CN112910656B - 基于数字签密的压缩感知数据传输方法 - Google Patents

基于数字签密的压缩感知数据传输方法 Download PDF

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CN112910656B
CN112910656B CN202110125537.0A CN202110125537A CN112910656B CN 112910656 B CN112910656 B CN 112910656B CN 202110125537 A CN202110125537 A CN 202110125537A CN 112910656 B CN112910656 B CN 112910656B
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Abstract

本发明实施例提供的基于数字签密的压缩感知数据传输方法及系统，应用于信息技术领域，可以获取混沌矩阵初值和混沌参数；根据混沌矩阵初值和混沌参数，生成混沌测量矩阵；接收待发送图片信息；获取混沌辅助矩阵，并根据混沌测量矩阵和混沌辅助矩阵对待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息；根据加密后的信息和混沌矩阵初值生成验证矩阵；根据验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息；向接收方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息，以使接收方对验证矩阵和签名信息进行验证，并对加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。从而解决图片信息传输过程中的信息泄露的问题，提高图片信息传输的安全性。

Description

基于数字签密的压缩感知数据传输方法
技术领域
本发明涉及信息技术领域，特别是涉及基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
背景技术
随着物联网技术的不断发展，人们的生活已经随处可见物联网。而且物联网技术的普及，给人们的生活也带来了极大的便利。例如，人们可以通过相互发送照片等方式进行交流。
然而，物联网给人们的生活提供巨大的便利的同时，在图片信息传输过程中图片信息被盗取篡改的事件也越来越多。而一旦所传输的图片信息被盗取，不但会造成个人隐私的泄露，往往还会给用户造成巨大的经济损失。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于数字签密的压缩感知数据传输方法，以解决信息传输过程中的图片信息泄露的问题。具体技术方案如下：
在本发明实施的第一方面，首先提供了一种基于数字签密的压缩感知数据传输方法，应用于信息传输过程中的发送方，所述方法包括：
获取混沌矩阵初值和混沌参数；
根据所述混沌矩阵初值和所述混沌参数，生成混沌测量矩阵；
接收待发送图片信息；
获取混沌辅助矩阵，并根据所述混沌测量矩阵和所述混沌辅助矩阵对所述待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息；
根据所述加密后的信息和所述混沌矩阵初值生成验证矩阵；
根据所述验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息；
向接收方发送所述加密后的信息、所述验证矩阵和所述签名信息，以使所述接收方对所述验证矩阵和所述签名信息进行验证，并对所述加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
在本发明实施的第二方面，提供了一种基于数字签密的压缩感知数据传输方法，应用于信息传输过程中的接收方，所述方法包括：
接收发送方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息；
对所述验证矩阵和所述签名信息进行验证，并对所述加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
在本发明实施的第三方面，提供了一种基于数字签密的压缩感知数据传输装置，应用于信息传输过程中的接收方，所述装置包括：
参数获取模块，用于获取混沌矩阵初值和混沌参数；
矩阵生成模块，用于根据所述混沌矩阵初值和所述混沌参数，生成混沌测量矩阵；
信息接收模块，用于接收待发送图片信息；
信息加密模块，用于获取混沌辅助矩阵，并根据所述混沌测量矩阵和所述混沌辅助矩阵对所述待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息；
验证矩阵生成模块，用于根据所述加密后的信息和所述混沌矩阵初值生成验证矩阵；
签名生成模块，用于根据所述验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息；
信息验证模块，用于向接收方发送所述加密后的信息、所述验证矩阵和所述签名信息，以使所述接收方对所述验证矩阵和所述签名信息进行验证，并对所述加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
在本发明实施的第四方面，提供了一种基于数字签密的压缩感知数据传输装置，应用于信息传输过程中的接收方，所述装置包括：
信息接收模块，用于接收发送方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息；
签名验证模块，用于对所述验证矩阵和所述签名信息进行验证，并对所述加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
在本发明实施的又一方面，还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一应用于发送发的基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
在本发明实施的又一方面，还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一应用于接收方的基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
在本发明实施的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一应用于发送方的基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
在本发明实施的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一应用于接收方的基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
在本发明实施的又一方面，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一应用于发送方的基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
在本发明实施的又一方面，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一应用于接收方的基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
本发明实施例提供的基于数字签密的压缩感知数据传输方法及系统，可以获取混沌矩阵初值和混沌参数；根据所述混沌矩阵初值和所述混沌参数，生成混沌测量矩阵；接收待发送图片信息；获取混沌辅助矩阵，并根据所述混沌测量矩阵和所述混沌辅助矩阵对所述待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息；根据所述加密后的信息和所述混沌矩阵初值生成验证矩阵；根据所述验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息；向接收方发送所述加密后的信息、所述验证矩阵和所述签名信息，以使所述接收方对所述验证矩阵和所述签名信息进行验证，并对所述加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。从而实现在发送方发送图片信息时，通过本申请的基于数字签密的压缩感知数据传输方法进行加密，解决图片信息传输过程中的信息泄露的问题，提高图片信息传输的安全性。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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为本申请实施例提供的基于数字签密的压缩感知数据传输方法的一种流程示意图；
图2为本申请实施例提供的基于数字签密的压缩感知数据传输方法的另一种流程示意图；
图3为本申请实施例提供的解密和解密图像效果对比示意图；
图4为本申请实施例提供的不同压缩率的恢复效果对比示意图；
图5为本申请实施例提供的图像像素的相关性对比示意图；
图6为本申请实施例提供的基于数字签密的压缩感知数据传输方法的一种实例图；
图7为本申请实施例提供的基于数字签密的压缩感知数据传输装置的一种结构示意图；
图8为本申请实施例提供的基于数字签密的压缩感知数据传输装置的另一种结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图。
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。
在本发明实施的第一方面，首先提供了一种基于数字签密的压缩感知数据传输方法，应用于信息传输过程中的发送方，方法包括：
获取混沌矩阵初值和混沌参数；
根据混沌矩阵初值和混沌参数，生成混沌测量矩阵；
接收待发送图片信息；
获取混沌辅助矩阵，并根据混沌测量矩阵和混沌辅助矩阵对待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息；
根据加密后的信息和混沌矩阵初值生成验证矩阵；
根据验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息；
向接收方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息，以使接收方对验证矩阵和签名信息进行验证，并对加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
可见，通过本申请实施例的基于数字签密的压缩感知数据传输方法，可以实现在发送方发送图片信息时，通过本申请的基于数字签密的压缩感知数据传输方法进行加密，解决图片信息传输过程中的信息泄露的问题，提高图片信息传输的安全性。
参见图1，图1为本申请实施例提供的基于数字签密的压缩感知数据传输方法的一种流程示意图，包括：
步骤S11，获取混沌矩阵初值和混沌参数。
可选的，获取混沌矩阵初值和混沌参数之前，方法还包括：
生成发送方的私钥xa和公钥ya，
其中，ya＝fx a mod q，q是一个素数，p是q-1的一个素数因子，f是q范围内的p阶本原元。
可选的，本申请中混沌矩阵初值z0的生成，可以通过如下方法实现：从[1,…,p]中选定一个秘密值s，计算混沌矩阵初值z0，
z0＝yb s mod q
本发明实施例的基于数字签密的压缩感知数据传输方法应用于智能终端，通过该智能终端可以进行信息的发送和接收，具体的，该智能终端可以是电脑或服务器等。
步骤S12，根据混沌矩阵初值和混沌参数，生成混沌测量矩阵。
可选的，根据混沌矩阵初值和混沌参数，生成混沌测量矩阵，包括：
根据混沌矩阵初值z0和混沌参数，其中，混沌矩阵初值z0根据预先选取的秘密值，通过公式：z0＝yb s mod q计算得到的，yb为接收方的公钥；
通过公式：A＝Chaos(z0，r)，生成混沌测量矩阵A，其中，r为预设混沌参数。
步骤S13，接收待发送图片信息。
其中，待发送图片信息，可以是个人图片或图片格式的文件，具体的该图片可以是ipg等格式，本申请对此不进行限定。
步骤S14，获取混沌辅助矩阵，并根据混沌测量矩阵和混沌辅助矩阵对待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息。
可选的，获取混沌辅助矩阵，并根据混沌测量矩阵和混沌辅助矩阵对待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息，包括：
获取混沌辅助矩阵B，并根据混沌测量矩阵A和混沌辅助矩阵B利用公式：
Figure GDA0003523044530000061
对待发送图片信息X进行加密，得到加密后的信息Y。
其中，
Figure GDA0003523044530000062
得到的矩阵大小为m×n，Y∈Rm×n。
步骤S15，根据加密后的信息和混沌矩阵初值生成验证矩阵。
可选的，根据加密后的信息和混沌矩阵初值生成验证矩阵，包括：
根据加密后的信息和混沌矩阵初值生成验证矩阵；
根据混沌矩阵初值z0，通过公式：
t＝z0 2 mod pub，
[h,a,b]＝Hash(t)，
计算得到第三方验证的变量h；
根据第三方验证的变量h，通过公式：
V＝HashKh(Y)，
计算得到验证矩阵V，其中，HashKh是使用参数h的哈希函数。
可选的，pub是一个公开的参数且不可被分解，Hash是一个公开的哈希算法。
步骤S16，根据验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息。
可选的，根据验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息，包括：
根据验证矩阵V和发送方预先生成的私钥xa，通过公式：
Figure GDA0003523044530000071
计算得到签名信息Sign，其中，vi(i＝1,…,n)指V中的各元素，m×n为
Figure GDA0003523044530000072
得到的矩阵大小为m×n阶。
步骤S17，向接收方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息，以使接收方对验证矩阵和签名信息进行验证，并对加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
可选的，接收方可以根据接收到的V进行验证，判断接收到的图像信息是否正确。具体的验证方法可以参见下一实施例，此处不再赘述。
其中，通过接收方对验证矩阵和签名信息进行验证，还可以假冒身份篡改数据。
可见，通过本申请实施例的基于数字签密的压缩感知数据传输方法，可以实现在发送方发送图片信息时，通过本申请的基于数字签密的压缩感知数据传输方法进行加密，解决图片信息传输过程中的信息泄露的问题，提高图片信息传输的安全性。
在本发明实施的第二方面，提供了一种基于数字签密的压缩感知数据传输方法，应用于信息传输过程中的接收方，参见图2，图2为本申请实施例提供的基于数字签密的压缩感知数据传输方法的另一种流程示意图，方法包括：
步骤S21，接收发送方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息。
步骤S22，对验证矩阵和签名信息进行验证，并对加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
通过接收发送方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息，对验证矩阵和签名信息进行验证，并对加密后的信息进行解密，得到所发送的信息，可以假冒身份篡改数据。
可选的，对验证矩阵和签名信息进行验证，包括：
根据接收到发送方发送加密后的信息Y、验证矩阵V和签名信息Sign，通过公式：
Figure GDA0003523044530000081
计算中间值d；
根据中间值d，通过公式：
z0＝dxb mod q，
计算得到混沌矩阵初值z0；
根据混沌矩阵初值z0，通过公式：
t＝z0 2 mod pub，
[h,a,b]＝Hash(t)，
计算得到第三方验证的变量h；
根据验证矩阵V和第三方验证的变量h，通过公式：
V＝HashKh(Yb)，
计算得到验证的解密密文Yb；
判断解密密文Yb与加密后的信息Y是否一致，若一致则验证通过。
可选的，对加密后的信息进行解密，包括：
根据混沌矩阵初值z0，通过公式：A＝Chaos(z0，r)，生成混沌测量矩阵A，其中，r为预设混沌参数；
根据混沌测量矩阵A和加密后的信息Y，通过公式：X＝OMP(Y，A)，对加密后的信息进行解密。
可见，通过本申请实施例的基于数字签密的压缩感知数据传输方法，可以实现在接收方通过本申请的基于数字签密的压缩感知数据传输方法进行接收到的图像信息的解密，得到发送的原始信息，解决图片信息传输过程中的信息泄露的问题，提高图片信息传输的安全性。
例如，本申请中生成秘钥和解密过程，可以包括：
1、生成秘钥
本方案密钥由自身随机产生，公钥通过网络直接交互。首先在发送方和接收方产生各自的公钥(y)和私钥(x，f，q，p)，如下：
x：为随机选择的私钥；
y：为公钥由公式计算得到：
y＝fx mod q (1)
其中，q是一个很大的素数，p是q-1的一个素数因子，f是q范围内的p阶本原元，取值[1,...,q-1]。
将定义签密算法具体过程，给出一个明文X∈Rn×n，共N个元素。签密算法如下：
从[1,…,p]中选定一个秘密值s，计算混沌矩阵初值z0，
z0＝yb s mod q (2)
假设pub是一个公开的参数且不可被分解，Hash是一个公开的哈希算法，计算用于第三方验证的变量t和h，
t＝z0 2 mod pub (3)
[h,a,b]＝Hash(t) (4)
生成混沌测量矩阵A和公开的辅助混沌矩阵B，
Figure GDA0003523044530000101
得到的矩阵大小为m×n，m<n。Chaos指生成混沌序列函数，通常使用logistics映射。r为可公开的混沌参数。
A＝Chaos(z0，r) (5)
对明文X进行稀疏化之后以a，b为参数对其进行Arnold置乱以提高恢复质量。
通过混沌P张量压缩感知计算密文矩阵Y，
Figure GDA0003523044530000102
计算出用于验证的矩阵V，HashK指一种使用参数h的哈希函数，
V＝HashKh(Y) (7)
计算签名信息Sign，加入传输数据包中，vi(i＝1,…,n)指V中的每个元素，
Figure GDA0003523044530000103
发送签密数据(Y，V，Sign)给接受方。接收方可以使用发送方的公钥和私钥成功恢复z0和Y。然后通过压缩感知恢复算法以恢复纯消息。然后通过计算Y的哈希值并将其与接收到的V进行比较，从而检查消息的完整性。
2、解密过程
接收到数据(Y，V，Sign)后，计算出中间值d，
Figure GDA0003523044530000111
计算出关键中间值z0，
z0＝dxb mod q (10)
利用预设公式计算用于验证的中间值t，h，a，b
利用预设公式算出压缩感知测量矩阵A，
利用压缩感知恢复算法算出明文，
X＝OMP(Y，A) (11)
对恢复出来的明文进行Arnold逆置乱以及逆稀疏化。
通过使用参数h的哈希函数验证消息的真实性和完整性，
V＝＝HashKh(Y)？accept:refuse (12)
通过本申请实施例的方法，在算法中使用P张量压缩感知，将其引入物联网络，保证了数据恢复效果，具体的，图像恢复的PSNR值如表1
表1不同大小不同图像恢复的PSNR值
Figure GDA0003523044530000112
并且，通过本申请实施例的方法数字签密压缩感知算法的秘钥空间大，且秘钥灵敏度极高，初始秘钥值微小的扰动，就会生成完全不同的密文，进而安全性得到进一步保障。具体的，秘钥空间可以参见表2。
表2秘钥空间
Figure GDA0003523044530000113
Figure GDA0003523044530000121
具体的，在实际使用过程中，原图、签密后图像、解密后图像可以参见，图3，其中，(a)列为四种图像的原图，(b)列依次为四种大小的加密图像，(c)列为128×128大小的恢复图像，(d)列为256×256大小的恢复图像，(e)列为512×512大小的恢复图像，(f)列为1024×1024大小的恢复图像。从图中可知，不同大小图像对恢复效果的影响，其中Lena的PSNR虽然1024×1024大小比512×512大小的较低一些，但是实际图像的恢复效果是更好的；结构色彩简单的Pepper的PSNR最高，恢复效果最好；而比较杂乱细致的Baboo的PSNR相对较低，但是看实际图像的话恢复效果和其他图像同样优秀。图中(a)与(f)肉眼根本看不出区别，从(c)(d)(e)也可以轻松辨认出是(a)，而且也可以看清细节由此可以知道，本方案的数据恢复效果是满足实际需求的，当像素点越多，恢复损失对图像的影响就越小，恢复效果越好。
参见图4，将展示相同图片不同压缩率的恢复效果对比，并且将与已经存在的其他压缩感知方案对比，包括traditional CS、SC-HAC、CS with partial hadamard matrix、chaotic CS in body to body network。选用512×512大小的Lena图片作为统一的实验样本，除CR外其他实验条件与参数与表1中的相同，对比的其他方案也都使用原版参数未做改动。
参见图5，分别表示1024×1024大小的lena图像水平、垂直和对角线相邻像素的相关性。图中(a)(c)(e)分别为原图的水平、垂直和对角线的相邻像素相关性，(b)(d)(f)分别为签密后图像三个方向上的相邻像素相关性，其测量矩阵大小以及相关参数与上一节实验参数均相同。如图所示，原始图像的水平、垂直、对角线三个方向通常具有很强的相关性和线性相关性。而基于签密的压缩感知结果是均匀分散的，其密码图无法用于找到任何相关信息，故本申请的方案在密文数据上是十分安全的，攻击者不可能通过分析密文的方式找到任何可用的信息，在相关性方面满足加密方案的要求。其中，为lena图像(1024×1024)，(a)为水平方向原图的相关性，(b)为水平方向密文的相关性，(c)为垂直方向原图的相关性，(d)为垂直方向密文相关性，(e)为对角方向原图相关性，(f)为对角方向密文相关性。
参见图6，图6为本申请实施例提供的基于数字签密的压缩感知数据传输方法的一种实例图，包括：
产生公私钥，根据产生的公私钥和加入的秘密值，生成中间混沌测量矩阵；利用铭文DWT经变换稀疏化和Arnold置乱后，与该混沌测量矩阵进行PTP-CS，使用私钥联同密文和秘密值签名，然后发送给接收方。接收方使用公私钥解出中间值计算混沌测量矩阵，通过OMP恢复明文，Arnold置乱与逆DWT得到明文，还通过计算出的中间值与收到的对比验证正确性与完整性，其中，中间值对第三方保密的情况下实现公开可验证性。
在本发明实施的第三方面，提供了一种基于数字签密的压缩感知数据传输装置，应用于信息传输过程中的接收方，参见图7，上述装置包括：
参数获取模块701，用于获取混沌矩阵初值和混沌参数；
矩阵生成模块702，用于根据混沌矩阵初值和混沌参数，生成混沌测量矩阵；
信息接收模块703，用于接收待发送图片信息；
信息加密模块704，用于获取混沌辅助矩阵，并根据混沌测量矩阵和混沌辅助矩阵对待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息；
验证矩阵生成模块705，用于根据加密后的信息和混沌矩阵初值生成验证矩阵；
签名生成模块706，用于根据验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息；
信息验证模块707，用于向接收方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息，以使接收方对验证矩阵和签名信息进行验证，并对加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
可选的，上述装置还包括：
秘钥生成模块，用于生成发送方的私钥xa和公钥ya，
其中，ya＝fx a mod q，q是一个素数，p是q-1的一个素数因子，f是q范围内的p阶本原元。
可选的，矩阵生成模块，具体用于根据混沌矩阵初值z0和混沌参数，其中，混沌矩阵初值z0根据预先选取的秘密值，通过公式：z0＝yb s mod q计算得到的，yb为接收方的公钥；
通过公式：A＝Chaos(z0，r)，生成混沌测量矩阵A，其中，r为预设混沌参数。
可选的，信息加密模块，具体用于获取混沌辅助矩阵B，并根据混沌测量矩阵A和混沌辅助矩阵B利用公式：
Figure GDA0003523044530000141
对待发送图片信息X进行加密，得到加密后的信息Y。
可选的，验证矩阵生成模块，具体用于根据加密后的信息和混沌矩阵初值生成验证矩阵
根据混沌矩阵初值z0，通过公式：
t＝z0 2 mod pub，
[h,a,b]＝Hash(t)，
计算得到第三方验证的变量h；
根据第三方验证的变量h，通过公式：
V＝HashKh(Y)，
计算得到验证矩阵V，其中，HashKh是使用参数h的哈希函数。
可选的，签名生成模块，具体用于根据验证矩阵V和发送方预先生成的私钥xa，通过公式：
Figure GDA0003523044530000142
计算得到签名信息Sign，其中，vi(i＝1,…,n)指V中的各元素，m×n为
Figure GDA0003523044530000143
得到的矩阵大小为m×n阶。
在本发明实施的第四方面，提供了一种基于数字签密的压缩感知数据传输装置，应用于信息传输过程中的接收方，参见图8，上述装置包括：
信息接收模块801，用于接收发送方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息；
签名验证模块802，用于对验证矩阵和签名信息进行验证，并对加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
可选的，签名验证模块，具体用于根据接收到发送方发送加密后的信息Y、验证矩阵V和签名信息Sign，通过公式：
Figure GDA0003523044530000151
计算中间值d；
根据中间值d，通过公式：
z0＝dxb mod q，
计算得到混沌矩阵初值z0；
根据混沌矩阵初值z0，通过公式：
t＝z0 2 mod pub，
[h,a,b]＝Hash(t)，
计算得到第三方验证的变量h；
根据验证矩阵V和第三方验证的变量h，通过公式：
V＝HashKh(Yb)，
计算得到验证的解密密文Yb；
判断解密密文Yb与加密后的信息Y是否一致，若一致则验证通过。
可选的，签名验证模块，具体用于根据混沌矩阵初值z0，通过公式：A＝Chaos(z0，r)，生成混沌测量矩阵A，其中，r为预设混沌参数；
根据混沌测量矩阵A和加密后的信息Y，通过公式：X＝OMP(Y，A)，对加密后的信息进行解密。
可见，通过本申请实施例的基于数字签密的压缩感知数据传输装置，可以实现在发送方发送图片信息时，通过本申请的基于数字签密的压缩感知数据传输方法进行加密，解决图片信息传输过程中的信息泄露的问题，提高图片信息传输的安全性。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图9所示，包括处理器901、通信接口902、存储器903和通信总线904，其中，处理器901，通信接口902，存储器903通过通信总线904完成相互间的通信，
存储器903，用于存放计算机程序；
处理器901，用于执行存储器903上所存放的程序时，实现如下步骤：
获取混沌矩阵初值和混沌参数；
根据混沌矩阵初值和混沌参数，生成混沌测量矩阵；
接收待发送图片信息；
获取混沌辅助矩阵，并根据混沌测量矩阵和混沌辅助矩阵对待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息；
根据加密后的信息和混沌矩阵初值生成验证矩阵；
根据验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息；
向接收方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息，以使接收方对验证矩阵和签名信息进行验证，并对加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
本发明实施例还提供了另一种电子设备，如图10所示，包括处理器1001、通信接口1002、存储器1003和通信总线1004，其中，处理器1001，通信接口1002，存储器1003通过通信总线1004完成相互间的通信，
存储器1003，用于存放计算机程序；
处理器1001，用于执行存储器1003上所存放的程序时，实现如下步骤：
接收发送方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息。
对验证矩阵和所述签名信息进行验证，并对加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
上述电子设备提到的通信总线可以是PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以包括NVM(Non-Volatile Memory，非易失性存储器)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一应用于发送方的基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一应用于接收方的基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一应用于发送方的基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一应用于接收方的基于数字签密的压缩感知数据传输方法。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意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、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于电子设备、存储介质、计算机程序产品实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
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。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于数字签密的压缩感知数据传输方法，其特征在于，应用于信息传输过程中的发送方，所述方法包括：
生成所述发送方的私钥xa和公钥ya，
其中，所述
Figure FDA0003549584230000011
q是一个素数，p是q-1的一个素数因子，f是q范围内的p阶本原元；
获取混沌矩阵初值和混沌参数；
根据所述混沌矩阵初值和所述混沌参数，生成混沌测量矩阵；
接收待发送图片信息；
获取混沌辅助矩阵，并根据所述混沌测量矩阵和所述混沌辅助矩阵对所述待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息；
根据所述加密后的信息和所述混沌矩阵初值生成验证矩阵；
根据所述验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息；
向接收方发送所述加密后的信息、所述验证矩阵和所述签名信息，以使所述接收方对所述验证矩阵和所述签名信息进行验证，并对所述加密后的信息进行解密，得到所发送的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述混沌矩阵初值和所述混沌参数，生成混沌测量矩阵，包括：
根据所述混沌矩阵初值z0和所述混沌参数，其中，所述混沌矩阵初值z0根据预先选取的秘密值s，通过公式：z0＝yb s mod q计算得到的，所述yb为接收方的公钥；
通过公式：A＝Chaos(z0，r)，生成混沌测量矩阵A，其中，r为预设混沌参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取混沌辅助矩阵，并根据所述混沌测量矩阵和所述混沌辅助矩阵对所述待发送图片信息进行加密，得到加密后的信息，包括：
获取混沌辅助矩阵B，并根据所述混沌测量矩阵A和所述混沌辅助矩阵B利用公式：
Figure FDA0003549584230000021
对所述待发送图片信息X进行加密，得到加密后的信息Y；所述
Figure FDA0003549584230000022
为张量积运算符号；所述·为点积运算符号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述加密后的信息和所述混沌矩阵初值生成验证矩阵，包括：
根据所述加密后的信息和所述混沌矩阵初值生成验证矩阵
根据所述混沌矩阵初值z0，通过公式：
t＝z0 2 mod pub，
[h,a,b]＝Hash(t)，
计算得到第三方验证的变量h，t；
其中，所述pub为公开且不可被分解的参数；所述参数a，b用来对所述待发送图片信息X进行Arnold置乱；所述Hash为公开的哈希算法；
根据所述第三方验证的变量h，通过公式：
V＝HashKh(Y)，
计算得到验证矩阵V，其中，所述HashKh是使用参数h的哈希函数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述验证矩阵和发送方预先生成的私钥，生成签名信息，包括：
根据所述验证矩阵V和发送方预先生成的私钥xa，通过公式：
Figure FDA0003549584230000023
计算得到所述签名信息Sign，其中，所述s为预先选取的秘密值；所述vi，i＝1,…,n指V中的各元素，所述m×n为
Figure FDA0003549584230000024
得到的矩阵大小为m×n阶。
6.一种基于数字签密的压缩感知数据传输方法，其特征在于，应用于信息传输过程中的接收方，所述方法包括：
接收发送方发送加密后的信息、验证矩阵和签名信息；
对所述验证矩阵和所述签名信息进行验证，并对所述加密后的信息进行解密，得到所发送的信息；
对所述验证矩阵和所述签名信息进行验证，包括：
根据接收到发送方发送加密后的信息Y、验证矩阵V和签名信息Sign，通过公式：
Figure FDA0003549584230000031
计算中间值d；其中，所述ya为发送方的公钥；所述q是一个素数，p是q-1的一个素数因子，所述f是q范围内的p阶本原元；所述vi，i＝1,…,n指V中的各元素；
根据所述中间值d，通过公式：
Figure FDA0003549584230000032
计算得到混沌矩阵初值z0；其中，所述xb为接收方的私钥；
根据所述混沌矩阵初值z0，通过公式：
t＝z0 2 mod pub，
[h,a,b]＝Hash(t)，
计算得到第三方验证的变量h，t；
其中，所述pub为公开且不可被分解的参数；所述参数a，b用来对待发送图片信息X进行Arnold置乱；所述Hash为公开的哈希算法；
根据所述验证矩阵V和所述第三方验证的变量h，通过公式：
V＝HashKh(Yb)，
计算得到验证的解密密文Yb；
判断所述解密密文Yb与所述加密后的信息Y是否一致，若一致则验证通过；
对所述加密后的信息进行解密，包括：
根据所述混沌矩阵初值z0，通过公式：A＝Chaos(z0，r)，生成混沌测量矩阵A，其中，r为预设混沌参数；
根据所述混沌测量矩阵A和所述加密后的信息Y，通过公式：X＝OMP(Y，A)，对所述加密后的信息进行解密。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-5，或6任一所述的方法步骤。
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