CN113824728B - 一种基于数据加密的网络通信方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于数据加密的网络通信方法及系统，所述方法包括：在服务器端建立密钥数据库和加密解密算法数据库；数据发送端按照需求从服务器筛选密钥和加密算法、解密算法，并获取对应的密钥标识和算法标识；数据发送端根据筛选出的密钥和加密算法对源数据加密，得到第一密文，按照第一预设规则将对应的密钥标识和算法标识嵌入第一密文，得到第二密文；将第二密文发送至数据接收端，数据接收端根据第二预设规则运算得到密钥标识和算法标识以及第一密文；接收端根据运算得到密钥标识和算法标识从服务器端获取对应的解密算法，通过对应的解密算法对第一密文解密得到源数据。本发明简化了数据发送端和接收端的交互流程，提高数据加密传输效率。

Description

一种基于数据加密的网络通信方法及系统
技术领域
本发明属于通行安全技术领域，具体涉及一种基于数据加密的网络通信方法及系统。
背景技术
随着网络应用的日益广泛和深入，信息和资源的共享范围将会不断的扩大，应用的环境也将日趋复杂，数据的安全问题也将越来越重要。对数据进行加密传输是通行安全的重要手段。
在对源数据进行加密传输时，一般包括两种加密解密方式，即对称加密方式和非对称加密方式。其中对称加密采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作数据的加密和解密；非对称加密算法需要一对密钥：公开密钥和私有密，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密。如果用私有密钥对数据进行加密，只有用对应的公开密钥才能解密。
然而静态密钥及加密算法单一且长期固定不变，可能被暴力破解，数据传输安全性降低，且均需要发送方设备及接收方设备提前确定加密解密的密钥，交互过程较为繁琐，数据加密传输效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种基于数据加密的网络通信方法及系统，用于解决加密通信的交互过程较为繁琐的问题。
本发明第一方面，公开一种基于数据加密的网络通信方法，所述方法包括：
在服务器端建立密钥数据库和加密解密算法数据库；
数据发送端按照需求从服务器筛选密钥和加密算法、解密算法，并获取对应的密钥标识和算法标识；
数据发送端根据筛选出的密钥和加密算法对源数据加密，得到第一密文，按照第一预设规则将对应的密钥标识和算法标识嵌入第一密文，得到第二密文；
将第二密文发送至数据接收端，所述数据接收端根据第二预设规则运算得到密钥标识和算法标识以及第一密文；
所述接收端根据运算得到密钥标识和算法标识从服务器端获取对应的密钥和解密算法，通过对应的解密算法对第一密文解密得到源数据。
优选的，所述在服务器端建立密钥数据库和加密解密算法数据库之后还包括：
分别对密钥数据库和加密解密算法数据库中的密钥及加密解密算法进行等级划分；
分别对密钥数据库中的密钥添加唯一的密钥标识；
分别对加密解密算法数据库中的加密算法、解密算法添加唯一的算法标识；同一算法标识下的加密算法和解密算法是对应的。
优选的，所述数据发送端按照需求从服务器筛选密钥和加密算法、解密算法，并获取对应的密钥标识和算法标识具体包括：
数据发送端根据所需的密钥等级及加密解密算法等级向服务器端请求密钥和加密解密算法分配；
服务器端根据所请求的密钥等级从密钥数据库中获取相应等级的密钥，根据所请求加密解密算法等级从加密解密算法数据库中获取相应等级的加密算法、解密算法；当同一等级的密钥或加密解密算法有多个时，随机选取一个或多个；
获取密钥对应的密钥标识和加密解密算法对应的算法标识。
优选的，数据发送端根据筛选出的密钥和加密算法对源数据加密，得到第一密文具体包括：
数据发送端将要发送的源数据分成大小相同的数据块，得到多个数据块；
分别从筛选密钥和加密算法中取出一个密钥和一个加密算法对数据块加密，得到多个密文块，各个密文块的密钥或加密算法相同或不同；
将所有密文块顺序编号并组成第一密文。
优选的，按照第一预设规则将对应的密钥标识和算法标识嵌入第一密文，得到第二密文具体包括：
将第一密文中每个密文块的编号与对应的密钥标识、算法标识组成一个三元组；
将各个三元组按照第一预设规则嵌入第一密文的各个密文块中，得到第二密文。
优选的，所述第一预设规则和第二预设规则互为逆运算。
本发明第二方面，公开一种基于数据加密的网络通信系统，所述系统包括：
服务器端，用于建立密钥数据库和加密解密算法数据库，并响应于数据发送端和数据接收端的数据请求；
数据发送端，用于按照需求从服务器筛选密钥和加密算法、解密算法，并获取对应的密钥标识和算法标识；根据筛选出的密钥和加密算法对源数据加密，得到第一密文；按照第一预设规则将对应的密钥标识和算法标识嵌入第一密文，得到第二密文，将第二密文发送至数据接收端；
数据接收端，用于根据第二预设规则运算得到密钥标识、算法标识以及第一密文；根据运算得到密钥标识和算法标识从服务器端获取对应的密钥和解密算法，通过对应的解密算法对第一密文解密得到源数据。
本发明第三方面，公开一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；
其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如本发明第一方面所述的方法。
本发明第四方面，公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机实现如本发明第一方面所述的方法。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
1)本发明在服务器端建立了密钥数据库和加密解密算法数据库，数据发送端可根据自身需要从服务器端选择一种或多种密钥和加密算法对源数据加密，在此基础上通过选择的密钥和加密算法的各自标识对密文进行二次加密，在二次加密的过程中通过不同数据块选择的密钥和加密算法的随机性增加二次加密的复杂度，提高数据传输的安全性。
2)本发明通过服务器端完成数据发送端和数据接收端的公用数据交互，数据发送端和数据接收端仅通过单次交互即可实现数据加密传输，大大简化了数据发端和数据接收端的交互流程，提高数据加密传输效率。
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为本发明的基于数据加密的网络通信方法流程。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提出一种基于数据加密的网络通信方法，所述方法包括：
S1、在服务器端建立密钥数据库和加密解密算法数据库。
具体的，建立密钥数据库和加密解密算法数据库之后还进行一系列预处理，包括：
分别对密钥数据库和加密解密算法数据库中的密钥及加密解密算法进行等级划分。比如一级、二级、三级，比如一级密钥可为随机生成的128位的字符串，二级密钥可为随机生成的64位的字符串，三级密钥可为随机生成的32位的字符串。同理，加密解密算法可根据算法复杂度的不同划分成高级、中级、低级。同一等级的密钥或算法可以有多个。
分别对密钥数据库中的密钥添加唯一的密钥标识；
分别对加密解密算法数据库中的加密算法、解密算法添加唯一的算法标识；同一算法标识下的加密算法和解密算法是对应的。
S2、数据发送端按照需求从服务器筛选密钥和加密算法、解密算法，并获取对应的密钥标识和算法标识。
具体的，数据发送端首先根据自身所需的密钥等级及加密解密算法等级向服务器端请求密钥和加密解密算法分配；
服务器端接收到数据发送端的请求密钥和加密解密算法分配请求后，根据所请求的密钥等级从密钥数据库中获取相应等级的密钥，根据所请求的加密解密算法等级从加密解密算法数据库中获取相应等级的加密算法、解密算法；当同一等级的密钥或加密解密算法有多个时，随机选取预设数量的密钥或加密解密算法，可以是一个或多个。
最后获取密钥对应的密钥标识以及加密解密算法对应的算法标识。
S3、数据发送端根据筛选出的密钥和加密算法对源数据加密，得到第一密文，按照第一预设规则将对应的密钥标识和算法标识嵌入第一密文，得到第二密文。
具体的，数据发送端将要发送的源数据按照相同的大小拆分，得到多个数据块；
以步骤S2初步筛选出的密钥和加密算法为选择范围，进行二次选择，作为个数据块的密钥和加密算法。具体的，分别从步骤S2初步筛选出的密钥和加密算法中随机取出一个密钥和一个加密算法对数据块加密，得到多个密文块。由于每个数据块的密钥和加密算法是从最初筛选出的密钥和加密算法中随机抽取的，因而各个密文块的密钥或加密算法可以相同或不同，不论相同或不同，每个数据块对应的密钥和加密算法都由密钥标识和算法标识唯一确定。
将所有密文块按顺序编号并组成第一密文。
第一密文由源数据对应的密文块组成，第一密文中每个密文块的编号与对应的密钥标识、算法标识组成一个三元组；
将各个三元组按照第一预设规则嵌入第一密文的各个密文块中，得到第二密文。
第一预设规则可以是预设的编码规则或预设算法策略，比如，可采用最简单的位移策略，其原理是：根据密文块编号i进行预设位移量d的右位移操作，得到新的编号i+d，找到新的编号i+d对应的密文块，将密文块i对应的三元组编码后插入新的编号i+d对应的密文块中，以此类推，将按照第一预设规则运算得到的各个新的密文块按照顺序组成第二密文。
S4、将第二密文发送至数据接收端，所述数据接收端根据第二预设规则运算得到密钥标识和算法标识以及第一密文。
具体的，所述第一预设规则和第二预设规则互为逆运算。当数据接收端接收到第二密文后，通过第二预设规则对第二密文进行逆运算，得到第一密文以及第一密文中各个密文块对应的编号、密钥标识、算法标识。比如，若第一预设规则为预设位移量d的右位移操作，则第二即为预设位移量d的左位移操作，如此可找到原始密文块编号及对应的密钥标识、算法标识，还原第一密文数据。
S5、所述接收端根据运算得到密钥标识和算法标识从服务器端获取对应的密钥和解密算法，通过对应的解密算法对第一密文解密得到源数据。
通过密文块对应的密钥标识从服务器端的密钥数据库中获取对应的密钥、通过密文块对应的算法标识从服务器端的算法数据库中获取对应的解密算法。通过对应的解密算法对密文块解密，所有密文块解密之后得到数据块，将数据块再按照原有顺序拼合即得到源数据。
S5、设置密钥数据库中不同密钥的生存周期，密钥的生存周期结束时，重新生成密钥并更新至密钥数据库中。
本发明在服务器端建立了密钥数据库和加密解密算法数据库，数据发送端可根据自身需要从服务器端选择一种或多种密钥和加密算法对源数据加密，在此基础上通过选择的密钥和加密算法的各自标识通过预设规则对密文进行二次加密，在二次加密的过程中通过不同数据块选择的密钥和加密算法的随机性增加二次加密的复杂度，数据传输时仅发送二次加密数据，提高数据传输的安全性。在数据接收端，通过预设规则的逆运算对二次加密的数据解密，从数据库获取对应的解密算法，解密得到源数据。相对于现有的加密传输方式，本发明通过服务器端完成数据发送端和数据接收端的公用数据交互，数据发送端和数据接收端仅通过单次交互即可实现数据加密传输，大大简化了数据发端和数据接收端的交互流程，提高数据加密传输效率。
与上述方法实施例相对应，本发明还提出一种基于数据加密的网络通信系统，所述系统包括：
服务器端，用于建立密钥数据库和加密解密算法数据库，并响应于数据发送端和数据接收端的数据请求；
数据发送端，用于按照需求从服务器筛选密钥和加密算法、解密算法，并获取对应的密钥标识和算法标识；根据筛选出的密钥和加密算法对源数据加密，得到第一密文；按照第一预设规则将对应的密钥标识和算法标识嵌入第一密文，得到第二密文，将第二密文发送至数据接收端；
数据接收端，用于根据第二预设规则运算得到密钥标识、算法标识以及第一密文；根据运算得到密钥标识和算法标识从服务器端获取对应的密钥和解密算法，通过对应的解密算法对第一密文解密得到源数据。
以上方法实施例和系统实施例是一一对应的，系统实时例简述之处请参阅方法实施例即可。
本发明还公开一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现本发明前述的方法。
本发明还公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机实现本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。所述存储介质包括：U盘、移动硬盘、只议存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述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，即可以分布到多个网络单元上。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，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。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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 (8)

1.一种基于数据加密的网络通信方法，其特征在于，所述方法包括：
在服务器端建立密钥数据库和加密解密算法数据库；
数据发送端按照需求从服务器筛选密钥和加密算法、解密算法，并获取对应的密钥标识和算法标识；
数据发送端根据筛选出的密钥和加密算法对源数据加密，得到第一密文，按照第一预设规则将对应的密钥标识和算法标识嵌入第一密文，得到第二密文；
将第二密文发送至数据接收端，所述数据接收端根据第二预设规则运算得到密钥标识和算法标识以及第一密文；
所述接收端根据运算得到密钥标识和算法标识从服务器端获取对应的密钥和解密算法，通过对应的解密算法对第一密文解密得到源数据；
所述数据发送端根据筛选出的密钥和加密算法对源数据加密，得到第一密文具体包括：
数据发送端将要发送的源数据分成大小相同的数据块，得到多个数据块；
分别从筛选出的密钥和加密算法中随机取出一个密钥和一个加密算法对数据块加密，得到多个密文块，各个密文块的密钥或加密算法相同或不同；
将所有密文块顺序编号并组成第一密文；
所述按照第一预设规则将对应的密钥标识和算法标识嵌入第一密文，得到第二密文具体包括：
将第一密文中每个密文块的编号与对应的密钥标识、算法标识组成一个三元组；
将各个三元组按照第一预设规则嵌入第一密文的各个密文块中，得到第二密文；
所述第一预设规则根据密文块编号i进行预设位移量d的右位移操作，得到新的编号i+d，查找新的编号i+d对应的密文块，将密文块i对应的三元组编码后插入新的编号i+d对应的密文块中；将按照第一预设规则运算得到的各个新的密文块按照顺序组成第二密文。
2.根据权利要求1所述基于数据加密的网络通信方法，其特征在于，所述在服务器端建立密钥数据库和加密解密算法数据库之后还包括：
分别对密钥数据库和加密解密算法数据库中的密钥及加密解密算法进行等级划分；
分别对密钥数据库中的密钥添加唯一的密钥标识；
分别对加密解密算法数据库中的加密算法、解密算法添加唯一的算法标识；同一算法标识下的加密算法和解密算法是对应的。
3.根据权利要求2所述基于数据加密的网络通信方法，其特征在于，所述数据发送端按照需求从服务器筛选密钥和加密算法、解密算法，并获取对应的密钥标识和算法标识具体包括：
数据发送端根据所需的密钥等级及加密解密算法等级向服务器端请求密钥和加密解密算法分配；
服务器端根据所请求的密钥等级从密钥数据库中获取相应等级的密钥，根据所请求加密解密算法等级从加密解密算法数据库中获取相应等级的加密算法、解密算法；当同一等级的密钥或加密解密算法有多个时，随机选取一个或多个；
获取密钥对应的密钥标识和加密解密算法对应的算法标识。
4.根据权利要求1所述基于数据加密的网络通信方法，其特征在于，所述第一预设规则和第二预设规则互为逆运算。
5.根据权利要求1所述基于数据加密的网络通信方法，其特征在于，所述方法还包括：
设置密钥数据库中不同密钥的生存周期，密钥的生存周期结束时，重新生成密钥并更新至密钥数据库中。
6.一种使用权利要求1~5任一项所述方法的基于数据加密的网络通信系统，其特征在于，所述系统包括：
服务器端，用于建立密钥数据库和加密解密算法数据库，并响应于数据发送端和数据接收端的数据请求；
数据发送端，用于按照需求从服务器筛选密钥和加密算法、解密算法，并获取对应的密钥标识和算法标识；根据筛选出的密钥和加密算法对源数据加密，得到第一密文；按照第一预设规则将对应的密钥标识和算法标识嵌入第一密文，得到第二密文，将第二密文发送至数据接收端；
数据接收端，用于根据第二预设规则运算得到密钥标识、算法标识以及第一密文；根据运算得到密钥标识和算法标识从服务器端获取对应的密钥和解密算法，通过对应的解密算法对第一密文解密得到源数据。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；
其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如权利要求1~5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机实现如权利要求1~5任一项所述的方法。
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