CN111314270B - 一种基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法，所述数据加密步骤如下：步骤1：根据用户设定的密钥，获取密钥的hash序列，并计算hash序列对应的位移权重值；步骤2：对明文进行数据压缩，得到压缩文，按照位移权重值对压缩文进行位移加密，得到移位密文；步骤3：对移位密文进行Base64加密，得到Base64密文；步骤4：根据hash序列生成混淆序列，使得混淆序列为ASCII码序列，并将混淆序列插入Base64密文中；步骤5：将指定起始和结束时间戳转换成ASCII码序列，将时间戳的ASCII码序列插入Base64密文中，得到正式密文；本发明解决了加密数据容易被盗取，不具有有效期，危险性较高；并且不具有数据压缩功能，占用设备的资源较多，计算时间较长的问题。

Description

一种基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法
技术领域
本发明涉及数据加密和解密领域，尤其涉及一种基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法。
背景技术
在数字证书和区块链的验证过程中，采用一对互相匹配的密钥对保密文件进行加密和解密操作，以保证文件的安全。目前，常用的加密和解密方法多是基于DES，3DES，RC5，IDEA、SM1等对称算法实现。
其中，DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被称为美国数据加密标准，明文按64位进行分组，密钥长64位，密钥事实上是56位参与DES运算(第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位，使得每个密钥都有奇数个1)分组后的明文和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文的加密方法；3DES(或称为Triple DES)是三重数据加密算法(TDEA，TripleData Encryption Algorithm)块密码的通称，是对每个数据块应用三次DES加密算法，由于计算机运算能力的增强，原版DES密码的密钥长度变得容易被暴力破解，3DES即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加DES的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法；RC5分组密码算法是参数可变的分组密码算法，三个可变的参数是：分组大小、密钥大小和加密轮数，在此算法中使用了三种运算：异或、加和循环；IDEA算法是在DES算法的基础上发展出来的，类似于三重DES，和DES一样IDEA也是属于对称密钥算法，发展IDEA是因为DES具有密钥太短等缺点，已经过时，IDEA的密钥为128位，这么长的密钥在今后若干年内应该是安全的；SM1为对称加密，其加密强度与AES相当，该算法不公开，调用该算法时，需要通过加密芯片的接口进行调用。
以上所有提到的加密算法在相同的明文用同一个密钥进行加密得到的密文是不变的，这就给破译者一个比对密文的变化，再去尝试破解的可能性，在无需超高速计算的环境下就有可能被破解，导致采用以上算法实现的数据加密危险性较高；并且以上所有提到的加密算法都不具有数据压缩功能，占用设备的资源较多，计算时间较长。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法，用于解决在数字证书和区块链的验证过程中，加密数据容易被盗取，不具有有效期，危险性较高；并且不具有数据压缩功能，占用设备的资源较多，计算时间较长的问题。
本发明提供一种基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法，
数据加密过程包括以下步骤：
步骤1：根据用户设定的密钥，获取密钥的hash序列，并计算hash序列计对应的位移权重值；
步骤2：对明文进行数据压缩，得到压缩文，按照位移权重值对压缩文进行位移加密，得到移位密文；
步骤3：对移位密文进行Base64加密，使得密文为ASCII码序列，得到Base64密文；
步骤4：根据hash序列生成混淆序列，使得混淆序列为ASCII码序列，并将混淆序列插入Base64密文中；
步骤5：将指定起始和结束时间戳数字转换成ASCII码序列，将时间戳的ASCII码序列插入Base64密文中，得到正式密文；
数据解密过程包括以下步骤：
步骤a：根据用户设定的密钥，获取hash序列，并根据hash序列计算混淆数值；
步骤b：根据混淆数值取出密文中的时间戳ASCII码序列，将ASCII序列转换成时间戳数字；
步骤c：判断时间戳数字的有效性，如果不符合时效性，则停止数据解密，如果符合时效性，则根据混淆数值对密文进行混淆解码，得到Base64密文；
步骤d：对Base64密文进行Base64解密，得到移位密文，计算hash序列生成位移权重值，根据位移权重对移位密文进行移位解密，得到压缩文；
步骤e：对压缩文进行解压操作，得到正式明文。
进一步的，密钥的hash序列是基于用户设定的密钥，通过hash32位算法获得的，且密钥和hash序列是一一对应的。
进一步的，位移加密和解密时，位移权重值为正数进行左位移，反之进行右位移。
如上所述，本发明的一种基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法，具有以下有益效果：
1、本发明中，使用同一个密钥对同样的明文进行加密，使得每次得到的正式密文都是不一样，且长度也是有所不同，极大的增大了密文比对破解的难度。
2、本发明中，采用双向位移加密算法，使得破解难度更高。
3、本发明中，适用于数字证书和区块链的验证，配合MD5码的密钥比对方案，可以实现对密文的有效验证，只要重新加密过所得的密文必然不同，对应的MD5码也不相同。
4、本发明中，对于127字符长的字符串，在i7-6500U 2.50GHz的CPU，8GB内存的硬件环境下，加密速度为每秒1万次。
5、本发明中，对明文数据进行有效的数据压缩，对于文字量较大的文档，尤其是合同文档等尤其有效，能大量节约存储空间。
6、本发明中，带有时间戳功能，有效的保护密文安全，超过有效期，密文将无法解开。
附图说明
图1显示为本发明实施例中公开的数据加密方法操作流程图；
图2显示为本发明实施例中公开的数据解密方法操作流程图；
图3显示为本发明实施例中公开的数据加密算法步骤图；
图4显示为本发明实施例中公开的数据解密算法步骤图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法，
如图1和3所示，数据加密过程包括以下步骤：
步骤1：根据用户设定的密钥，使用streamingXXHash32函数获取密钥的hash序列，并使用shiftWeight函数计算hash序列对应的位移权重值；
步骤2：使用WarpCompressor函数对明文进行数据压缩，得到压缩文，使用compress_WT函数按照位移权重值对压缩文进行位移加密，得到移位密文；
步骤3：使用getEncoderBytes函数对移位密文进行Base64加密，使得密文为ASCII码序列，得到Base64密文；
步骤4：使用getUniformConfuseStringList函数根据hash序列生成混淆序列，使得混淆序列为ASCII码序列，并使用getCipherString函数将混淆序列插入Base64密文中；
步骤5：使用getString函数将指定起始和结束时间戳数字转换成ASCII码序列，使用getCipherString函数将时间戳的ASCII码序列插入Base64密文中，得到正式密文；
如图2和4所示，数据解密过程包括以下步骤：
步骤a：根据用户设定的密钥，使用streamingXXHash32函数获取密钥的hash序列，并使用getUniformConfuseScale函数计算hash序列计算混淆数值；
步骤b：使用getPlainString函数根据混淆数值取出密文中的时间戳ASCII码序列，使用getDecimal函数将时间戳ASCII序列转换成时间戳数字；
步骤c：使用isOutTime函数判断时间戳数字的有效性，如果不符合时效性，则停止数据解密，如果符合时效性，使用getPlainString函数根据混淆数值对密文进行混淆解码，得到Base64密文；
步骤d：使用getDecoderBytes函数对Base64密文进行Base64解密，得到移位密文，使用shiftWeight函数计算hash序列生成位移权重值，使用uncompress_WT函数根据位移权重值对移位密文进行移位解密，得到压缩文；
步骤e：使用WarpDecompressor函数对压缩文进行解压操作，得到正式明文。
其中，密钥和hash序列是一一对应的，位移加密和解密时，位移权重值为正数进行左位移，反之进行右位移。
涉及函数包括：
1.hash序列生成函数
streamingXXHash32(String key)
String key是用户设定的密钥
返回long型的hash序列，有正负数；
2.位移权重值生成函数
shiftWeight(long hash_value)
hash_value是hash序列
返回int型权重值，有正负数；
3.位移加密函数
compress_WT(byte[]ogbyte，int weight)
ogbyte是明文的字节码，weight是位移权重值；
4.混淆序列函数
getUniformConfuseStringList(int weight)
weight是位移权重数
返回混淆序列；
5.Base64加密函数
getEncoderBytes(byte[]b)
b是需要加密的移位密文
返回base64密文字节码；
6.均匀混淆加密函数
getCipherString(byte[]plaintext,String[]uniform_confuse)
plaintext是base64密文字节码
uniform_confuse是混淆序列
返回正式密文；
7.Base64解密函数
getDecoderBytes(byte[]b)
b是需要解密的base64密文
返回移位密文字节码；
8.均匀混淆解密函数
getPlainString(byte[]chipertext,int uniform_scale)
uniform_scale是混淆序列
返回移除混淆序列的base64密文；
9.移位解密函数
uncompress_WT(byte[]cpbyte，int weight)
cpbyte是移位密文的字节码，weight值位移权重值
返回压缩文；
10.数据压缩函数
WarpCompressor(byte[]cpbyte)
Cpbyte是需要压缩的明文的字节码
返回压缩文；
11.数据解压函数
WarpDecompressor(byte[]ogbyte)
Ogbyte是需要解压的压缩文的字节码
返回正式明文；
12.时间戳转换为ASCII函数
getString(long decimal)
decimal是时间戳的long型数字
返回ASCII字符串；
13.时间戳ASCII转数字函数
getDecimal(String raString)
raString是ASCII码型的字符串
返回long型的时间戳；
14.时间戳超时判断函数
isOutTime(long starttimestamp,long endtimestamp)
starttimestamp指密文设定的起始时间戳
endtimestamp指密文设定的结束时间戳
返回ture表示当前解密时间在起始和结束时间范围内，反之返回false；
综上所述，本发明用于解决在数字证书和区块链的验证过程中，加密数据容易被盗取，不具有有效期，危险性较高；并且不具有数据压缩功能，占用设备的资源较多，计算时间较长的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法，其特征在于：
数据加密过程包括以下步骤：
步骤1：根据用户设定的密钥，获取密钥的hash序列，并计算hash序列对应的位移权重值；
步骤2：对明文进行数据压缩，得到压缩文，按照位移权重值对压缩文进行位移加密，得到移位密文；
步骤3：对移位密文进行Base64加密，使得密文为ASCII码序列，得到Base64密文；
步骤4：根据hash序列生成混淆序列，使得混淆序列为ASCII码序列，并将混淆序列插入Base64密文中；
步骤5：将指定起始和结束时间戳数字转换成ASCII码序列，将时间戳的ASCII码序列插入Base64密文中，得到正式密文；
数据解密过程包括以下步骤：
步骤a：根据用户设定的密钥，获取hash序列，并根据hash序列计算混淆数值；
步骤b：根据混淆数值取出密文中的时间戳ASCII码序列，将时间戳ASCII序列转换成时间戳数字；
步骤c：判断时间戳数字的有效性，如果不符合时效性，则停止数据解密，如果符合时效性，则根据混淆数值对密文进行混淆解码，得到Base64密文；
步骤d：对Base64密文进行Base64解密，得到移位密文，计算hash序列生成位移权重值，根据位移权重对移位密文进行移位解密，得到压缩文；
步骤e：对压缩文进行解压操作，得到正式明文。
2.根据权利要求1所述的基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法，其特征在于：密钥的hash序列是基于用户设定的密钥，通过hash32位算法获得的，且密钥和hash序列是一一对应的。
3.根据权利要求1所述的基于有效期均匀分布对称算法的数据加密和解密方法，其特征在于：位移加密和解密时，位移权重值为正数进行左位移，反之进行右位移。
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