CN116015620B - 一种卫星影像数据加密和解密方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种卫星影像数据加密和解密方法和系统。其中，方法包括：所述加密过程包括：设置加密密钥；设置加密次数；将卫星影像数据按字节拆分，以预定义数的字节为一个数据段，将所述卫星影像数据组成数据段格式的新数据；应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密，得到密文；所述解密过程包括：设置解密密钥；设置解密次数；应用所述解密密钥和解密次数，使用解密方法将所述密文循环解密，得到明文。本发明提出的方案，对卫星影像数据进行分段加密，并设置了加密次数和密钥，从而增加了数据的加密等级，提高了数据的安全性。

Description

一种卫星影像数据加密和解密方法和系统

技术领域

本发明属于影像数据加密领域，尤其涉及一种卫星影像数据加密和解密方法和系统。

背景技术

SM4算法是一种分组加密算法，运算速度快，但是安全性较低，算法本身的安全性和机密性得不到切实的保障。

数据存储存在如下问题：

1)数据的明文泄漏：卫星影像数据采用明文存储在存储介质上，在使用数据时，会有数据泄漏的风险。

2)外部窃取：黑客可能通过各种攻击手段，发动数据攻击窃取敏感数据。

3)密钥安全：如果密钥泄漏，会导致数据泄漏，密钥丢失，会导致数据不会再被解密。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种卫星影像数据加密和解密方法的技术方案，以解决上述技术问题。

本发明第一方面公开了一种卫星影像数据加密和解密方法，所述方法包括：

加密过程和解密过程；

所述加密过程包括：

步骤S11、设置加密密钥；

步骤S12、设置加密次数；

步骤S13、将卫星影像数据按字节拆分，以预定义数的字节为一个数据段，将所述卫星影像数据组成数据段格式的新数据；

步骤S14、应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密，得到密文；

所述解密过程包括：

步骤S21、设置解密密钥；

步骤S22、设置解密次数；

步骤S23、应用所述解密密钥和解密次数，使用解密方法将所述密文循环解密，得到明文。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S11中，所述加密密钥为16字节，即MK＝(MK₀，MK₁，…MK₁₅)，其中，MK_i为字节，i＝0，1，…，15，MK为加密密钥。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S12中，所述加密次数为8字节，即RK＝(RK₀，RK₁，…RK₇)，其中，RK_j为字节，j＝0，1，…，7，RK加密次数。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S13中，所述数据段格式的新数据为X＝(X₀，X₁，…，X_n)，其中，X_i为16字节，i＝0,1,…，n，当X_n小于16字节时，从X_n-1中取出16-X_n个字节，补足到X_n中，使X_n长度为16字节，组成数据段格式的新数据。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S4中，所述应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密的方法包括：

当j>＝i时，从X₀开始依次对所述数据段格式的新数据进行加密，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_n-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_n次加密；

当j<i时，从X₀开始依次对所述数据段格式的新数据进行加密，直到j＝i时，加密次数从RK₀开始循环使用，即对X_i使用MK进行RK_k次加密，i>j，k＝i mod 8，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_k-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_k次加密。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S21中，所述解密密钥与所述加密密钥相同。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S22中，所述解密次数与所述加密次数相同。

本发明第二方面公开了一种卫星影像数据加密和解密系统，所述系统包括：

第一加密处理模块，被配置为，设置加密密钥；

第二加密处理模块，被配置为，设置加密次数；

第三加密处理模块，被配置为，将卫星影像数据按字节拆分，以预定义数的字节为一个数据段，将所述卫星影像数据组成数据段格式的新数据；

第四加密处理模块，被配置为，应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密，得到密文；

第一解密处理模块，被配置为，设置解密密钥；

第二解密处理模块，被配置为，设置解密次数；

第三解密处理模块，被配置为，应用所述解密密钥和解密次数，使用解密方法将所述密文循环解密，得到密文。

根据本发明第二方面的系统，所述第一加密处理模块，被配置为，所述加密密钥为16字节，即MK＝(MK₀，MK₁，…MK₁₅)，其中，MK_i为字节，i＝0，1，…，15，MK为加密密钥。

根据本发明第二方面的系统，所述第二加密处理模块，被配置为，所述加密次数为8字节，即RK＝(RK₀，RK₁，…RK₇)，其中，RK_j为字节，j＝0，1，…，7，RK加密次数。

根据本发明第二方面的系统，所述第三加密处理模块，被配置为，所述数据段格式的新数据为X＝(X₀，X₁，…，X_n)，其中，X_i为16字节，i＝0,1,…，n，当X_n小于16字节时，从X_n-1中取出16-X_n个字节，补足到X_n中，使X_n长度为16字节，组成数据段格式的新数据。

根据本发明第二方面的系统，所述第四加密处理模块，被配置为，所述应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密包括：

当j>＝i时，从X₀开始依次对所述数据段格式的新数据进行加密，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_n-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_n次加密；

当j<i时，从X₀开始依次对所述数据段格式的新数据进行加密，直到j＝i时，加密次数从RK₀开始循环使用，即对X_i使用MK进行RK_k次加密，i>j，k＝i mod 8，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_k-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_k次加密。

根据本发明第二方面的系统，所述第一解密处理模块，被配置为，所述解密密钥与所述加密密钥相同。

根据本发明第二方面的系统，所述第二解密处理模块，被配置为，所述解密次数与所述加密次数相同。

本发明第三方面公开了一种电子设备。电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本公开第一方面中任一项的一种卫星影像数据加密和解密方法中的步骤。

本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本公开第一方面中任一项的一种卫星影像数据加密和解密方法中的步骤。

本发明提出的方案，对卫星影像数据进行分段加密，并设置了加密次数和密钥，从而增加了数据的加密等级，提高了数据的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为根据本发明实施例的一种卫星影像数据加密和解密过程的流程图；

图2为根据本发明实施例的一种卫星影像数据解密过程的流程图；

图3为根据本发明实施例的卫星影像数据加密和解密过程的详细流程图；

图4为根据本发明实施例的卫星影像数据解密过程的详细流程图；

图5为根据本发明实施例的一种卫星影像数据加密和解密系统的结构图；

图6为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例只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。

本发明第一方面公开了一种卫星影像数据加密和解密方法。所述方法包括：

加密过程和解密过程；

如图1和图3所述加密过程包括：

步骤S11、设置加密密钥；

步骤S12、设置加密次数；

步骤S13、将卫星影像数据按字节拆分，以预定义数的字节为一个数据段，将所述卫星影像数据组成数据段格式的新数据；

步骤S14、应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密，得到密文；

如图2和图4所述解密过程包括：

步骤S21、设置解密密钥；

步骤S22、设置解密次数；

步骤S23、应用所述解密密钥和解密次数，使用解密方法将所述密文循环解密，得到明文。

在步骤S11，设置加密密钥。

在一些实施例中，在所述步骤S11中，所述加密密钥为16字节，即MK＝(MK₀，MK₁，…MK₁₅)，其中，MK_i为字节，i＝0，1，…，15，MK为加密密钥。

在步骤S12，设置加密次数。

在一些实施例中，在所述步骤S12中，所述加密次数为8字节，即RK＝(RK₀，RK₁，…RK₇)，其中，RK_j为字节，j＝0，1，…，7，RK加密次数。

在步骤S13，将卫星影像数据按字节拆分，以预定义数的字节为一个数据段，将所述卫星影像数据组成数据段格式的新数据。

在一些实施例中，在所述步骤S13中，所述数据段格式的新数据为X＝(X₀，X₁，…，X_n)，其中，X_i为16字节，i＝0,1,…，n，当X_n小于16字节时，从X_n-1中取出16-X_n个字节，补足到X_n中，使X_n长度为16字节，组成数据段格式的新数据。

在步骤S14，应用所述加密密钥和加密次数，使用SM4加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密，得到密文Y＝(Y₀，Y₁，…，Y_n),其中Y_i＝(i＝0,1,…，n)为16字节。

在一些实施例中，在所述步骤S14中，所述应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密的方法包括：

当j>＝i时，从X₀依次对所述数据段格式的新数据进行加密，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_n-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_n次加密；

当j<i时，从X₀依次对所述数据段格式的新数据进行加密，直到j＝i时，加密次数从RK₀开始循环使用，即对X_i使用MK进行RK_k次加密，i>j，k＝i mod 8，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_k-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_k次加密。

在步骤S21，设置解密密钥。

在一些实施例中，在所述步骤S21中，所述解密密钥与所述加密密钥相同。

在步骤S22，设置解密次数。

在一些实施例中，在所述步骤S22中，所述解密次数与所述加密次数相同。

在步骤S23，应用所述解密密钥和解密次数，使用SM4解密方法将所述密文循环解密，得到明文X＝(X₀，X₁，…，X_n)，其中X_i＝(i＝0,1,…，n)为16字节。

具体的，应用所述解密密钥和解密次数，使用SM4解密方法将所述密文循环解密，得到明文的方法包括：

当j>＝i时，从Y₀依次对明文进行解密，到Y_n-1时,先对Y_n使用MK进行YK_n-1次解密，再对Y_n-1使用MK进行RK_n次解密

当j<i时，从Y₀依次对明文进行解密，直到j＝i时，解密次数从RK₀开始循环使用，即对Y_i(i>j)使用MK进行RK_k(k＝i mod 8)次解密，到Y_n-1时,先对Y_n使用MK进行RK_k-1次解密，再对Y_n-1使用MK进行RK_k次解密。

综上，本发明提出的方案能够，对卫星影像数据进行分段加密，并设置了加密次数和密钥，从而增加了数据的加密等级，提高了数据的安全性。

本发明第二方面公开了一种卫星影像数据加密和解密系统。图5为根据本发明实施例的一种卫星影像数据加密和解密系统的结构图；如图5所示，所述系统100包括：

第一加密处理模块101，被配置为，设置加密密钥；

第二加密处理模块102，被配置为，设置加密次数；

第三加密处理模块103，被配置为，将卫星影像数据按字节拆分，以预定义数的字节为一个数据段，将所述卫星影像数据组成数据段格式的新数据；

第四加密处理模块104，被配置为，应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密，得到密文；

第一解密处理模块105，被配置为，设置解密密钥；

第二解密处理模块105，被配置为，设置解密次数；

第三解密处理模块107，被配置为，应用所述解密密钥和解密次数，使用解密方法将所述密文循环解密，得到密文。

根据本发明第二方面的系统，所述第一加密处理模块，被配置为，所述加密密钥为16字节，即MK＝(MK₀，MK₁，…MK₁₅)，其中，MK_i为字节，i＝0，1，…，15，MK为加密密钥。

根据本发明第二方面的系统，所述第二加密处理模块，被配置为，所述加密次数为8字节，即RK＝(RK₀，RK₁，…RK₇)，其中，RK_j为字节，j＝0，1，…，7，RK加密次数。

根据本发明第二方面的系统，所述第三加密处理模块，被配置为，所述数据段格式的新数据为X＝(X₀，X₁，…，X_n)，其中，X_i为16字节，i＝0,1,…，n，当X_n小于16字节时，从X_n-1中取出16-X_n个字节，补足到X_n中，使X_n长度为16字节，组成数据段格式的新数据。

根据本发明第二方面的系统，所述第四加密处理模块，被配置为，所述应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密包括：

当j>＝i时，从X₀开始依次对所述数据段格式的新数据进行加密，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_n-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_n次加密；

当j<i时，从X₀开始依次对所述数据段格式的新数据进行加密，直到j＝i时，加密次数从RK₀开始循环使用，即对X_i使用MK进行RK_k次加密，i>j，k＝i mod 8，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_k-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_k次加密。

根据本发明第二方面的系统，所述第一解密处理模块，被配置为，所述解密密钥与所述加密密钥相同。

根据本发明第二方面的系统，所述第二解密处理模块，被配置为，所述解密次数与所述加密次数相同。

本发明第三方面公开了一种电子设备。电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本发明公开第一方面中任一项的一种卫星影像数据加密和解密方法中的步骤。

图6为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图，如图6所示，电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、近场通信(NFC)或其他技术实现。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本公开的技术方案相关的部分的结构图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本发明公开第一方面中任一项的一种卫星影像数据加密和解密方法中的步骤中的步骤。

请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种卫星影像数据加密和解密方法，其特征在于，所述方法包括：加密过程和解密过程；

所述加密过程包括：

步骤S11、设置加密密钥；

步骤S12、设置加密次数；

步骤S13、将卫星影像数据按字节拆分，以预定义数的字节为一个数据段，将所述卫星影像数据组成数据段格式的新数据；

步骤S14、应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密，得到密文；

所述解密过程包括：

步骤S21、设置解密密钥；

步骤S22、设置解密次数；

步骤S23、应用所述解密密钥和解密次数，使用解密方法将所述密文循环解密，得到明文；

在所述步骤S11中，所述加密密钥为16字节，即MK=（MK₀，MK₁，…MK₁₅），其中，MK_i为字节，i=0，1，…，15，MK为加密密钥；

在所述步骤S12中，所述加密次数为8字节，即RK=（RK₀，RK₁，…RK₇），其中，RK_j为字节，j=0，1，…，7，RK加密次数；

在所述步骤S13中，所述数据段格式的新数据为X=（X₀，X₁，…，X_n），其中，X_i 为16字节，i=0,1,…，n，当X_n小于16字节时，从X_n-1中取出16-X_n个字节，补足到X_n中，使X_n长度为16字节，组成数据段格式的新数据；

在所述步骤S14中，所述应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密的方法包括：

当j>=i时，从X₀开始依次对所述数据段格式的新数据进行加密，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_n-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_n次加密；

当j<i时，从X₀开始依次对所述数据段格式的新数据进行加密，直到j=i时，加密次数从RK₀开始循环使用，即对X_i使用MK进行RK_k次加密，i>j ，

k=i mod 8，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_k-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_k次加密。

2.根据权利要求1所述的一种卫星影像数据加密和解密方法，其特征在于，在所述步骤S21中，所述解密密钥与所述加密密钥相同。

3.根据权利要求2所述的一种卫星影像数据加密和解密方法，其特征在于，在所述步骤S22中，所述解密次数与所述加密次数相同。

4.一种用于卫星影像数据加密和解密系统，其特征在于，所述系统包括：

第一加密处理模块，被配置为，设置加密密钥；

第二加密处理模块，被配置为，设置加密次数；

第三加密处理模块，被配置为，将卫星影像数据按字节拆分，以预定义数的字节为一个数据段，将所述卫星影像数据组成数据段格式的新数据；

第四加密处理模块，被配置为，应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密，得到密文；

所述第一加密处理模块，被配置为，所述加密密钥为16字节，即MK=（MK₀，MK₁，…MK₁₅），其中，MK_i为字节，i=0，1，…，15，MK为加密密钥；

所述第二加密处理模块，被配置为，所述加密次数为8字节，即RK=（RK₀，RK₁，…RK₇），其中，RK_j为字节，j=0，1，…，7，RK加密次数；

所述第三加密处理模块，被配置为，所述数据段格式的新数据为X=（X₀，X₁，…，X_n），其中，X_i 为16字节，i=0,1,…，n，当X_n小于16字节时，从X_n-1中取出16-X_n个字节，补足到X_n中，使X_n长度为16字节，组成数据段格式的新数据；

所述第四加密处理模块，被配置为，所述应用所述加密密钥和加密次数，使用加密方法将所述数据段格式的新数据按所述数据段循环加密包括：

当j>=i时，从X₀开始依次对所述数据段格式的新数据进行加密，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_n-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_n次加密；

当j<i时，从X₀开始依次对所述数据段格式的新数据进行加密，直到j=i时，加密次数从RK₀开始循环使用，即对X_i使用MK进行RK_k次加密，i>j ，

k=i mod 8，到X_n-1时,先对X_n使用MK进行RK_k-1次加密，再对X_n-1使用MK进行RK_k次加密；

第一解密处理模块，被配置为，设置解密密钥；

第二解密处理模块，被配置为，设置解密次数；

第三解密处理模块，被配置为，应用所述解密密钥和解密次数，使用解密方法将所述密文循环解密，得到明文。

5.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1至3中任一项所述的一种卫星影像数据加密和解密方法中的步骤。

6.一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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至3中任一项所述的一种卫星影像数据加密和解密方法中的步骤。