CN112422271B - 一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法及装置,其方法包括:获取待加密的电力数据并将其进行序列化;将序列化后的电力数据进行小波变换,得到若干个高频序列和若干个低频序列,记高频序列、低频序列分别为第一序列、第二序列;随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;将原一维混沌映射和扰动混沌映射进行复合,选取李雅普诺夫指数最大的两个候选混沌序列作为第二混沌序列;根据所述第二混沌序列、采样率和SM4算法对第一序列、第二序列进行调制、复合得到扩频序列;利用SM2算法对扩频序列进行签名或验证。本发明通过小波变换和混沌序列提高了密文的随机性和均匀性,通过国密算法进一步提高了数据的安全性。

Description

一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法与装置
技术领域
本发明属于电力数据与加密领域,具体涉及一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法与装置。
背景技术
随着电网向着智能化的发展,通信电子设备在电网中的运用也更加广泛。智能变电站作为输配电系统的重要环节,需要实现的通信与控制功能越来越多。计算机以及通信技术的不断进步也促进了变电站的数字化、信息化以及智能化发展过程。智能电网的不断发展拓宽了电力安全技术的范围,通信技术在电力领域的应用越来越广泛,因此信息安全逐渐成为电力安全的重要环节。电力系统安全经济运行的要求不断提高,因此智能变电站的电力信息安全对电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。例如,以全社会用电量作为考察对象,通过对用电量、经济总量、固定资产投资、行业产品价格指数等数据的变动以及数量之间关联关系分析挖掘,可了解某一地区经济的实际运行情况。
2013年,美国加州圣何塞的一个500kV智能变电站受到网络攻击,导致智能变电站里的一个变压器的油量减少,温度升高最终停止运行。2015年,乌克兰电网受到信息攻击,数据采集与监控(SCADA,Supervisory Control And Data Acquisition)系统里的关键主机被控制,违规下达了断电的指令,结果导致7个110kV智能变电站与23个35kV智能变电站出现了故障现象,80000多用户出现断电。各种类型的网络攻击对电力系统的运行造成了很大的影响,因此进行智能变电站的网络安全加固,提高信息安全程度,对于电力系统的安全运行有着重要意义。
智能变电站可能面临的网络安全风险包括通信报文的非法截获、报文传输的中断、报文内容的恶意修改、恶意程序、网络安全漏洞等。当前的电网电力数据使用信息安全加固措施的比例不高,并且一般采用MD5、RSA等国际通用密码算法,面临的安全风险较高。
发明内容
为解决电力系统信息安全问题以及提高电力数据加密的自主性和可控性,在本发明的第一方面提供了一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法,包括如下步骤:获取待加密的电力数据并将其进行序列化;将序列化后的电力数据进行小波变换,得到若干个高频序列和若干个低频序列,记高频序列、低频序列分别为第一序列、第二序列;随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列;所述一维混沌映射包括Logistic映射、Tent映射、Henon映射、Baker映射;从所述若干个候选混合序列中选取李雅普诺夫指数最大的两个候选混沌序列作为第二混沌序列;根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列;利用SM2算法对扩频序列进行签名或验证。
在一些实施例中,所述随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列包括如下步骤:所述随机选取两种一维混沌映射,对所述两种一维混沌映射进行扰动,得到第一混沌映射、扰动的第一混沌映射、第二混沌映射和扰动的第二混沌映射;所述对所述两种一维混沌映射进行扰动包括扰动混沌系统参数、扰动混沌系统变量、同时扰动混沌系统变量和混沌系统参数;将上述混沌映射生成的序列中的任意两种进行复合运算,得到候选混沌序列。
进一步的,所述复合运算至少包括两个序列之间的同或、异或、相加、相乘中的一种。
进一步的,若候选混沌序列的李雅普诺夫指数都不大于零时,则:随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列;计算每个候选混沌序列的李雅普诺夫指数;重复上述步骤,直至至少存在1个候选混沌序列的李雅普诺夫指数大于零。
在一些实施例中,所述根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列包括如下步骤:将所述第二混沌序列中的两个候选混沌序列按照电力数据的采样率的倍数对所述第二混沌序列进行取样;利用SM4算法对取样后的每个数据进行加密,分别得到第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到各自的扩频序列。
进一步的,所述根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列还包括如下步骤:将第一序列调制后的扩频序列和第二序列调制后的扩频序列进行正交复合,得到最终密文。
本发明的第二方面,提供了一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密装置,包括获取模块、映射模块、候选模块、调制模块、加密模块,所述获取模块,用于获取待加密的电力数据并将其进行序列化;将序列化后的电力数据进行小波变换,得到若干个高频序列和若干个低频序列,记高频序列、低频序列分别为第一序列、第二序列;所述映射模块,用于随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列;所述一维混沌映射包括Logistic映射、Tent映射、Henon映射、Baker映射;所述候选模块,用于从所述若干个候选混合序列中选取李雅普诺夫指数最大的两个候选混沌序列作为第二混沌序列;所述调制模块,用于根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列;所述加密模块,用于利用SM2算法对扩频序列进行签名或验证。
进一步的,所述调制模块包括跳频模块、扩频模块,所述跳频模块,用于根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;所述扩频模块,用于将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行跳频、复合得到扩频序列。
本发明的第三方面,提供了一种电子设备,包括:一个或多个处理器;存储装置,用于存储一个或多个程序,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面提供的方法。
本发明的第四方面,提供了一种计算机可读介质,其上存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面提供的方法。
本发明的有益效果是:
1.本发明通过小波变换和序列化,将电力数据离散化为可跳频的信号,为后续跳频提供基础。而低频成分相当重要,它常常蕴含着电力数据的特征,例如,工厂、水电站、科研单位和通信运营商的大型或大规模用电设备的正式投入、模拟、试验运行;而高频成分则刻画了信号的细节或差别:例如居民用电、市政设施用电等,通过不断的分解过程,将近似信号连续分解,改变分辨率成分,进而可以预测某一地区的全局或局部的电力信息;
2.由一维混沌映射及其扰动后的一维混沌映射经过复合的混沌序列,在保证混沌特性的同时,减少了运算时间,提高了密文的随机性、均匀性和自互相关性,从而可以抵抗相空间重构的方法来预测混沌序列;
3.通过国密算法分别在跳频阶段和最终阶段对数据进行加密,进一步提高了数据的安全性,实现电力系统信息安全的自主可控。
附图说明
图1为本发明的一些实施例中的基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法流程示意图;
图2为本发明的一些实施例中的基于混沌序列与国密算法的电力数据加密装置的结构示意图;
图3为本发明的一些实施例中的电子设备的基本结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
参考图1,在本发明的第一方面提供了一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法,包括如下步骤:S101.获取待加密的电力数据并将其进行序列化;将序列化后的电力数据进行小波变换,得到若干个高频序列和若干个低频序列,记高频序列、低频序列分别为第一序列、第二序列;S102.随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列;所述一维混沌映射包括Logistic映射、Tent映射、Henon映射、Baker映射;S103.从所述若干个候选混合序列中选取李雅普诺夫指数最大的两个候选混沌序列作为第二混沌序列;S104.根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列;S105.利用SM2算法对扩频序列进行签名或验证。
需要说明的是,上述电力数据包括用电量、用电负荷、用电时间和相应的位置等;可选的,上述混沌映射还包括Chebyshev映射、Circle映射、Gauss映射、Intermittency映射、Iterative映射、Liebovitch映射、Piecewise映射、Sine映射或Cubic映射,通过其中的一种或多种进行算术运算然后降维至一维所得到的一维混沌映射。
在一些实施例中的步骤S102中,所述随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列包括如下步骤:所述随机选取两种一维混沌映射,对所述两种一维混沌映射进行扰动,得到第一混沌映射、扰动的第一混沌映射、第二混沌映射和扰动的第二混沌映射;所述对所述两种一维混沌映射进行扰动包括扰动混沌系统参数、扰动混沌系统变量、同时扰动混沌系统变量和混沌系统参数;将上述混沌映射生成的序列中的任意两种进行复合运算,得到候选混沌序列。
具体地,为了增加混沌序列的周期和复杂度,在使用混沌序列时固定的改变混沌 系统参数。比如Logistic混沌系统中:
Figure 984249DEST_PATH_IMAGE001
,令参数μ周期的从μ变化到μ n (参数μ的选取可以通过确定μ的取值范围然后在范围内均匀取值;具体地,μ在[3.5699,4] 之间均匀的取n个值。参数μ的选取还可以通过混沌映射来控制,例如Chebychev映射 (Chebychev映射方程为
Figure 839073DEST_PATH_IMAGE002
)来控制μ的产生。
常见的扰动混沌系统变量的方法有m序列扰动方法,也就是将m序列的输出值作为扰动加入到混沌系统中用于扩展混沌序列的周期以及对m序列扰动方法进行的进一步的改进,运用多个m序列然后进行选择判断,从而增加了混沌序列的周期和复杂度。
将上述两种扰动方式结合起来产生的混沌序列的性质更好,相当于把n个低维的混沌系统级联起来,这种方法只能应用于低维混沌系统,很难应用于高维的混沌系统。
可选的,所述复合运算至少包括两个序列之间的同或、异或、相加、相乘中的一种。为降低混沌序列的运算量,复合运算的次数(迭代次数)不超过4次。
为保证密文的混沌特性,要求序列的李雅普诺夫指数大于零。在上述的实施例中,若候选混沌序列的李雅普诺夫指数都不大于零时,则:随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列;计算每个候选混沌序列的李雅普诺夫指数;重复上述步骤,直至至少存在1个候选混沌序列的李雅普诺夫指数大于零。
可以理解,李雅普诺夫特征指数,是用于识别混沌运动若干数值的特征之一。当λ(李雅普诺夫特征指数)>0时,系统运动会进入混沌状态,对应的映射叫做混沌映射;当λ<0时,系统的运动状态会趋于稳定且此时对系统的初始状态不敏感,也就是说此时的映射对初始值不敏感;当λ=0时,系统则处于稳定状态。具体地,李雅普诺夫特征指数计算方法如下:
Figure 743444DEST_PATH_IMAGE003
,其中Xn为第n次迭代值,参数μ可根据需要进行调整。
在一些实施例中,所述根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列包括如下步骤:将所述第二混沌序列中的两个候选混沌序列按照电力数据的采样率的倍数对所述第二混沌序列进行取样;利用SM4算法对取样后的每个数据进行加密,分别得到第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到各自的扩频序列。
进一步的,所述根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列还包括如下步骤:将第一序列调制后的扩频序列和第二序列调制后的扩频序列进行正交复合,得到最终密文。优选的,根据第一序列、第二序列的频率的比值选择不同的采样率与跳频码进行匹配,以使扩频后的序列编码数量一致。
参考图2,在本发明的第二方面提供了一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密装置1,包括获取模块11、映射模块12、候选模块13、调制模块14、加密模块15,所述获取模块11,用于获取待加密的电力数据并将其进行序列化;将序列化后的电力数据进行小波变换,得到若干个高频序列和若干个低频序列,记高频序列、低频序列分别为第一序列、第二序列;所述映射模块12,用于随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列;所述一维混沌映射包括Logistic映射、Tent映射、Henon映射、Baker映射;所述候选模块13,用于从所述若干个候选混合序列中选取李雅普诺夫指数最大的两个候选混沌序列作为第二混沌序列;所述调制模块14,用于根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列;所述加密模块15,用于利用SM2算法对扩频序列进行签名或验证。
进一步的,所述调制模块15包括跳频模块、扩频模块,所述跳频模块,用于根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;所述扩频模块,用于将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行跳频、复合得到扩频序列。
针对不同的时间段、设备、地区采用不同的国密算法,从而防止被破解、被篡改。可选的,上述SM2或SM4算法也可替换为专用的电力数据加密算法SSX06或其他国密算法(SM1、SM3、SM9)。
本发明的第三方面,提供了一种电子设备,包括:一个或多个处理器;存储装置,用于存储一个或多个程序,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面提供的高精度地图的定制编译方法。
参考图3,电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501,其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中,还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。
通常以下装置可以连接至I/O接口505:包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506;包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置507;包括例如硬盘等的存储装置508;以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图3示出了具有各种装置的电子设备500,但是应理解的是,并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图3中示出的每个方框可以代表一个装置,也可以根据需要代表多个装置。
特别地,根据本公开的实施例,上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如,本公开的实施例包括一种计算机程序产品,其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序,该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中,该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装,或者从存储装置508被安装,或者从ROM 502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时,执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是,本公开的实施例所描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中,计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于:电线、光缆、RF(射频)等等,或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的;也可以是单独存在,而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个计算机程序,当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时,使得该电子设备:
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码,程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++、Python,还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图,图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分,该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡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,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法,其特征在于,包括如下步骤:
获取待加密的电力数据并将其进行序列化;将序列化后的电力数据进行小波变换,得到若干个高频序列和若干个低频序列,记高频序列、低频序列分别为第一序列、第二序列;
随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列;所述一维混沌映射包括Logistic映射、Tent映射、Henon映射、Baker映射;
从所述若干个候选混合序列中选取李雅普诺夫指数最大的两个候选混沌序列作为第二混沌序列;
根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列;
利用SM2算法对扩频序列进行签名或验证。
2.根据权利要求1所述的基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法,其特征在于,所述随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列包括如下步骤:
所述随机选取两种一维混沌映射,对所述两种一维混沌映射进行扰动,得到第一混沌映射、扰动的第一混沌映射、第二混沌映射和扰动的第二混沌映射;所述对所述两种一维混沌映射进行扰动包括扰动混沌系统参数、扰动混沌系统变量、同时扰动混沌系统变量和混沌系统参数;
将上述混沌映射生成的序列中的任意两种进行复合运算,得到候选混沌序列。
3.根据权利要求2所述的基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法,其特征在于,所述复合运算至少包括两个序列之间的同或、异或、相加、相乘中的一种。
4.根据权利要求2所述的基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法,其特征在于,若候选混沌序列的李雅普诺夫指数都不大于零时,则:随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列;计算每个候选混沌序列的李雅普诺夫指数;
重复上述步骤,直至至少存在1个候选混沌序列的李雅普诺夫指数大于零。
5.根据权利要求1所述的基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法,其特征在于,所述根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列包括如下步骤:
将所述第二混沌序列中的两个候选混沌序列按照电力数据的采样率的倍数对所述第二混沌序列进行取样;
利用SM4算法对取样后的每个数据进行加密,分别得到第一跳频序列、第二跳频序列;
将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到各自的扩频序列。
6.根据权利要求5所述的基于混沌序列与国密算法的电力数据加密方法,其特征在于,所述根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列还包括如下步骤:
将第一序列调制后的扩频序列和第二序列调制后的扩频序列进行正交复合,得到最终密文。
7.一种基于混沌序列与国密算法的电力数据加密装置,其特征在于,包括获取模块、映射模块、候选模块、调制模块、加密模块,
所述获取模块,用于获取待加密的电力数据并将其进行序列化;将序列化后的电力数据进行小波变换,得到若干个高频序列和若干个低频序列,记高频序列、低频序列分别为第一序列、第二序列;
所述映射模块,用于随机选取两种一维混沌映射,对所述一维混沌映射进行扰动;根据所述两种一维混沌映射及其扰动后的混沌映射生成各自的序列,得到四个第一混沌序列;将所述四个第一混沌序列中的任意两种进行复合,得到若干个候选混沌序列;所述一维混沌映射包括Logistic映射、Tent映射、Henon映射、Baker映射;
所述候选模块,用于从所述若干个候选混合序列中选取李雅普诺夫指数最大的两个候选混沌序列作为第二混沌序列;
所述调制模块,用于根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行调制、复合得到扩频序列;
所述加密模块,用于利用SM2算法对扩频序列进行签名或验证。
8.根据权利要求7所述的基于混沌序列与国密算法的电力数据加密装置,其特征在于,所述调制模块包括跳频模块、扩频模块,
所述跳频模块,用于根据所述第二混沌序列、电力数据的采样率和SM4算法生成第一跳频序列、第二跳频序列;
所述扩频模块,用于将第一序列、第二序列分别按照第一跳频序列、第二跳频序列依次进行跳频、复合得到扩频序列。
9.一种电子设备,包括:一个或多个处理器;存储装置,用于存储一个或多个程序,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6中任一所述的方法。
10.一种计算机可读介质,其上存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113163232B (zh) * 2021-04-21 2022-08-05 杭州叙简科技股份有限公司 一种基于混沌的多用户的视频文件加密系统及方法
CN115996070B (zh) * 2023-03-22 2023-06-09 北京航空航天大学 用于扩频抗干扰通信系统的传输容量提升方法
CN116094690B (zh) * 2023-04-07 2023-06-06 中铁工程设计咨询集团有限公司 几何图形数字资产加密方法、装置、设备及可读存储介质
CN116865944B (zh) * 2023-09-04 2023-11-21 山东科技大学 一种基于国密算法与dna编码技术的多波段加密方法
CN117997512B (zh) * 2024-04-03 2024-05-28 傲拓科技股份有限公司 基于Cubic混沌映射的可编程控制器隐蔽通信方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108416223A (zh) * 2018-02-11 2018-08-17 长沙理工大学 一种基于混沌理论的信息标签加密方法及其系统
CN109034223A (zh) * 2018-07-16 2018-12-18 湖南城市学院 一种混沌时间序列预测方法及系统
CN109510700A (zh) * 2018-12-20 2019-03-22 滨州学院 一种基于混沌加密的数据传输系统
US10361802B1 (en) * 1999-02-01 2019-07-23 Blanding Hovenweep, Llc Adaptive pattern recognition based control system and method
CN110113506A (zh) * 2019-04-30 2019-08-09 广东海洋大学 基于压缩感知与信息隐藏的图像加密方法
CN110278068A (zh) * 2019-07-02 2019-09-24 中山大学 基于混沌序列的LoRa通信加密系统及其实现方法
CN111461953A (zh) * 2020-03-30 2020-07-28 三维通信股份有限公司 图像加密方法、图像解密方法和图像传输系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003023421A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 C4 Technology Inc 暗号方法、そのプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体および暗号装置並びに復号方法および復号装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10361802B1 (en) * 1999-02-01 2019-07-23 Blanding Hovenweep, Llc Adaptive pattern recognition based control system and method
CN108416223A (zh) * 2018-02-11 2018-08-17 长沙理工大学 一种基于混沌理论的信息标签加密方法及其系统
CN109034223A (zh) * 2018-07-16 2018-12-18 湖南城市学院 一种混沌时间序列预测方法及系统
CN109510700A (zh) * 2018-12-20 2019-03-22 滨州学院 一种基于混沌加密的数据传输系统
CN110113506A (zh) * 2019-04-30 2019-08-09 广东海洋大学 基于压缩感知与信息隐藏的图像加密方法
CN110278068A (zh) * 2019-07-02 2019-09-24 中山大学 基于混沌序列的LoRa通信加密系统及其实现方法
CN111461953A (zh) * 2020-03-30 2020-07-28 三维通信股份有限公司 图像加密方法、图像解密方法和图像传输系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《A Novel Image Encryption Algorithm Based on Discrete Wavelet Transform Using Two dimensional Logistic Map》;Ramtin Mojtahedi Saffari etal;《Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE)》;20161231;全文 *
《基于小波域Logistic混沌调制的数字语音保密通信系统》;王虹 等;《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》;20040229;全文 *

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