CN114117502B - 一种数据加解密方法、系统、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种数据加解密方法、系统、设备及计算机可读存储介质,获取待加密的目标数据;将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数;基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果。本申请中,借助Henon混沌系统的系统参数实现密钥信息的功能,由于Henon混沌系统的系统参数较多,所以本申请可以扩充密钥空间;并且只需通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,便可以得到加密结果。由于该输出运算公式只涉及微分方程及矩阵运算,所以加密速度较快,适用性好。本申请提供的一种数据加解密系统、设备及计算机可读存储介质也解决了相应技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及数据安全技术领域,更具体地说,涉及一种数据加解密方法、系统、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
近些年,越来越多的图像传输并存储在网络中。在各行各业中,例如计算机视觉,机器人路径规划,医学影像处理,信息的私密性已经成为了一个至关重要的问题。其中,加密算法可以仅让被授权的使用者来获取并处理图像,因此,在信息技术领域,加密算法被专家和学者广泛认可并成为一种有效的数据安全手段。然而,现有的DES(Data EncryptionStandard,数据加密标准)、AES(Advanced Encryption Standard,高级加密标准)、RSA等加解密方法的局限性较多,比如密钥空间小,加密速度慢等,适用性差。
综上所述,如何提高数据加解密方法的适用性是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种数据加解密方法,其能在一定程度上解决如何提高数据加解密方法的适用性的技术问题。本申请还提供了一种数据加解密系统、设备及计算机可读存储介质。
为了实现上述目的,本申请提供如下技术方案:
一种数据加解密方法,包括:
获取待加密的目标数据;
将所述目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数;
基于所述系统参数,通过所述Henon混沌系统的输出运算公式对所述目标数据进行运算,得到所述目标数据的加密结果。
优选的,所述基于所述系统参数,通过所述Henon混沌系统的输出运算公式对所述目标数据进行运算,得到所述目标数据的加密结果,包括:
基于所述系统参数,通过所述Henon混沌系统的输出运算公式对所述目标数据进行运算,得到所述目标数据的所述加密结果;
所述Henon混沌系统的输出运算公式包括:
其中,表示时刻时的所述目标数据;、表示所述加密结果;表示所述Henon混沌系统的输出矩阵,;表示非奇异的直通矩阵;;、表示预设的参数值,且;、表示所述Henon混沌系统的两个状态值;表示矩阵的转置;表示可逆矩阵。
优选的,所述将所述目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数,包括:
将所述目标数据的密钥信息转化为所述Henon混沌系统的状态值。
优选的,所述将所述目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数,包括:
优选的,所述将所述目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数,包括:
一种数据加解密方法,包括:
获取加密结果,其中,所述加密结果基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算得到,所述系统参数为将所述目标数据的密钥信息转化后得到的所述Henon混沌系统的参数;
获取所述系统参数;
基于所述系统参数对所述加密结果进行解密,得到所述目标数据。
优选的,所述基于所述系统参数对所述加密结果进行解密,得到所述目标数据,包括:
通过解密公式,基于所述系统参数对所述加密结果进行解密,得到所述目标数据;
所述解密公式包括:
其中,表示时刻时的所述目标数据;表示非奇异的直通矩阵;、表示所述加密结果;表示所述Henon混沌系统的输出矩阵,;表示可逆矩阵;;、表示预设的参数值,且;表示所述Henon混沌系统的一个状态值;表示矩阵的伪逆。
一种数据加解密系统,包括:
第一获取模块,用于获取待加密的目标数据;
第一转化模块,用于将所述目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数;
第一加密模块,用于基于所述系统参数,通过所述Henon混沌系统的输出运算公式对所述目标数据进行运算,得到所述目标数据的加密结果。
一种数据加解密设备,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如上任一所述数据加解密方法的步骤。
一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一所述数据加解密方法的步骤。
本申请提供的一种数据加解密方法,获取待加密的目标数据;将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数;基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果。本申请中,借助Henon混沌系统的系统参数实现密钥信息的功能,由于Henon混沌系统的系统参数较多,所以本申请可以扩充密钥空间;并且只需通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,便可以得到加密结果,由于该输出运算公式只涉及微分方程及矩阵运算,所以加密速度较快;适用性好。本申请提供的一种数据加解密系统、设备及计算机可读存储介质也解决了相应技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种数据加解密方法的第一流程图;
图2为本申请中Henon混沌系统的结构图;
图3为本申请实施例提供的一种数据加解密方法的第二流程图;
图4为本申请实施例提供的一种数据加解密系统的第一结构示意图;
图5为本申请实施例提供的一种数据加解密系统的第二结构示意图;
图6为本申请实施例提供的一种数据加解密设备的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的一种数据加解密设备的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
请参阅图1,图1为本申请实施例提供的一种数据加解密方法的第一流程图。
本申请实施例提供的一种数据加解密方法,可以包括以下步骤:
步骤S101:获取待加密的目标数据。
实际应用中,可以先获取待加密的目标数据,目标数据的类型可以根据实际需要确定,比如可以为文本数据、图像数据等,本申请在此不做具体限定。
步骤S102:将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数。
实际应用中,在获取待加密的目标数据之后,需将目标数据的密钥信息转换为Henon混沌系统中的系统参数,比如将密钥信息映射为Henon混沌系统的系统参数等,以借助Henon混沌系统的系统参数实现目标数据的密钥信息的加解密功能。
需要说明的是,本申请中由密钥信息转化成的Henon混沌系统的系统参数的类型、数量等可以根据实际需要确定,本申请在此不做具体限定。
步骤S103:基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果。
实际应用中,在将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数之后,便可以基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果。
具体应用场景中,在基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果的过程中,所依据的Henon混沌系统的输出运算公式可以包括:
相应的,Henon混沌系统的系统参数可以为、、、、等,进一步的,在将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数的过程中,可以将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的状态值中的、,中的、、、,中的、、、,中的一个或多个等,本申请在此不做具体限定。
本申请提供的一种数据加解密方法,获取待加密的目标数据;将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数;基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果。本申请中,借助Henon混沌系统的系统参数实现密钥信息的功能,由于Henon混沌系统的系统参数较多,所以本申请可以扩充密钥空间;并且只需通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,便可以得到加密结果,由于该输出运算公式只涉及微分方程及矩阵运算,所以加密速度较快;适用性好。
为了便于理解本申请的数据加解密方法,现对本申请中Henon混沌系统的输出运算公式的生成过程进行描述:
Henon映射是一种可以产生混沌现象的离散动态系统,其动态方程可以表示为:
其中,为系统的状态向量;模糊集为,;系数矩阵为,,,和待设计。由上述公式可以看到常值项1.4存在于系统的状态方程中,如果直接注入明文在此状态方程中,将会改变混沌系统的结构,致使混沌序列的产生出现问题,则基于Henon映射的混沌动态系统的TS Fuzzy model可以写为:
其中,数据注入式Henon混沌系统固定了输出矩阵。这里,选择为任意可逆矩阵,且直通矩阵为非奇异。构造的数据注入式Henon混沌系统可以如图2所示等,包括加和器、移位器、寄存器等,各器件的输入、输出及存储数据等可以如图所示。
下面基于平坦性的安全等级验证来对本申请中Henon混沌系统的加解密功能进行验证:
传统的经典自同步流加密(Self-synchronizing stream cipher)算法是指其中的keystream是由固定前密文位得到的函数所生成。加密过程如下:
其中,是密钥流,是密钥,是时刻的明文,是时刻的密文,是密钥流产生函数,是加密函数,为常数,是记忆延时。从表达式中,很清楚可以看出,自同步流加密方法的密钥流依赖于密文以及固定步数的过去时段的密文,这个固定步数取决于。下面给出基于系统平坦性的Henon混沌加密系统与自同步流加密算法的等价实现。
第一步,验证Henon混沌加密系统的平坦性:根据平坦性定义,一个系统的状态和输入可以用输出以及输出的超前位或者迟后位来表示,这样的系统就是平坦系统,它也是线性系统可控性在非线性系统中的拓展。因此,根据Henon混沌系统的动态方程,输出矩阵的可逆性给出了状态关于输出的表达形式,即
第二步,等价关系:数据注入式Henon混沌加密系统的状态方程和输出方程可以改写为:
密钥产生器:
因此,可以看出数据注入式Henon混沌加密系统完全等价为一种传统自同步流加密技术,这种数学上的等价性可以保证数据注入式Henon混沌加密系统的安全等级,也就是说,这种数据注入式Henon混沌加密系统的安全等级不差于传统自同步流加密技术。
请参阅图3,图3为本申请实施例提供的一种数据加解密方法的第二流程图。
本申请实施例提供的一种数据加解密方法,可以包括以下步骤:
步骤S201:获取加密结果,其中,加密结果基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算得到,系统参数为将目标数据的密钥信息转化后得到的Henon混沌系统的参数。
步骤S202:获取系统参数。
步骤S203:基于系统参数对加密结果进行解密,得到目标数据。
解密公式包括:
本申请中相应步骤的描述可以参阅上述记载,在此不再赘述。
请参阅图4,图4为本申请实施例提供的一种数据加解密系统的第一结构示意图。
本申请实施例提供的一种数据加解密系统,可以包括:
第一获取模块101,用于获取待加密的目标数据;
第一转化模块102,用于将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数;
第一加密模块103,用于基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果。
本申请实施例提供的一种数据加解密系统,第一加密模块可以包括:
第一加密单元,用于基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果;
Henon混沌系统的输出运算公式包括:
本申请实施例提供的一种数据加解密系统,第一转化模块可以包括:
第一转化单元,用于将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的状态值。
本申请实施例提供的一种数据加解密系统,第一转化模块可以包括:
本申请实施例提供的一种数据加解密系统,第一转化模块可以包括:
请参阅图5,图5为本申请实施例提供的一种数据加解密系统的第二结构示意图。
本申请实施例提供的一种数据加解密系统,可以包括:
第二获取模块201,用于获取加密结果,其中,加密结果基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算得到,系统参数为将目标数据的密钥信息转化后得到的Henon混沌系统的参数;
第三获取模块202,用于获取系统参数;
第一解密模块203,用于基于系统参数对加密结果进行解密,得到目标数据。
本申请实施例提供的一种数据加解密系统,第一解密模块可以包括:
第一解密单元,用于通过解密公式,基于系统参数对加密结果进行解密,得到目标数据;
解密公式包括:
本申请还提供了一种数据加解密设备及计算机可读存储介质,其均具有本申请实施例提供的一种数据加解密方法具有的对应效果。请参阅图6,图6为本申请实施例提供的一种数据加解密设备的结构示意图。
本申请实施例提供的一种数据加解密设备,包括存储器201和处理器202,存储器201中存储有计算机程序,处理器202执行计算机程序时实现如下步骤:
获取待加密的目标数据;
将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数;
基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果。
本申请实施例提供的一种数据加解密设备,包括存储器201和处理器202,存储器201中存储有计算机程序,处理器202执行计算机程序时实现如下步骤:基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果;
Henon混沌系统的输出运算公式包括:
本申请实施例提供的一种数据加解密设备,包括存储器201和处理器202,存储器201中存储有计算机程序,处理器202执行计算机程序时实现如下步骤:将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的状态值。
本申请实施例提供的一种数据加解密设备,包括存储器201和处理器202,存储器201中存储有计算机程序,处理器202执行计算机程序时实现如下步骤:将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统中和/或输出矩阵的对应值。
本申请实施例提供的一种数据加解密设备,包括存储器201和处理器202,存储器201中存储有计算机程序,处理器202执行计算机程序时实现如下步骤:
获取加密结果,其中,加密结果基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算得到,系统参数为将目标数据的密钥信息转化后得到的Henon混沌系统的参数;
获取系统参数;
基于系统参数对加密结果进行解密,得到目标数据。
本申请实施例提供的一种数据加解密设备,包括存储器201和处理器202,存储器201中存储有计算机程序,处理器202执行计算机程序时实现如下步骤:通过解密公式,基于系统参数对加密结果进行解密,得到目标数据;
解密公式包括:
请参阅图7,本申请实施例提供的另一种数据加解密设备中还可以包括:与处理器202连接的输入端口203,用于传输外界输入的命令至处理器202;与处理器202连接的显示单元204,用于显示处理器202的处理结果至外界;与处理器202连接的通信模块205,用于实现数据加解密设备与外界的通信。显示单元204可以为显示面板、激光扫描使显示器等;通信模块205所采用的通信方式包括但不局限于移动高清链接技术(HML)、通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI)、无线连接:无线保真技术(WiFi)、蓝牙通信技术、低功耗蓝牙通信技术、基于IEEE802.11s的通信技术。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如下步骤:
获取待加密的目标数据;
将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数;
基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如下步骤:基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算,得到目标数据的加密结果;
Henon混沌系统的输出运算公式包括:
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如下步骤:将目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的状态值。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如下步骤:
获取加密结果,其中,加密结果基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算得到,系统参数为将目标数据的密钥信息转化后得到的Henon混沌系统的参数;
获取系统参数;
基于系统参数对加密结果进行解密,得到目标数据。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如下步骤:通过解密公式,基于系统参数对加密结果进行解密,得到目标数据;
解密公式包括:
本申请所涉及的计算机可读存储介质包括随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
本申请实施例提供的数据加解密系统、设备及计算机可读存储介质中相关部分的说明请参见本申请实施例提供的数据加解密方法中对应部分的详细说明,在此不再赘述。另外,本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明,以免过多赘述。
还需要说明的是,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。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种数据加解密方法,其特征在于,包括:
获取待加密的目标数据;
将所述目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数;
基于所述系统参数,通过所述Henon混沌系统的输出运算公式对所述目标数据进行运算,得到所述目标数据的加密结果;
其中,所述基于所述系统参数,通过所述Henon混沌系统的输出运算公式对所述目标数据进行运算,得到所述目标数据的加密结果,包括:
基于所述系统参数,通过所述Henon混沌系统的输出运算公式对所述目标数据进行运算,得到所述目标数据的所述加密结果;
所述Henon混沌系统的输出运算公式包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数,包括:
将所述目标数据的密钥信息转化为所述Henon混沌系统的状态值。
5.一种数据加解密方法,其特征在于,包括:
获取加密结果,其中,所述加密结果基于系统参数,通过Henon混沌系统的输出运算公式对目标数据进行运算得到,所述系统参数为将所述目标数据的密钥信息转化后得到的所述Henon混沌系统的参数;
获取所述系统参数;
基于所述系统参数对所述加密结果进行解密,得到所述目标数据;
其中,所述基于所述系统参数对所述加密结果进行解密,得到所述目标数据,包括:
通过解密公式,基于所述系统参数对所述加密结果进行解密,得到所述目标数据;
所述解密公式包括:
6.一种数据加解密系统,其特征在于,包括:
第一获取模块,用于获取待加密的目标数据;
第一转化模块,用于将所述目标数据的密钥信息转化为Henon混沌系统的系统参数;
第一加密模块,用于基于所述系统参数,通过所述Henon混沌系统的输出运算公式对所述目标数据进行运算,得到所述目标数据的加密结果;
其中,所述第一加密模块包括:
第一加密单元,用于基于所述系统参数,通过所述Henon混沌系统的输出运算公式对所述目标数据进行运算,得到所述目标数据的所述加密结果;
所述Henon混沌系统的输出运算公式包括:
7.一种数据加解密设备,其特征在于,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述数据加解密方法的步骤。
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中存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述数据加解密方法的步骤。
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