出当前明文字符；
若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表；
查找明文字符在更新后的密码表内对应的加密字符；
将直接输出的明文字符和加密字符作为最终的加密后的文本数据。
进一步地，若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表包括：
交换明文字符所属字符集内两两字符的位置；
将所有交换位置后的字符向前或向后移动预设的字符长度，得到更新后的密码表。
进一步地，读取文本数据内的明文字符之前还包括：
接收待加密的文本数据；
对文本数据内的各字符集进行统一初始化处理；
根据伪随机数对初始化后的各字符集进行随机排序，生成各字符集对应的密码表。
进一步地，若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表还包括：
接收前一密码表的密匙和密钥的反馈信息；
根据反馈信息对当前密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表。
第二方面，本发明提供一种针对文本数据保留格式的流式加密装置，该装置包括：
读取模块，用于读取文本数据内的明文字符；
转换模块，用于将明文字符转换成统一码；
判断模块，用于判断转换成统一码后的明文字符所属字符集是否为过滤字符集；
保留格式模块，用于若为过滤字符集，则输出当前明文字符；
混淆处理模块，用于若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表；
查找加密字符模块，用于查找明文字符在更新后的密码表内对应的加密字符；
加密文本数据确定模块，用于将输出的明文字符和加密字符作为最终的加密后的文本数据。
进一步地，混淆处理模块包括：
交换字符位置单元，用于交换明文字符所属字符集内两两字符的位置；
移动单元，用于将所有交换位置后的字符向前或向后移动预设的字符长度，得到更新后的密码表。
进一步地，读取模块之前还包括：
文本数据接收模块，用于接收待加密的文本数据；
初始化处理模块，用于对文本数据内的各字符集进行统一初始化处理；
密码表生成模块，用于根据伪随机数对初始化后的各字符集进行随机排序，生成各字符集对应的密码表。
进一步地，混淆处理模块还包括：
反馈接收单元，用于接收前一密码表的密匙和密钥的反馈信息；
混淆处理单元，用于根据反馈信息对当前密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、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第一方面提供的针对文本数据保留格式的流式加密方法的步骤。
第四方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面提供的针对文本数据保留格式的流式加密方法的步骤。
本发明提供的针对文本数据保留格式的流式加密方法和装置，使用过滤字符和非过滤字符，使得对明文字符有针对性地进行加密，进而达到更加精细，更加丰富化的控制字符格式的一致，且通过一个一个字符加密，更适用于网络传输上加密，部分数据立即就可以解密，提高加解密效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的针对文本数据保留格式的流式加密方法流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的针对文本数据保留格式的流式加密方法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的针对文本数据保留格式的流式加密整体流程示意图；
图4为本发明实施例提供的针对文本数据保留格式的流式解密整体流程示意图；
图5为本发明实施例提供的针对文本数据保留格式的流式加密装置框图；
图6为本发明另一实施例提供的针对文本数据保留格式的流式加密装置框图；
图7为本发明实施例提供的电子设备框图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前加密算法种类繁多，代表性的有对称加密AES和非对称加密RAS算法；这两个算法在目前不管是性能还是安全性方面，都是比较优秀的。但是作为通用算法，其加密结果是二进制。且现有通用的加密算法存在缺点：1.通用加密算法无法保持原有明文格式，加密后都变成无法阅读查找搜索的二进制。2.通用加密算法无法兼容保留之前的操作，且无法做到通过密文搜索，只能先解密还原，再进行搜索。为了解决上述问题，本发明实施例提供一种针对文本数据保留格式的流式加密方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S101，读取文本数据内的明文字符；
步骤S102，将明文字符转换成统一码；
步骤S103，判断转换成统一码后的明文字符所属字符集是否为过滤字符集；
步骤S104，若为过滤字符集，则直接输出当前明文字符；
步骤S105，若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表；
步骤S106，查找明文字符在更新后的密码表内对应的加密字符；
步骤S107，将直接输出的明文字符和加密字符作为最终的加密后的文本数据。
具体为，计算机服务器对接收的待加密的文本数据进行一个一个字符地读取，在这里，未加密的字符称为明文字符。为了方便统一管理，对每个明文字符都进行转换，统一使用64位的统一码表示，在这里，统一码是计算机科学领域里的一项业界标准。
针对每个明文字符都将它归属到对应的字符集内，比如标点符号字符归属到标点符号字符集，表情字符归属到表情字符集，繁体字符归属到繁体字符集等。在将每个明文通过转换成统一码后，判断其所属的字符集是否是预设的过滤字符集，若是过滤字符集，则不对当前的明文字符做加密处理，也即是持特殊格式，例如：日期2019/9/10，如果把“/”放入特殊字符集，不进行加密，加密后的密文为8743/23/55，此特点对加密excel文件数据非常方便。若不是过滤字符集，则将明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，其中保留格式是指保留当前字符的格式，比如标点符号字符加密后还是保留标点符号的格式，例如加密前为逗号字符，加密后为句号字符；再比如英文字符加密后还是保留英文字符的格式，比如a加密后变为b。举例说明：明文：“我的英文名字stevenrao，身高173m”。用传统的AES模式加密后为:“XhWq5oH58KomSFwZStaw6dgP300PblP44TqzupOKxDbHxN9WNPk”，用本发明实施例提供的加密方法加密后为：“支如文须里矿dwenmoldu，命杏976m”。因为保持了原先的格式，所以之前的一些基于格式的操作，可以继续兼容。
在进行字符混淆后，组成的密码表为加密后的密码表，然后查找当前明文字符在加密后的密码表中的位置，位置上的字符即为明文字符加密后的字符。例如：加密前明文字符P在字符集中的位置为e，加密后在密码表中查到位置e上对应的字符为C，所有P对应的密文为C。
最后将未加密的明文字符和加密后的明文字符加起来组成最终加密后的文本数据。
本发明提供的针对文本数据保留格式的流式加密方法，使用过滤字符和非过滤字符，使得对明文字符有针对性地进行加密，进而达到更加精细，更加丰富化的控制字符格式的一致，且通过一个一个字符加密，更适用于网络传输上加密，部分数据立即就可以解密，提高加解密效率。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表包括：
交换明文字符所属字符集内两两字符的位置；
将所有交换位置后的字符向前或向后移动预设的字符长度，得到更新后的密码表。
具体为，在对密码表内的字符进行混淆处理时，可以通过交换密码表中两两字符的位置，或者循环移动表中字符位置，例如向前或向后移动一定字符长度，比如将密码表最前面6个元素移动到密码表的最后面位置。
本发明实施例通过对密码表内字符的混淆处理，提供算法安全性，提高加密的复杂性。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：如图2所示，读取文本数据内的明文字符之前还包括：
步骤S201，接收待加密的文本数据；
步骤S202，对文本数据内的各字符集进行统一初始化处理；
步骤S203，根据伪随机数对初始化后的各字符集进行随机排序，生成各字符集对应的密码表。
具体为，计算机服务器接收到待加密的文本数据，对该文本数据进行分类，如分为：ascii可见字符集，标点符号字符集，简体汉字字符集，繁体汉字字符集表情符，不加密字符集等，本发明实施例不对存在的各字符集作具体限定。
为了便于处理，将所有字符统一使用64位的统一码表示；为了避免算法出现周期性规律，增加破解干扰，引入内置伪随机数，根据伪随机数对初始化后的各字符集进行随机排序，生成各字符集对应的密码表。其中，密码表是打乱顺序的数据字符集，空间大小和字符集相同。每个字符集的密码表都是独立的，如果有ascii，标点符号，简体字三种字符集，则需要三个密码表。
本发明实施例内置伪随机数，每轮迭代都有随机数消除周期性规律，增加加密的复杂度和安全性。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表还包括：
接收前一密码表的密匙和密钥的反馈信息；
根据反馈信息对当前密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表。
具体为，在进行当前密码表内字符交换位置或使之移动一定字符长度的位置时，每次的密码表变更都会依赖上一次密码反馈信息。这样可使得密码表的变更符合密码学规律。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：如图3所示，图3为本发明实施例提供的针对文本数据保留格式的流式加密整体流程示意图，具体步骤如下：
步骤01：初始化变量，m＝0，n＝0；其中，m，n是密码表中每个字符的下标；
步骤02：初始化数据字符集；
步骤03：初始化内置伪随机数；
步骤04：初始化密码表；
步骤05：循环读取明文数据流；
步骤06：判断数据流是否结束，若是，则加密结束；否则，执行步骤:07；
步骤07：读取明文字符P，转成64位统一码；
步骤08：判断P所属字符集；若所属字符集为过滤字符集，则执行步骤09；否则，执行步骤010；
步骤010：交换密码表中两个字符位置，混淆密码表；
步骤011：循环移动密码表，混淆密码表；
步骤012：查找P在数据字符集e中的位置n；
步骤013：查找密码表e中位置n对应的字符为C；
步骤014：输出密文C；执行步骤05。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：如图4所示，图4为本发明实施例提供的针对文本数据保留格式的流式解密整体流程示意图，具体步骤如下：
步骤1：初始化变量，m＝0，n＝0；其中，m，n是密码表中每个字符的下标；
步骤2：初始化数据字符集；
步骤3：初始化内置伪随机数；
步骤4：初始化密码表；
步骤5：循环读取明文数据流；
步骤6：若数据流结束，则加密结束；否则，执行步骤7；
步骤7：读取密文字符C，转成64位统一码；
步骤8：判断C所属字符集；若所属字符集为过滤字符集，则执行步骤9；否则，执行步骤10；
步骤10：交换密码表中两个字符位置，混淆密码表；
步骤11：循环移动密码表，混淆密码表；
步骤12：查找C在密码表e中的位置n；
步骤13：查找数据字符表中位置n对应的字符为P；
步骤14：输出明文P；执行步骤5。
根据本发明的再一个方面，本发明实施例提供针对文本数据保留格式的流式加密装置，参见图5，图5为本发明实施例提供的针对文本数据保留格式的流式加密装置框图。该装置用于在前述各实施例中完成本发明实施例提供的针对文本数据保留格式的流式加密。因此，在前述各实施例中的本发明实施例提供的针对文本数据保留格式的流式加密方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
该装置包括：
读取模块501，用于读取文本数据内的明文字符；
转换模块502，用于将明文字符转换成统一码；
判断模块503，用于判断转换成统一码后的明文字符所属字符集是否为过滤字符集；
保留格式模块504，用于若为过滤字符集，则输出当前明文字符；
混淆处理模块505，用于若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表；
查找加密字符模块506，用于查找明文字符在更新后的密码表内对应的加密字符；
加密文本数据确定模块507，用于将输出的明文字符和加密字符作为最终的加密后的文本数据。
本发明提供的针对文本数据保留格式的流式加密装置，使用过滤字符和非过滤字符，使得对明文字符有针对性地进行加密，进而达到更加精细，更加丰富化的控制字符格式的一致，且通过一个一个字符加密，更适用于网络传输上加密，部分数据立即就可以解密，提高加解密效率。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：混淆处理模块包括：
交换字符位置单元，用于交换明文字符所属字符集内两两字符的位置；
移动单元，用于将所有交换位置后的字符向前或向后移动预设的字符长度，得到更新后的密码表。
本发明实施例通过对密码表内字符的混淆处理，提供算法安全性，提高加密的复杂性。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：如图6所示，读取模块之前还包括：
文本数据接收模块601，用于接收待加密的文本数据；
初始化处理模块602，用于对文本数据内的各字符集进行统一初始化处理；
密码表生成模块603，用于根据伪随机数对初始化后的各字符集进行随机排序，生成各字符集对应的密码表。
本发明实施例内置伪随机数，每轮迭代都有随机数消除周期性规律，增加加密的复杂度和安全性。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：混淆处理模块还包括：
反馈接收单元，用于接收前一密码表的密匙和密钥的反馈信息；
混淆处理单元，用于根据反馈信息对当前密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表。
图7为本发明实施例提供的电子设备框图，如图7所示，该设备包括：处理器701、存储器702和总线703；
其中，处理器701及存储器702分别通过总线703完成相互间的通信；处理器701用于调用存储器702中的程序指令，以执行上述实施例所提供的针对文本数据保留格式的流式加密方法，例如包括：读取文本数据内的明文字符；将明文字符转换成统一码；判断转换成统一码后的明文字符所属字符集是否为过滤字符集；若为过滤字符集，则直接输出当前明文字符；若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表；查找明文字符在更新后的密码表内对应的加密字符；将直接输出的明文字符和加密字符作为最终的加密后的文本数据。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现针对文本数据保留格式的流式加密方法的步骤。例如包括：读取文本数据内的明文字符；将明文字符转换成统一码；判断转换成统一码后的明文字符所属字符集是否为过滤字符集；若为过滤字符集，则直接输出当前明文字符；若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表；查找明文字符在更新后的密码表内对应的加密字符；将直接输出的明文字符和加密字符作为最终的加密后的文本数据。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后，本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种针对文本数据保留格式的流式加密方法，其特征在于，所述方法包括：
读取所述文本数据内的明文字符；
将所述明文字符转换成统一码；
判断转换成统一码后的明文字符所属字符集是否为过滤字符集；
若为过滤字符集，则直接输出当前明文字符；
若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表；
查找所述明文字符在所述更新后的密码表内对应的加密字符；
将直接输出的明文字符和加密字符作为最终的加密后的文本数据；
其中，所述读取所述文本数据内的明文字符之前还包括：
接收待加密的文本数据；
对所述文本数据内的各字符集进行统一初始化处理；
根据伪随机数对初始化后的各字符集进行随机排序，生成各字符集对应的密码表；
其中，所述若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表还包括：
接收前一密码表的密匙和密钥的反馈信息；
根据所述反馈信息对当前密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表包括：
交换明文字符所属字符集内两两字符的位置；
将所有交换位置后的字符向前或向后移动预设的字符长度，得到更新后的密码表。
3.一种针对文本数据保留格式的流式加密装置，其特征在于，所述装置包括：
读取模块，用于读取所述文本数据内的明文字符；
转换模块，用于将所述明文字符转换成统一码；
判断模块，用于判断转换成统一码后的明文字符所属字符集是否为过滤字符集；
保留格式模块，用于若为过滤字符集，则输出当前明文字符；
混淆处理模块，用于若为非过滤字符集，则对明文字符对应的密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表；
查找加密字符模块，用于查找所述明文字符在所述更新后的密码表内对应的加密字符；
加密文本数据确定模块，用于将所述输出的明文字符和加密字符作为最终的加密后的文本数据；
所述读取模块之前还包括：
文本数据接收模块，用于接收待加密的文本数据；
初始化处理模块，用于对所述文本数据内的各字符集进行统一初始化处理；
密码表生成模块，用于根据伪随机数对初始化后的各字符集进行随机排序，生成各字符集对应的密码表；
所述混淆处理模块还包括：
反馈接收单元，用于接收前一密码表的密匙和密钥的反馈信息；
混淆处理单元，用于根据所述反馈信息对当前密码表内的字符进行保留格式的混淆处理，得到更新后的密码表。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述混淆处理模块包括：
交换字符位置单元，用于交换明文字符所属字符集内两两字符的位置；
移动单元，用于将所有交换位置后的字符向前或向后移动预设的字符长度，得到更新后的密码表。
5.一种电子设备，包括存储器、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，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1和2任一项所述针对文本数据保留格式的流式加密方法的步骤。
6.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1和2任一项所述针对文本数据保留格式的流式加密方法的步骤。
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