CN116232762B - 一种基于量子密钥的加密数据传输方法 - Google Patents

一种基于量子密钥的加密数据传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于量子密钥的加密数据传输方法，属于数据加密领域。其中，加密数据传输方法包括：获取待加密数据进行初始加密处理得到初始加密数据；建立发送端、中转端与接收端的传输联系；根据所述初始加密数据进行验证处理得到中转加密数据；利用所述中转加密数据完成加密数据传输处理。发明提供一种基于量子密钥的加密数据传输方法设置中转端，在中转端内对量子密钥进行验证，保证量子密钥的合格性有效防止量子密钥不合格对数据传输准确性的影响，并且采用标签标记不破坏数据的同时对传输数据进行验证，有效避免数据传输过程中数据泄露对数据准确性的影响。

Description

一种基于量子密钥的加密数据传输方法
技术领域
本发明属于数据加密领域，尤其是一种基于量子密钥的加密数据传输方法。
背景技术
如今随着信息时代的发展，信息交互安全也越来越受到人们的关注，近年来，量子密码通信体制得到了国际学术界、科技界以及国家战略层面的广泛关注量子密码通信结合了量子物理原理和现代通信技术，量子密码通信由物理原理保障异地密钥协商过程和结果的安全性，可以实现不依赖算法复杂度的保密通信。避免密钥不合格对数据加密的影响或者数据传输过程中数据的泄露，在通过量子随机数对传输数据进行加密时，既需要量子密钥对数据进行加密，又需要对量子密钥的安全性进行验证，因此，需一种对量子密钥验证并对传输数据准确性验证的加密数据传输方法。
发明内容
发明目的：提供一种基于量子密钥的加密数据传输方法，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种基于量子密钥的加密数据传输方法，包括：
S1、获取待加密数据进行初始加密处理得到初始加密数据；
S2、建立发送端、中转端与接收端的传输联系；
S3、根据所述初始加密数据进行验证处理得到中转加密数据；
S4、利用所述中转加密数据完成加密数据传输处理。
进一步的，所述获取待加密数据进行初始加密处理得到初始加密数据包括：
S1-1、利用量子随机数发生器得到初始量子随机数；
S1-2、利用所述待加密数据的字节长度得到量子随机数标准长度n；
S1-3、利用所述量子随机数标准长度n对初始量子随机数进行分割处理得到量子随机数；
S1-4、利用所述量子随机数作为量子密钥；
S1-5、利用所述量子密钥对待加密数据进行初始加密处理得到初始加密数据；
其中，所述初始量子随机数的字节长度大于所述待加密数据的字节长度。
进一步的，所述建立发送端、中转端与接收端的传输联系包括：
所述发送端与中转端建立双向数据传输作为第一传输联系；
所述中转端与接收端建立双向数据传输作为第二传输联系；
利用所述第一传输联系和第二传输联系作为传输联系。
进一步的，所述根据所述初始加密数据进行验证处理得到中转加密数据包括：
根据所述初始加密数据进行验证处理得到验证结果；
根据所述验证结果利用所述传输联系中的第一传输联系在中转端内得到中转加密数据。
进一步的，所述根据所述初始加密数据进行验证处理得到验证结果包括：
利用初始加密数据的字节长度信息作为第一标签；
利用待加密数据的字节长度信息作为第二标签；
判断所述第一标签与第二标签是否相同，若是，所述验证结果为成功，否则，验证结果为不成功。
进一步的，所述根据所述验证结果利用所述传输联系中的第一传输联系在中转端内得到中转加密数据包括：
判断所述验证结果是否为成功，若是，则利用初始加密数据作为中转加密数据，否则，利用验证结果为不成功时对应待加密数据的字节长度进行扩张处理得到迭代量子随机数标准长度n1；
利用所述迭代量子随机数标准长度n1作为当前量子随机数标准长度n返回S1-3；
其中，扩张处理为n1=n+1，n为量子随机数标准长度，n1为迭代量子随机数标准长度。
进一步的，所述利用所述中转加密数据完成加密数据传输处理包括：
S4-1、根据所述中转加密数据利用所述传输联系中的第二传输联系在接收端内得到待传输加密数据；
S4-2、根据所述待传输加密数据得到待解密数据列表；
S4-3、根据所述待解密数据列表进行解密处理得到传输数据。
进一步的，根据所述加密数据利用所述传输联系中的第二传输联系得到待传输加密数据包括：
S4-1-1、获取所述中转加密数据的字节长度信息作为第三标签；
S4-1-2、获取所述中转加密数据对应的量子密钥的字节长度信息；
S4-1-3、根据所述中转加密数据的字节长度信息与所述中转加密数据对应的量子密钥的字节长度信息得到动态标签生成算法；
S4-1-4、根据所述第三标签对应的中转加密数据基于动态标签生成算法在接收端内得到标签信息为第四标签的加密数据作为待传输加密数据；
其中，所述动态标签生成算法如下：X=YZ
X为加密数据的第四标签，Y为所述加密数据的字节长度，Z为所述加密数据对应的量子密钥的字节长度。
进一步的，所述根据所述待传输加密数据得到待解密数据列表包括：
当所述待传输加密数据的标签信息中只存在第三标签时，所述待传输加密数据为第一状态；
当所述待传输加密数据的标签信息中只存在第四标签时，所述待传输加密数据为第二状态；
当所述待传输加密数据的标签信息中存在第三标签和第四标签时，所述待传输加密数据为第三状态；
根据所述第一状态、第二状态和第三状态作为所述待传输加密数据的状态信息；
根据所述待传输加密数据的状态信息得到待解密数据列表。
进一步的，所述根据所述待传输加密数据的状态信息得到待解密数据列表包括：
当所述待传输加密数据的状态信息为第一状态时，返回S4-1-1；
当所述待传输加密数据的状态信息为第二状态时，保存待传输加密数据到待解密数据列表；
当所述待传输加密数据的状态信息为第三状态时，放弃所述待传输加密数据。
有益效果：（1）本发明提供一种基于量子密钥的加密数据传输方法设置中转端，在中转端内对量子密钥进行验证，若验证合格使用该量子密钥加密数据，若验证不合格增强量子密钥的复杂程度直至找到复杂程度适合数据的量子密钥对数据进行加密处理，通过迭代步骤，在发现问题的同时，提供解决问题的方案，提升了保密性，保证了待传输数据的高安全性，保证量子密钥的合格性有效防止量子密钥不合格对数据传输准确性的影响，且利用传输数据字节长度信息作为量子密钥的标签对量子密钥的合格性进行验证，提高数据验证的效率。
（2）本发明采用标签标记不破坏数据的同时对传输数据进行验证，先利用数据字节长度作为标签对量子密钥的合格性进行验证，再利用数据字节长度和量子密钥长度对数据传输的准确性进行验证，动态标签信息相互独立避免相互影响，利用动态标签完成数据完整性的验证克服了现有使用单一标签信息的验证方法，有效避免数据传输过程中数据泄露对数据准确性的影响。
附图说明
图1是本发明一种基于量子密钥的加密数据传输方法的流程图。
图2是本发明一种基于量子密钥的加密数据传输方法的验证流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
如图1至图2所示，一种基于量子密钥的加密数据传输方法，包括：
S1、获取待加密数据进行初始加密处理得到初始加密数据；
S2、建立发送端、中转端与接收端的传输联系；
S3、根据所述初始加密数据进行验证处理得到中转加密数据；
S4、利用所述中转加密数据完成加密数据传输处理。
步骤S1具体包括：
S1-1、利用量子随机数发生器得到初始量子随机数；
S1-2、利用所述待加密数据的字节长度得到量子随机数标准长度n；
S1-3、利用所述量子随机数标准长度n对初始量子随机数进行分割处理得到量子随机数；
S1-4、利用所述量子随机数作为量子密钥；
S1-5、利用所述量子密钥对待加密数据进行初始加密处理得到初始加密数据；
其中，所述初始量子随机数的字节长度大于所述待加密数据的字节长度。
步骤S2具体包括：
S2-1、所述发送端与中转端建立双向数据传输作为第一传输联系；
S2-2、所述中转端与接收端建立双向数据传输作为第二传输联系；
S2-3、利用所述第一传输联系和第二传输联系作为传输联系。
步骤S3具体包括：
S3-1、根据所述初始加密数据进行验证处理得到验证结果；
S3-2、根据所述验证结果利用所述传输联系中的第一传输联系在中转端内得到中转加密数据。
步骤S3-1具体包括：
S3-1-1、利用初始加密数据的字节长度信息作为第一标签；
S3-1-2、利用待加密数据的字节长度信息作为第二标签；
S3-1-3、判断所述第一标签与第二标签是否相同，若是，所述验证结果为成功，否则，验证结果为不成功。
步骤S3-2具体包括：
S3-2-1、判断所述验证结果是否为成功，若是，则利用初始加密数据作为中转加密数据，否则，利用验证结果为不成功时对应待加密数据的字节长度进行扩张处理得到迭代量子随机数标准长度；
S3-2-2、利用所述迭代量子随机数标准长度n1作为当前量子随机数标准长度n返回S1-3；
其中，扩张处理为n1=n+1，n为量子随机数标准长度，n1为迭代量子随机数标准长度n1。
在本实施例中，在中转端内利用初始加密数据的标签信息对加密处理过程中的量子密钥合格性进行验证，若初始加密数据的字节长度信息与待加密数据的字节长度信息相同，则说明加密过程的量子密钥合格，否则密钥不合格。已知量子随机数的标准长度越长分割处理得到的量子随机数的字节长度越长，根据量子随机数得到的量子密钥的复杂度越高，在密钥不合格的情况下，通过对量子随机数标准长度的加长从而提高量子密钥的复杂程度。中转端对初始加密数据对应的量子密钥进行验证，将验证结果反馈至发送端，发送端根据验证结果对量子密钥进行保留或者替换处理。
步骤S4具体包括：
S4-1、根据所述中转加密数据利用所述传输联系中的第二传输联系在接收端内得到待传输加密数据；
S4-2、根据所述待传输加密数据得到待解密数据列表；
S4-3、根据所述待解密数据列表进行解密处理得到传输数据。
在本实施例中，通过待传输加密数据的字节长度信息和待传输加密数据对应的密钥的字节长度信息对待传输加密数据进行筛选，保留合格的待传输加密数据到待解密数据列表，再对待解密数据列表中的数据进行解密处理得到传输数据，至此完成加密数据的传输处理。
步骤S4-1具体包括：
S4-1-1、获取所述中转加密数据的字节长度信息作为第三标签；
S4-1-2、获取所述中转加密数据对应的量子密钥的字节长度信息；
S4-1-3、根据所述中转加密数据的字节长度信息与所述中转加密数据对应的量子密钥的字节长度信息得到动态标签生成算法；
S4-1-4、根据所述第三标签对应的中转加密数据基于动态标签生成算法在接收端内得到标签信息为第四标签的加密数据作为待传输加密数据；
其中，所述动态标签生成算法如下：X=YZ
X为加密数据的第四标签，Y为所述加密数据的字节长度，Z为所述加密数据对应的量子密钥的字节长度。
在本实施例中，中转端将中转加密数据发送至接收端，在接收端内将以中转加密数据的字节长度信息作为加密数据的第三标签转换为以中转加密数据的字节长度信息和对应的密钥的字节长度的第四标签，利用第三标签和第四标签在接收端内对数据的完整性进行验证处理，保证数据传输的准确性。
步骤S4-3具体包括：
S4-3-1、当所述待传输加密数据的标签信息中只存在第三标签时，所述待传输加密数据为第一状态；
S4-3-2、当所述待传输加密数据的标签信息中只存在第四标签时，所述待传输加密数据为第二状态；
S4-3-3、当所述待传输加密数据的标签信息中存在第三标签和第四标签时，所述待传输加密数据为第三状态；
S4-3-4、根据所述第一状态、第二状态和第三状态作为所述待传输加密数据的状态信息；
S4-3-5、根据所述待传输加密数据的状态信息得到待解密数据列表。
步骤S4-3-5具体包括：
S4-3-5-1、当所述待传输加密数据的状态信息为第一状态时，返回S4-1-1；
S4-3-5-2、当所述待传输加密数据的状态信息为第二状态时，保存待传输加密数据到待解密数据列表；
S4-3-5-3、当所述待传输加密数据的状态信息为第三状态时，放弃所述待传输加密数据。
在本实施例中，对待传输加密数据的标签信息进行检查，若所述待传输加密数据的标签信息中存在第三标签时，则说明“加密数据转换为待传输加密数据”失败，其中所述待传输加密数据的标签信息中只存在第三标签，则所述待传输加密数据没有经过转换，则返回到S4-1-1步骤参与数据的转换；所述待传输加密数据的标签信息中存在第三标签和第四标签，则所述待传输加密数据转换失败，此时待传输加密数据的标签信息不完整，放弃所述待传输加密数据。
通过上述标签信息的检查对加密数据的完整性以及加密数据和其量子密钥对应性的进行验证，保证数据传输的准确性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于量子密钥的加密数据传输方法，其特征在于，包括：
S1、获取待加密数据进行初始加密处理得到初始加密数据；
S1-1、利用量子随机数发生器得到初始量子随机数；
S1-2、利用所述待加密数据的字节长度得到量子随机数标准长度n；
S1-3、利用所述量子随机数标准长度n对初始量子随机数进行分割处理得到量子随机数；
S1-4、利用所述量子随机数作为量子密钥；
S1-5、利用所述量子密钥对待加密数据进行初始加密处理得到初始加密数据；
其中，所述初始量子随机数的字节长度大于所述待加密数据的字节长度；
S2、建立发送端、中转端与接收端的传输联系；
S2-1、所述发送端与中转端建立双向数据传输作为第一传输联系；
S2-2、所述中转端与接收端建立双向数据传输作为第二传输联系；
S2-3、利用所述第一传输联系和第二传输联系作为传输联系；
S3、根据所述初始加密数据进行验证处理得到中转加密数据；
S3-1、根据所述初始加密数据进行验证处理得到验证结果；
S3-1-1、利用初始加密数据的字节长度信息作为第一标签；
S3-1-2、利用待加密数据的字节长度信息作为第二标签；
S3-1-3、判断所述第一标签与第二标签是否相同，若是，所述验证结果为成功，否则，验证结果为不成功；
S3-2、根据所述验证结果利用所述传输联系中的第一传输联系在中转端内得到中转加密数据；
S3-2-1、判断所述验证结果是否为成功，若是，则利用初始加密数据作为中转加密数据，否则，利用验证结果为不成功时对应待加密数据的字节长度进行扩张处理得到迭代量子随机数标准长度n1；
S3-2-2、利用所述迭代量子随机数标准长度n1作为当前量子随机数标准长度n返回S1-3；
其中，扩张处理为n1=n+1，n为量子随机数标准长度，n1为迭代量子随机数标准长度；
S4、利用所述中转加密数据完成加密数据传输处理；
S4-1、根据所述中转加密数据利用所述传输联系中的第二传输联系在接收端内得到待传输加密数据；
S4-1-1、获取所述中转加密数据的字节长度信息作为第三标签；
S4-1-2、获取所述中转加密数据对应的量子密钥的字节长度信息；
S4-1-3、根据所述中转加密数据的字节长度信息与所述中转加密数据对应的量子密钥的字节长度信息得到动态标签生成算法；
S4-1-4、根据所述第三标签对应的中转加密数据基于动态标签生成算法在接收端内得到标签信息为第四标签的加密数据作为待传输加密数据；
其中，所述动态标签生成算法如下：X=YZ
X为加密数据的第四标签，Y为所述加密数据的字节长度，Z为所述加密数据对应的量子密钥的字节长度；
S4-2、根据所述待传输加密数据得到待解密数据列表；
S4-3、根据所述待解密数据列表进行解密处理得到传输数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于量子密钥的加密数据传输方法，其特征在于，所述根据所述待传输加密数据得到待解密数据列表包括：
当所述待传输加密数据的标签信息中只存在第三标签时，所述待传输加密数据为第一状态；
当所述待传输加密数据的标签信息中只存在第四标签时，所述待传输加密数据为第二状态；
当所述待传输加密数据的标签信息中存在第三标签和第四标签时，所述待传输加密数据为第三状态；
根据所述第一状态、第二状态和第三状态作为所述待传输加密数据的状态信息；
根据所述待传输加密数据的状态信息得到待解密数据列表。
3.根据权利要求2所述的一种基于量子密钥的加密数据传输方法，其特征在于，所述根据所述待传输加密数据的状态信息得到待解密数
据列表包括：
当所述待传输加密数据的状态信息为第一状态时，返回S4-1-1；
当所述待传输加密数据的状态信息为第二状态时，保存待传输加密数据到待解密数据列表；
当所述待传输加密数据的状态信息为第三状态时，放弃所述待传输加密数据。
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