CN114422220A - 一种密文不唯一的数据加密传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信息技术领域，具体涉及一种密文不唯一的数据加密传输方法，包括：约定秘钥：发送方和接收方约定秘钥，秘钥的形式为：f(x)=∑ai*x^i，i∈[0,N]，其中取值非0的ai的数量记为n；加密数据：发送方将n个明文数值赋值给n个取值非0的ai；生成n+m组数值对(x,f(x))，将n+m组数值对(x,f(x))作为密文发送给接收方；解密数据：接收方收到n+m组数值对(x,f(x))后，使用其中的n组数值对解出n个非0的ai的值；使用剩余m组数值对验证ai的值；若验证符合，则成功接收到n个明文数值。本发明的实质性效果是：明文对应无数个密文，提高加密算法的安全性；不需要进行大数运算，加解密效率高。

Description

一种密文不唯一的数据加密传输方法

技术领域

本发明涉及信息技术领域，具体涉及一种密文不唯一的数据加密传输方法。

背景技术

数据加密是对原来为明文的文件或数据按某种算法进行处理，使其成为不可读的一段代码为“密文”，使其只能在输入相应的密钥之后才能显示出原容，通过这样的途径来达到保护数据不被非法人窃取、阅读的目的。加密技术通常分为两大类：“对称式”和“非对称式”。对称式加密就是加密和解密使用同一个密钥，这种加密技术在当今被广泛采用。非对称式加密就是加密和解密所使用的不是同一个密钥，通常有两个密钥，称为“公钥”和“私钥”，它们两个必需配对使用，否则不能打开加密文件。对称加密存在安全性低的问题，通常用于加密要求不高的场合。且明文和密文之间一一对应，即相同的明文和秘钥，得出的密文是相同的，容易被破解。密文不唯一的加密算法具有更高的安全性。非对称加密Elgamal，在加密时引入了随机数，所以相同的密钥和明文得到的密文不唯一。但非对称加密算法存在效率低的问题。因而需要继续研究密文不唯一的加密算法。

如中国专利CN111654362A，公开日2020年9月11日，一种WEP加密算法的改进方法，首先获取初始化时的系统参数，并通知接收端；然后获取由1-20共20个数字随机排列组合组成的传送顺序组合，并按照传送顺序组合，利用BCD编码将获取的初值进行编码后进行传送；其次，将系统参数和初值进行混沌映射和信号变换，得到一个长度为64位的二进制随机序列；接着将二进制随机序列送入RC4算法对明文进行加密，并结合初值一起传送至接收端，当接收端接收到初值后，利用传送顺序组合将初值进行恢复，并结合系统参数生成种子秘钥，送入RC4算法进行解密，恢复明文，提高算法安全性。其公开的技术方案仅依靠打乱密文发送顺序，算法安全性仍然不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前缺少密文不唯一的加密算法技术问题。提出了一种密文不唯一的数据加密传输方法，能够实现密文不唯一的数据加密传输。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种密文不唯一的数据加密传输方法，包括：约定秘钥：发送方和接收方约定秘钥，所述秘钥的形式为：f(x)= ∑ai*x^i，i∈[0,N]，其中取值非0的ai的数量记为n；加密数据：发送方将n个明文数值赋值给n个取值非0的ai；生成n+m组数值对(x,f(x))，将n+m组数值对(x,f(x))作为密文发送给接收方，其中m为验证裕量，m≥0；解密数据：接收方收到n+m组数值对(x,f(x))后，使用其中的n组数值对解出n个非0的ai的值；使用剩余m组数值对验证ai的值；若验证符合，则成功接收到n个明文数值，向发送方发送接收成功标识，若验证不符合，则向发送方发送接收失败标识；接收方超时未收到接收成功标识或者收到了接受失败标识，则重新发送n个明文字节，若预设时长内收到接收成功标识，则发送下n个明文字节的密文。

作为优选，发送方和接收方约定秘钥的方法包括：发送方和接收方约定N；发送方生成ai的值，其中取值非0的ai的数量记为n；发送方生成N+m组数值对(x,f(x))发送给接收方；接收方通过N+m组数值对推算出ai的值，进而获得非0的ai的数量n的值，以及对应的i值。

作为优选，发送方连续发送k*n个明文数值的密文，具体包括：发送方为每n个明文数值生成相应的密文，所述密文为n+m组数值对(x,f(x))，k*n个明文数值对应k*(n+m)组数值对；将k*(n+m)组数值对依次发送给接收方；接收方使用n组数值对解出n个非0的ai的值，获得对应n个明文数值；依次验证后续若干个数值对，直到出现与解出的n个非0的ai的值不符的数值对；从不符的数值对开始读取n个数值对，用于求解下n个明文数值，直到获得全部明文数值，发送接收成功标识；若存在数值对与前后n组数值对均不符，则发送接收失败标识。

作为优选，重新发送n个明文字节的方法包括：将n个明文数值赋值给n个取值非0的ai；重新生成生成n+m组数值对(x,f(x))，将n+m组数值对(x,f(x))作为密文发送给接收方。

本发明的实质性效果是：明文对应无数个密文，提高加密算法的安全性；不需要进行大数运算，加解密效率高。

附图说明

图1为实施例一数据加密传输方法示意图。

图2为实施例一约定秘钥方法示意图。

图3为实施例二连续发送密文方法示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种密文不唯一的数据加密传输方法，请参阅附图1，包括：约定秘钥：步骤A01）发送方和接收方约定秘钥，秘钥的形式为：f(x)= ∑ai*x^i，i∈[0,N]，其中取值非0的ai的数量记为n；加密数据：步骤A02）发送方将n个明文数值赋值给n个取值非0的ai；步骤A03）生成n+m组数值对(x,f(x))，将n+m组数值对(x,f(x))作为密文发送给接收方，其中m为验证裕量，m≥0；解密数据：步骤A04）接收方收到n+m组数值对(x,f(x))后，使用其中的n组数值对解出n个非0的ai的值；步骤A05）使用剩余m组数值对验证ai的值；步骤A06）若验证符合，则成功接收到n个明文数值，向发送方发送接收成功标识，若验证不符合，则向发送方发送接收失败标识；步骤A07）接收方超时未收到接收成功标识或者收到了接受失败标识，则重新发送n个明文字节，若预设时长内收到接收成功标识，则发送下n个明文字节的密文。重新发送n个明文字节的方法包括：将n个明文数值赋值给n个取值非0的ai；重新生成生成n+m组数值对(x,f(x))，将n+m组数值对(x,f(x))作为密文发送给接收方。

请参阅附图2，发送方和接收方约定秘钥的方法包括：步骤B01）发送方和接收方约定N；步骤B02）发送方生成ai的值，其中取值非0的ai的数量记为n；步骤B03）发送方生成N+m组数值对(x,f(x))发送给接收方；步骤B04）接收方通过N+m组数值对推算出ai的值，进而获得非0的ai的数量n的值，以及对应的i值。

本实施例的有益技术效果：明文对应无数个密文，提高加密算法的安全性；不需要进行大数运算，加解密效率高。

实施例二：

一种密文不唯一的数据加密传输方法，本实施例在实施例一的基础上，为提高密文发送效率，提供了具体的改进方案。请参阅附图3，发送方连续发送k*n个明文数值的密文，具体包括：步骤C01）发送方为每n个明文数值生成相应的密文，密文为n+m组数值对(x,f(x))，k*n个明文数值对应k*(n+m)组数值对；步骤C02）将k*(n+m)组数值对依次发送给接收方；步骤C03）接收方使用n组数值对解出n个非0的ai的值，获得对应n个明文数值；步骤C04）依次验证后续若干个数值对，直到出现与解出的n个非0的ai的值不符的数值对；步骤C05）从不符的数值对开始读取n个数值对，用于求解下n个明文数值，直到获得全部明文数值，发送接收成功标识；步骤C06）若存在数值对与前后n组数值对均不符，则发送接收失败标识。

实施例三：

本实施例中，N=10，n=3，即多项式的最高次数为10，取值非0的ai的数量记为3。发送方和接收方约定的秘钥为f(x)=2*x^5+6*x^2+13。

发送方欲发送的数据共有6个，分别为{1,5,15,3,25,4}。发送方首先发送前n=3个数据，即{1,5,15}。使用1,5,15赋值给多项式的系数。使多项式变更为：f(x)=1*x^5+5*x^2+15。生成5组数值对(x,f(x))，即验证裕量为2，分别为：{(12,249567),(2,67),(6,7971),(7,17067),(23,6439003)}。

将{(12,249567),(2,67),(6,7971),(7,17067),(23,6439003)}发送给接收方。接收方收到后，知晓5组数值对是f(x)=a5*x^5+a2*x^2+a0上的点。a5、a2和a0即为要求解的明文数值。使用3组数值对(12,249567),(2,67),(6,7971)，计算获得a5=1、a2=5和a0=15，使用另外2组数值对(7,17067),(23,6439003)验证仍然成立。因而确认收到了正确的明文数值，向发送方发送接收成功信号。而后发送方将{3,25,4}赋值给多项式的系数。

使多项式变更为：f(x)=3*x^5+25*x^2+4。发送方生成5组数值对{(3,958),(5,10004),(16,3152132),(11,486182),(9,179176)}，将这5组数值对发送给接收方。接收方使用3组数值对(3,958),(5,10004),(16,3152132)计算获得a5=3、a2=25和a0=4，使用另外2组数值对(7,17067),(23,6439003)验证仍然成立。两次加密传输后，接收方收到的数据为{1,5,15,3,25,4}，完成数据的加密传输。

在本实施例的改进实施方式中，发送方将10组数值对{(12,249567),(2,67),(6,7971),(7,17067),(23,6439003),(3,958),(5,10004),(16,3152132),(11,486182),(9,179176)}一次性全部发送给接收方。由于n=3是发送方和接收方都知晓的，因而使用前3组数值对计算获得3个明文数值。而后验证第4个和第5个数值对都与前3个相符。验证到第6个数值对时，发现与前3个数值对解算出的系数不符。因而接收方知晓此时开始了下3个明文数值的解算。往后读取3个数值对进行解算，获得新的3个明文数值。在向后验证直到最后一个数值对，均与新解算出的系数相符。至此完成明文数据的加密传输。

窃听者即使窃听到10组数值对，也不会造成明文泄露。根据10组数值对{(12,249567),(2,67),(6,7971),(7,17067),(23,6439003),(3,958),(5,10004),(16,3152132),(11,486182),(9,179176)}。窃听者不知道有几个单项式的系数非0，也不知晓单项式的最高次数，因而完全无法反向推出多项式的系数。使用有限的样本数据建立的多项式拟合，存在误差，且有无数个多项式拟合结果，因而窃听者无法获得明文数值。

以上的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (4)

1.一种密文不唯一的数据加密传输方法，其特征在于，

包括：

约定秘钥：

发送方和接收方约定秘钥，所述秘钥的形式为：f(x)= ∑ai*x^i，i∈[0,N]，其中取值非0的ai的数量记为n；

加密数据：

发送方将n个明文数值赋值给n个取值非0的ai；

生成n+m组数值对(x,f(x))，将n+m组数值对(x,f(x))作为密文发送给接收方，其中m为验证裕量，m≥0；

解密数据：

接收方收到n+m组数值对(x,f(x))后，使用其中的n组数值对解出n个非0的ai的值；

使用剩余m组数值对验证ai的值；

若验证符合，则成功接收到n个明文数值，向发送方发送接收成功标识，若验证不符合，则向发送方发送接收失败标识；

接收方超时未收到接收成功标识或者收到了接受失败标识，则重新发送n个明文字节，若预设时长内收到接收成功标识，则发送下n个明文字节的密文。

2.根据权利要求1所述的一种密文不唯一的数据加密传输方法，其特征在于，

发送方和接收方约定秘钥的方法包括：

发送方和接收方约定N；

发送方生成ai的值，其中取值非0的ai的数量记为n；

发送方生成N+m组数值对(x,f(x))发送给接收方；

接收方通过N+m组数值对推算出ai的值，进而获得非0的ai的数量n的值，以及对应的i值。

3.根据权利要求1或2所述的一种密文不唯一的数据加密传输方法，其特征在于，

发送方连续发送k*n个明文数值的密文，具体包括：

发送方为每n个明文数值生成相应的密文，所述密文为n+m组数值对(x,f(x))，k*n个明文数值对应k*(n+m)组数值对；

将k*(n+m)组数值对依次发送给接收方；

接收方使用n组数值对解出n个非0的ai的值，获得对应n个明文数值；

依次验证后续若干个数值对，直到出现与解出的n个非0的ai的值不符的数值对；

从不符的数值对开始读取n个数值对，用于求解下n个明文数值，直到获得全部明文数值，发送接收成功标识；

若存在数值对与前后n组数值对均不符，则发送接收失败标识。

4.根据权利要求1或2所述的一种密文不唯一的数据加密传输方法，其特征在于，

重新发送n个明文字节的方法包括：

将n个明文数值赋值给n个取值非0的ai；

重新生成生成n+m组数值对(x,f(x))，将n+m组数值对(x,f(x))作为密文发送给接收方。

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