CN116669023B - 一种基于混沌系统的数据加密方法及系统 - Google Patents
一种基于混沌系统的数据加密方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116669023B CN116669023B CN202310930274.XA CN202310930274A CN116669023B CN 116669023 B CN116669023 B CN 116669023B CN 202310930274 A CN202310930274 A CN 202310930274A CN 116669023 B CN116669023 B CN 116669023B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- sequence
- chaotic
- encryption
- base station
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 title claims abstract description 155
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 115
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims abstract description 71
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 68
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 21
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
- H04W12/03—Protecting confidentiality, e.g. by encryption
- H04W12/033—Protecting confidentiality, e.g. by encryption of the user plane, e.g. user's traffic
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/001—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using chaotic signals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于混沌系统的数据加密方法及系统，加密方法包括：基站获取任一数据端节点的数据明文和加密请求，并根据加密请求标记发送端节点和接收端节点；基站在预设数据分割方法队列中随机选取一种数据分割方法对数据明文进行分割拆分，获得若干个数据块；基于Hilbert置乱算法对若干个数据块进行置乱处理，得到置乱数据；基于扩散算法对置乱数据进行扩散处理，得到初始加密数据；基于序列生成器生成混沌序列，基于混沌序列对初始加密数据进行循环数据加密，得到数据密文；基站将数据密文和混沌序列发送到接收端节点。通过将明文数据分割后分别插入在混沌序列中，提高数据加密的可靠性，降低数据密文被破解的风险。
Description
技术领域
本发明主要涉及数据加密技术领域，具体涉及一种基于混沌系统的数据加密方法及系统。
背景技术
随着计算机技术的发展，网络数据传输可以实现高效快捷的信息交流，而对于重要信息的网络数据传输，需要对信息数据进行加密，避免信息泄露。
混沌系统是一种复杂的运动系统，基于系统的微小变化可以产生看似随机的行为，现有的加密方法通过根据混沌系统生成序列，对信息数据的部分或全部进行掩码计算，掩盖明文数据的部分或全部数据，一般适用在图像数据加密的运算过程中，对于普通文本数据加密，一般在数据明文的特定位置插入混沌序列进行加密，但是这种加密方式的可靠性低，数据密文容易被拆解。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于混沌系统的数据加密方法及混沌加密系统，所述数据加密方法通过随机选取数据分割方法，将数据明文分割为若干个数据块，根据选取的数据分割法在所述混沌序列中确定对应数据块的插入符位置，将若干个数据块依次插入在混沌序列中，提高数据加密的可靠性，降低数据密文被破解的风险。
本发明提供了一种基于混沌系统的数据加密方法，所述混沌系统包括序列生成器、基站和若干个数据端节点，所述基站与所述数据端节点之间信号连接，所述加密方法包括：
S11：基站获取任一的数据端节点的数据明文和加密请求，并根据所述加密请求在若干个数据端节点中标记发送端节点和接收端节点；
S12：基站在预设数据分割方法队列中随机选取一种数据分割方法，基于所述数据分割方法对数据明文进行分割拆分，获得若干个数据块；
S13：基于Hilbert置乱算法对若干个数据块进行置乱处理，得到置乱数据；
S14：基于扩散算法对所述置乱数据进行扩散处理，得到初始加密数据；
S15：基于序列生成器生成混沌序列，基于所述混沌序列对所述初始加密数据进行循环数据加密，得到数据密文；
所述基于序列生成器生成混沌序列包括：根据所述数据分割方法在所述数据分割方法队列的排列位置，标记所述混沌序列中的插入符；
将所述混沌序列右移一个字符位，将所述插入符设置在所述混沌序列的首位并设置为标记符；
S16：基站将所述数据密文和所述混沌序列发送到所述接收端节点。
进一步的，所述基站获取任一所述数据端节点的数据明文和加密请求，并根据所述加密请求在若干个数据端节点中标记发送端节点和接收端节点包括：
所述加密请求中包括接收所述数据明文的数据端节点，所述基站标记发送所述数据明文的数据端节点为发送端节点，并标记接收所述数据明文的数据端节点为接收端节点。
进一步的，所述基站在预设数据分割方法队列中随机选取一种数据分割方法，基于所述数据分割方法对数据明文进行分割拆分，获得若干个数据块包括：
所述数据分割方法队列内设置有若干种数据分割方法，所述若干种数据分割方法按预设顺序排列。
进一步的，基于Hilbert 置乱算法对若干个数据块进行置乱处理，得到置乱数据包括：
将若干个所述数据包整理为二维数组，通过n阶Hilbert曲线历遍所述二维数组进行数据块置乱，得到置乱数据，其中，n为所述若干个数据块的数量。
进一步的，所述基于扩散算法对所述置乱数据进行扩散处理，得到初始加密数据包括：
通过扩散算法对置乱数据进行扩散处理，通过混沌系统生成扩散序列，通过异或运算对所述置乱数据进行扩散，得到初始加密数据。
进一步的，所述异或运算的计算公式为：
；
所述异或运算的逆算法公式为：
；
其中，为扩散后的新数据块，为所述扩散序列的扩散向量，为初始数据块，为前一位扩散数据，用于限定扩散序列的扩散方向。
进一步的，所述基于序列生成器生成混沌序列，基于所述混沌序列对所述初始加密数据进行数据加密，得到数据密文包括：
根据数据明文的字符位数量m，通过所述序列生成器生成初始序列，提取初始序列的字符位数量j，结合数据明文的字符位数量m对所述初始序列进行扩充，得到所述混沌序列。
进一步的，所述根据所述数据分割方法在所述数据分割方法队列的排列位置，标记所述混沌序列中的插入符包括：
提取所述数据分割方法在所述数据分割方法队列的位置序号，根据所述位置序号标记所述混沌序列中对应位置顺序的数据为插入符。
进一步的，所述基站将所述数据密文和所述混沌序列发送到所述接收端节点包括：
所述接收端节点获取所述混沌序列，基于所述混沌序列生成解密私钥，根据所述数据密文的首位字符数据，获取所述混沌序列中插入符的位置；
将所述混沌序列中插入符的位置依次进行标记，并根据标记好的混沌序列在所述数据密文中提取加密数据块的内容。
本发明还提供了一种混沌加密系统，所述混沌加密系统用于执行以上所述加密方法。所述混沌加密系统包括基站、序列生成器和若干个数据端节点，所述基站与所述若干个数据端节点信号连接；
所述基站用于接收任一所述数据端节点发送的数据明文和加密请求，所述基站基于所述加密请求对所述数据明文进行加密；
所述基站基于所述加密请求标记接收端节点，所述基站基于所述加密请求将加密后的数据密文发送到所述接收端节点；
所述序列生成器与所述基站信号连接，所述基站生成加密指令并发送到所述序列生成器，所述序列生成器基于所述加密指令生成扩散序列和混沌序列并将所述扩散序列和混沌序列反馈到所述基站，所述基站基于所述扩散序列和所述混沌序列对所述数据明文进行加密。
本发明提供了一种基于混沌系统的数据加密方法及混沌加密系统，所述数据加密方法通过随机选取数据分割方法，将数据明文分割为若干个数据块，根据选取的数据分割法在所述混沌序列中确定对应数据块的插入符位置，将若干个数据块依次插入在混沌序列中，提高数据加密的可靠性，降低数据密文被破解的风险。
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，显而易见的，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它的附图。
图1是本发明实施例中基于混沌系统的数据加密方法流程示意图；
图2是本发明实施例中本发明实施例中奇偶位分割方法操作流程示意图；
图3是本发明实施例中混沌序列插入符设置方法流程图；
图4是本发明实施例中混沌加密系统结构的示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
图1示出了本发明实施例中基于混沌系统的数据加密方法流程示意图，所述数据加密方法包括：
所述混沌系统包括序列生成器、基站和若干个数据端节点，所述基站与所述数据端节点之间信号连接，所述加密方法包括：
S11：基站获取任一所述数据端节点的数据明文和加密请求，并根据所述加密请求在若干个数据端节点中标记发送端节点和接收端节点。
具体的，所述基站获取任一所述数据端节点发送的数据明文和加密请求，所述基站获取任一所述数据端节点的数据明文和加密请求，并根据所述加密请求在若干个数据端节点中标记发送端节点和接收端节点包括：
所述加密请求中包括接收所述数据明文的数据端节点，所述基站标记发送所述数据明文的数据端节点为发送端节点，并标记接收所述数据明文的数据端节点为接收端节点。
进一步的，当所述加密请求中并未包含接收所述数据明文的数据端节点时，所述基站将发送所述数据明文的数据端节点标记为接收端节点，发送端节点和接收端节点标记在同一数据端节点处，以便所述基站将完成加密的数据密文和混沌序列发送到所述接收端节点。
S12：基站在预设数据分割方法队列中随机选取一种数据分割方法，基于所述数据分割方法对数据明文进行分割拆分，获得若干个数据块。
具体的，所述基站将数据明文转变为字符串的形式，通过数据分割方法对数据明文的字符串进行分割，使得数据明文划分为若干个数据块。
具体的，所述数据分割方法队列内设置有若干种数据分割方法，所述若干种数据分割方法按预设顺序排列，所述若干种数据分割方法包括奇偶位分割方法、均等分割方法、预设长度分割方法等等。
具体的，图2示出了本发明实施例中奇偶位分割方法操作流程示意图，所述奇偶位分割方法按照所述数据明文的字符串的排列位置，将位于奇数位的字符数据提取组合成第一级奇数字符串，将位于偶数位的字符数据提取组合成第一级偶数字符串，在所述第一级奇数字符串中提取奇数位字符数据组合形成第二级奇数字符串，依次对每一级字符串进行奇偶位数据分割，直至每一级字符串小于等于两位字符，从而得到若干个数据块。
进一步的，每次奇偶位分割时，按奇数字符串在前，偶数字符串在后的方式排列。
具体的，请参考图2，当所述数据明文的字符串为（1b，2b，3b，4b，5b，6b），包括6位字符数据，通过奇偶位分割方法可以将所述数据明文字符串分割为（1b，5b）、（3b）、（2b，6b）、（4b）四个数据块。
进一步的，所述均等分割方法是根据所述数据明文的字符位数m，设定单个数据块的字符位数为k，使得m能被k整除，通过计算获取k的最小值，并将所述k的最小值确定为单个数据块的字符位数，根据字符位数为k的单位长度将数据明文划分为若干个数据块，任一所述数据块的单位长度相同。
进一步的，所述预设长度分割方法根据预设的数据块单位长度，将所述数据明文进行分割，从而得到若干个数据块，若干个数据块的单位长度可以相同，或者其中一个数据块的单位长度小于其余数据块的单位长度。
具体的，通过随机选取的方式，在所述数据分割方法队列中获取数据明文的分割方法，可以有效提高所述数据加密的可靠性，降低密文被破译的风险。
S13：基于Hilbert 置乱算法对若干个数据块进行置乱处理，得到置乱数据。
具体的，所述基于Hilbert 置乱算法对若干个数据块进行置乱处理，得到置乱数据包括：
将若干个所述数据包整理为二维矩阵，通过n阶Hilbert曲线历遍所述二维矩阵进行数据块置乱，得到置乱数据；
其中，n为所述二维矩阵的阶数。
进一步的，所述Hilbert置乱算法为希尔伯特矩阵，是一种数学变换矩阵，正定且高度病态，任何一个元素发生一点变动，整个矩阵的行列式的值和逆矩阵都会发生巨大变化，病态程度和阶数相关。
具体的，所述Hilbert曲线对所述二维矩阵的历遍顺序为从左下角到右下角的方
向进行历遍，在本实施例中，将（1b，5b）、（3b）、（2b，6b）、（4b）四个数据块整理为二阶矩阵，将所述二阶矩阵通过二阶Hilbert曲线进行置乱后，得到，从而将（1b，5b）、（3b）、（2b，6b）、（4b）的数据块输出为（2b，6b）、（1b，
5b）、（3b）、（4b），从而将若干个数据块的位置打乱，得到置乱数据。
具体的，当所述二维矩阵为高阶二维矩阵时，所述高阶二维矩阵可以分为由四个第一级子矩阵组成的二阶矩阵，通过Hilbert曲线对四个第一级子矩阵进行置乱，且每个第一级子矩阵分为四个第二级子矩阵，可以通过Hilbert曲线对四个第二级子矩阵进行历遍置乱，从而完成对高阶二维矩阵的置乱操作。
进一步的，所述高阶二维矩阵通过逐层划分为多个二阶二维矩阵，并对每层二阶二维矩阵进行Hilbert曲线历遍置乱，从而提高所述Hilbert曲线置乱操作的运算效率。
进一步的，所述Hilbert曲线对所述第一级子矩阵进行置乱时，需要对位于左下角的第一级子矩阵的矩阵数据进行转置，将第一级子矩阵进行逆时针转动一个数据单位后，再对所述第一级子矩阵进行Hilbert曲线历遍置乱；对位于右下角位置的第一级子矩阵往顺时针方向转动一端数据单位后，再通过Hilbert曲线对所述第一级子矩阵进行历遍置乱。
进一步的，通过对所述若干个数据块进行多次Hilbert曲线历遍置乱后，使得所述若干个数据块的位置排列错乱，提高所述数据明文加密的可靠性。
S14：基于扩散算法对所述置乱数据进行扩散处理，得到初始加密数据。
具体的，通过扩散算法对置乱数据进行扩散处理，通过混沌系统生成扩散序列，通过异或和加取操作对所述置乱数据进行扩散，得到初始加密数据。
具体的，所述混沌系统的序列生成器生成扩散序列，所述扩散序列的数据量与所述置乱数据的数据块数量对应，将所述置乱数据块设置为初始数据块，通过所述扩散序列对所述置乱数据进行异或运算，计算扩散序列中数据到所述初始数据块数据的扩散数据。
所述异或运算的计算公式为：
；
所述异或运算的逆算法公式为：
；
其中，为扩散后的新数据块，为所述扩散序列的扩散向量，为初始数据块，为前一位扩散数据，用于限定扩散序列的扩散方向。
进一步的，通过异或运算的方式对置乱数据块进行扩散处理，可以增加所述数据加密的可靠性。
进一步的，所述扩散算法还可以为基于加取模运算的扩散处理或者基于有限域的扩散处理等扩散处理方式，可以根据实际使用需求进行调整。
S15：基于序列生成器生成混沌序列，基于所述混沌序列对所述初始加密数据进行循环数据加密，得到数据密文。
具体的，通过所述序列生成器生成混沌序列，将所述初始加密数据的每个数据通过所述混沌序列依次进行加密，将每个数据插入在混沌序列中，得到数据密文。
进一步的，将所述初始加密数据中的每个数据依次插入混沌序列中，并对每次数据插入操作进行计数，根据所述初始加密数据中数据的插入顺序调整所述初始加密数据的数据插入位置。
具体的，根据所述数据明文的字符长度生成所述混沌序列，使得所述混沌序列的长度大于所述数据明文的字符长度，根据数据明文的字符位数量m，通过所述序列生成器生成初始序列，所述初始序列的字符位数在0到50之间，提取初始序列的字符位数量j，结合数据明文的字符位数量m对所述初始序列进行扩充，得到所述混沌序列。
进一步的，结合所述初始序列的字符位数量j，计算数据明文的字符位数量m的j次幂，得到所述初始序列的扩展字符位数量，将所述初始序列随机打乱后填充在所述扩展序列中，从而得到所述混沌序列。
具体的，根据所述数据分割的方法设定所述混沌序列的插入符，所述基于序列生成器生成混沌序列，基于所述混沌序列对所述初始加密数据进行数据加密，得到数据密文还包括：
S151：根据所述数据分割方法的排列序号，标记所述混沌序列中的插入符。
具体的，根据所述数据分割的方法设定所述混沌序列的插入符，提取所述数据分割方法在所述数据分割方法队列的位置序号，根据所述位置序号标记所述混沌序列中对应位置顺序的数据为插入符。
进一步的，根据所述初始加密数据的数据块数量，依次对所述混沌序列中的插入符进行标记编号，从而获取所述混沌序列中对应所述初始加密数据的数据块数量的位置。
S152：根据所述插入符在所述混沌序列的首位设置标记符。
具体的，复制所述插入符的字符数据作为标记符，将所述混沌序列右移一个字符位，在所述混沌序列的首位上插入所述标记符。
进一步的，通过设置所述标记符，使得数据接收端可以根据所述标记符确定所述混沌序列的数据插入位置，以便进行密文的解密。
具体的，所述标记符可以根据实际使用情况进行调整，在所述混沌系统中制定协议，所述标记符可以设定为将所述插入符进行预设运算后得到的新字符数据，从而提高所述混沌序列进行数据加密的可靠性，降低所述数据密文被破解的风险。
进一步的，所述预设运算可以为位运算、异或运算、字符加减法运算等。
S16：基站将所述数据密文和所述混沌序列发送到所述接收端节点。
具体的，所述基站将所述数据密文和所述混沌序列发送到接收端节点，所述接收端节点可以根据所述混沌序列生成解密私钥，从而对所述密文信息进行破解。
具体的，所述基于混沌系统的数据加密方法还包括：
所述接收端节点获取所述混沌序列，基于所述混沌序列生成解密私钥，根据所述数据密文的首位字符数据，获取所述混沌序列中插入符的位置，将所述混沌序列中插入符的位置依次进行标记，并根据标记好的混沌序列在所述数据密文中提取加密数据块的内容。
进一步的，对所述加密数据块进行逆扩散和逆向Hilbert曲线置乱，获取若干个数据块。
进一步的，根据所述插入符在所述混沌序列中的位置，查询所述数据分割方法队列中对应位置的数据分割方法，根据所述数据分割方法逆向调整所述若干个数据块的位置，从而得到数据明文。
本发明实施例提供了一种基于混沌系统的数据加密方法，所述数据加密方法通过随机选取数据分割方法，将数据明文分割为若干个数据块，并依次对数据块进行置乱和扩散，根据选取的数据分割法在所述混沌序列中确定对应数据块的插入符位置，将若干个数据块依次插入在混沌序列中，通过将明文数据分割后分别插入在混沌序列中，提高数据加密的可靠性，降低数据密文被破解的风险。
实施例二：
图4示出了本发明实施例中混沌加密系统结构的示意图，所述混沌加密系统包括基站10、序列生成器20和若干个数据端节点30，所述基站10与所述若干个数据端节点30信号连接；
所述基站10用于接收任一所述数据端节点30发送的数据明文和加密请求，所述基站10基于所述加密请求对所述数据明文进行加密；
所述基站10基于所述加密请求标记接收端节点，并将加密后的数据密文发送到所述接收端节点；
所述序列生成器20与所述基站10信号连接，所述基站10生成加密指令并发送到所述序列生成器，所述序列生成器20基于所述加密指令生成扩散序列和混沌序列并将所述扩散序列和混沌序列反馈到所述基站10，所述基站10基于所述扩散序列和所述混沌序列对所述数据明文进行加密。
具体的，所述加密请求中包括接收所述数据明文的数据端节点30，所述基站10标记发送所述数据明文的数据端节点30为发送端节点，并标记接收所述数据明文的数据端节点30为接收端节点。
进一步的，当所述加密请求中并未包含接收所述数据明文的数据端节点30时，所述基站10将发送所述数据明文的数据端节点30标记为接收端节点，发送端节点和接收端节点标记在同一数据端节点30处，以便所述基站10将完成加密的数据密文和混沌序列发送到所述接收端节点，所述接收端节点可以根据所述混沌序列生成解密私钥，对所述数据密文进行解密。
具体的，若干个所述数据端节点30为接入所述混沌加密系统的终端设备，任一所述数据端节点30可以向所述基站10发送数据明文和数据加密请求，通过所述基站10对所述数据明文进行加密和通信，所述基站10可以将完成加密的数据密文发送到接入所述混沌加密系统的数据端节点30上。
具体的，所述序列生成器20用于生成混沌序列，所述序列生成器20根据所述数据明文的字符长度生成所述混沌序列，使得所述混沌序列的长度大于所述数据明文的字符长度，根据数据明文的字符位数量m，通过所述序列生成器20生成初始序列，所述初始序列的字符位数在0到50之间，提取初始序列的字符位数量j，结合数据明文的字符位数量m对所述初始序列进行扩充，得到所述混沌序列。
进一步的，所述序列生成器20在所述混沌序列中设置标记符和插入符，根据所述数据分割方法在所述数据分割方法队列的排列位置，标记所述混沌序列中的插入符；将所述混沌序列右移一个字符位，将所述插入符设置在所述混沌序列的首位并设置为标记符。
具体的，所述基站10在预设数据分割方法队列中随机选取一种数据分割方法，基于所述数据分割方法对数据明文进行分割拆分，获得若干个数据块。
具体的，所述数据分割方法队列内设置有若干种数据分割方法，所述若干种数据分割方法按预设顺序排列，所述若干种数据分割方法包括奇偶位分割方法、均等分割方法、预设长度分割方法等等。
所述基站10将数据明文转变为字符串的形式，通过数据分割方法对数据明文的字符串进行分割，使得数据明文划分为若干个数据块。
基于Hilbert 置乱算法对若干个数据块进行置乱处理，得到置乱数据。
将若干个所述数据包整理为二维矩阵，通过n阶Hilbert曲线历遍所述二维矩阵进行数据块置乱，得到置乱数据，其中，n为所述二维矩阵的阶数。
所述基站10通过扩散算法对置乱数据进行扩散处理，通过混沌系统生成扩散序列，通过异或和加取操作对所述置乱数据进行扩散，得到初始加密数据。
具体的，所述混沌系统的序列生成器20生成扩散序列，所述扩散序列的数据量与所述置乱数据的数据块数量对应，将所述置乱数据块设置为初始数据块，通过所述扩散序列对所述置乱数据进行异或运算，计算扩散序列中数据到所述初始数据块数据的扩散数据，得到初始加密数据。
进一步的，所述基站10根据所述混沌序列中插入符的位置，将所述初始加密数据中的数据块依次插入在所述混沌序列中，完成对数据明文的加密，得到数据密文。
所述接收端节点获取所述混沌序列，基于所述混沌序列生成解密私钥，根据所述数据密文的首位字符数据，获取所述混沌序列中插入符的位置，将所述混沌序列中插入符的位置依次进行标记，并根据标记好的混沌序列在所述数据密文中提取加密数据块的内容。
进一步的，对所述加密数据块进行逆扩散和逆向Hilbert曲线置乱，获取若干个数据块。
进一步的，根据所述插入符在所述混沌序列中的位置，查询所述数据分割方法队列中对应位置的数据分割方法，根据所述数据分割方法逆向调整所述若干个数据块的位置，从而得到数据明文。
本发明实施例提供了一种混沌加密系统，所述混沌加密系统通过随机选取数据分割方法，将数据明文分割为若干个数据块，并依次对数据块进行置乱和扩散，根据选取的数据分割法在所述混沌序列中确定对应数据块的插入符位置，将若干个数据块依次插入在混沌序列中，通过将明文数据分割后分别插入在混沌序列中，提高数据加密的可靠性，降低数据密文被破解的风险。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，ReadOnly Memory）、随机存取存储器（RAM，Random AccessMemory）、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的一种基于混沌系统的数据加密方法及混沌加密系统进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于混沌系统的数据加密方法，其特征在于，所述混沌系统包括序列生成器、基站和若干个数据端节点，所述基站与所述数据端节点之间信号连接，所述加密方法包括：
S11：基站获取任一数据端节点的数据明文和加密请求，并根据所述加密请求在若干个数据端节点中标记发送端节点和接收端节点；
S12：基站在预设数据分割方法队列中随机选取一种数据分割方法，基于所述数据分割方法对数据明文进行分割拆分，获得若干个数据块；
S13：基于Hilbert置乱算法对若干个数据块进行置乱处理，得到置乱数据；
S14：基于扩散算法对所述置乱数据进行扩散处理，得到初始加密数据；
S15：基于序列生成器生成混沌序列，基于所述混沌序列对所述初始加密数据进行循环数据加密，得到数据密文；
所述基于序列生成器生成混沌序列包括：根据所述数据分割方法在所述数据分割方法队列的排列位置，标记所述混沌序列中的插入符；将所述混沌序列右移一个字符位，将所述插入符设置在所述混沌序列的首位并设置为标记符；
S16：基站将所述数据密文和所述混沌序列发送到所述接收端节点。
2.如权利要求1所述的基于混沌系统的数据加密方法，其特征在于，所述基站获取任一所述数据端节点的数据明文和加密请求，并根据所述加密请求在若干个数据端节点中标记发送端节点和接收端节点包括：
所述加密请求中包括接收所述数据明文的数据端节点，所述基站标记发送所述数据明文的数据端节点为发送端节点，并标记接收所述数据明文的数据端节点为接收端节点。
3.如权利要求1所述的基于混沌系统的数据加密方法，其特征在于，所述基站在预设数据分割方法队列中随机选取一种数据分割方法，基于所述数据分割方法对数据明文进行分割拆分，获得若干个数据块包括：
所述数据分割方法队列内设置有若干种数据分割方法，所述若干种数据分割方法按预设顺序排列。
4.如权利要求1所述的基于混沌系统的数据加密方法，其特征在于，基于Hilbert 置乱算法对若干个数据块进行置乱处理，得到置乱数据包括：
将若干个所述数据包整理为二维数组，通过n阶Hilbert曲线历遍所述二维数组进行数据块置乱，得到置乱数据，其中，n为所述若干个数据块的数量。
5.如权利要求1所述的基于混沌系统的数据加密方法，其特征在于，所述基于扩散算法对所述置乱数据进行扩散处理，得到初始加密数据包括：
通过扩散算法对置乱数据进行扩散处理，通过混沌系统生成扩散序列，通过异或运算对所述置乱数据进行扩散，得到初始加密数据。
6.如权利要求5所述的基于混沌系统的数据加密方法，其特征在于，所述异或运算的计算公式为：
；
所述异或运算的逆算法公式为：
；
其中，为扩散后的新数据块，/>为所述扩散序列的扩散向量，/>为初始数据块，/>为前一位扩散数据，用于限定扩散序列的扩散方向。
7.如权利要求1所述的基于混沌系统的数据加密方法，其特征在于，所述基于序列生成器生成混沌序列，基于所述混沌序列对所述初始加密数据进行数据加密，得到数据密文包括：
根据数据明文的字符位数量m，通过所述序列生成器生成初始序列，提取初始序列的字符位数量j，结合数据明文的字符位数量m对所述初始序列进行扩充，得到所述混沌序列。
8.如权利要求1所述的基于混沌系统的数据加密方法，其特征在于，所述根据所述数据分割方法在所述数据分割方法队列的排列位置，标记所述混沌序列中的插入符包括：
提取所述数据分割方法在所述数据分割方法队列的位置序号，根据所述位置序号标记所述混沌序列中对应位置顺序的数据为插入符。
9.如权利要求1所述的基于混沌系统的数据加密方法，其特征在于，所述基站将所述数据密文和所述混沌序列发送到所述接收端节点包括：
所述接收端节点获取所述混沌序列，基于所述混沌序列生成解密私钥，根据所述数据密文的首位字符数据，获取所述混沌序列中插入符的位置；
将所述混沌序列中插入符的位置依次进行标记，并根据标记好的混沌序列在所述数据密文中提取加密数据块的内容。
10.一种混沌加密系统，其特征在于，所述混沌加密系统用于执行如权利要求1至9任一所述的数据加密方法；
所述混沌加密系统包括基站、序列生成器和若干个数据端节点，所述基站与所述若干个数据端节点信号连接；
所述基站用于接收任一所述数据端节点发送的数据明文和加密请求，所述基站基于所述加密请求对所述数据明文进行加密；
所述基站基于所述加密请求标记接收端节点，所述基站基于所述加密请求将加密后的数据密文发送到所述接收端节点；
所述序列生成器与所述基站信号连接，所述基站生成加密指令并发送到所述序列生成器，所述序列生成器基于所述加密指令生成扩散序列和混沌序列并将所述扩散序列和混沌序列反馈到所述基站，所述基站基于所述扩散序列和所述混沌序列对所述数据明文进行加密。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310930274.XA CN116669023B (zh) | 2023-07-27 | 2023-07-27 | 一种基于混沌系统的数据加密方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310930274.XA CN116669023B (zh) | 2023-07-27 | 2023-07-27 | 一种基于混沌系统的数据加密方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116669023A CN116669023A (zh) | 2023-08-29 |
| CN116669023B true CN116669023B (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=87714019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310930274.XA Active CN116669023B (zh) | 2023-07-27 | 2023-07-27 | 一种基于混沌系统的数据加密方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116669023B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117195274B (zh) * | 2023-11-08 | 2024-01-26 | 北京点聚信息技术有限公司 | 一种版式文件防伪方法与系统 |
| CN117395088B (zh) * | 2023-12-13 | 2024-02-23 | 北京华电电子商务科技有限公司 | 基于电子商务平台的多级协同网络安全防护系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104751403A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-01 | 北京航空航天大学 | 一种基于多混沌系统的明文相关图像加密方法 |
| CN110046513A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-07-23 | 长安大学 | 基于Hopfield混沌神经网络的明文关联图像加密方法 |
| EP3588838A1 (en) * | 2017-02-24 | 2020-01-01 | Wei Chen | Chaotic map-based digital chaotic encryption method |
| CN113098676A (zh) * | 2021-03-27 | 2021-07-09 | 兰州交通大学 | 基于四维混沌的矢量地图双位随机置乱加密方法 |
| CN114465706A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-05-10 | 哈尔滨理工大学 | 基于超混沌的网络办公批文中图像并行加密方法 |
| CN115883052A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-03-31 | 鼎铉商用密码测评技术(深圳)有限公司 | 数据加密方法、数据解密方法、设备及存储介质 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8340295B2 (en) * | 2009-07-01 | 2012-12-25 | Harris Corporation | High-speed cryptographic system using chaotic sequences |
| CN110431802B (zh) * | 2017-01-13 | 2023-06-16 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于mri线圈的基于混沌编码的通信 |
-
2023
- 2023-07-27 CN CN202310930274.XA patent/CN116669023B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104751403A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-01 | 北京航空航天大学 | 一种基于多混沌系统的明文相关图像加密方法 |
| EP3588838A1 (en) * | 2017-02-24 | 2020-01-01 | Wei Chen | Chaotic map-based digital chaotic encryption method |
| CN110046513A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-07-23 | 长安大学 | 基于Hopfield混沌神经网络的明文关联图像加密方法 |
| CN113098676A (zh) * | 2021-03-27 | 2021-07-09 | 兰州交通大学 | 基于四维混沌的矢量地图双位随机置乱加密方法 |
| CN114465706A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-05-10 | 哈尔滨理工大学 | 基于超混沌的网络办公批文中图像并行加密方法 |
| CN115883052A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-03-31 | 鼎铉商用密码测评技术(深圳)有限公司 | 数据加密方法、数据解密方法、设备及存储介质 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Xue, LL, Zhu, YS , Guan, T , Ren, BY ,Tong, DW ,Wu, BP .Grouting Power Prediction Using a Hybrid Model Based on Support Vector Regression Optimized by an Improved Jaya Algorithm.《APPLIED SCIENCES-BASEL》.2020,全文. * |
| 基于混沌时序-随机森林回归的堆石坝料加水量预测研究;钟登华;田耕;关涛;崔博;鄢玉玲;;水力发电学报(第08期);全文 * |
| 基于黄金分割-Lucas动态置乱与异扩散的图像加密算法;王瑶;徐洋;;西南师范大学学报(自然科学版)(第05期);全文 * |
| 物联网环境下的图像隐私保护方案研究;刘锦强;《硕士论文电子期刊信息科技辑》(第2期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116669023A (zh) | 2023-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116669023B (zh) | 一种基于混沌系统的数据加密方法及系统 | |
| US11233628B2 (en) | Equivocation augmentation dynamic secrecy system | |
| WO2018196634A1 (zh) | 基于多密钥流密码的顺序加密方法 | |
| US7809134B2 (en) | Method for encrypting information and device for realization of the method | |
| Ye et al. | A secure image encryption algorithm based on chaotic maps and SHA‐3 | |
| Rahim et al. | Cryptography technique with modular multiplication block cipher and playfair cipher | |
| CN102611549B (zh) | 数据加密设备和存储卡 | |
| US20040017917A1 (en) | Cryptographic key distribution using key folding | |
| CN110610105B (zh) | 一种云环境下基于秘密共享的三维模型文件的认证方法 | |
| WO2019237550A1 (zh) | 加密方法、装置、终端设备及存储介质 | |
| CN115276989B (zh) | 基于方向置乱的序列化数据加密方法 | |
| JP2006317802A (ja) | 擬似乱数発生システム、暗号化システム及び復号化システム | |
| US8817978B2 (en) | Order-preserving encryption and decryption apparatus and method thereof | |
| CN112311524B (zh) | 一种基于新的混沌映射与压缩感知的图像加密方法 | |
| CN112202545B (zh) | 基于y型填充曲线和变步长约瑟夫遍历的图像加密方法 | |
| Alam et al. | Universal playfair cipher using MXN matrix | |
| JP2004336794A (ja) | 暗号システム内でユーザ定義ｉｄに基づく公開鍵を発生する方法と機器 | |
| Hazra et al. | Image encryption by blockwise pixel shuffling using Modified Fisher Yates shuffle and pseudorandom permutations | |
| JP5689826B2 (ja) | 秘密計算システム、暗号化装置、秘密計算装置及びその方法、プログラム | |
| Bhattacharyya et al. | Text steganography: a novel approach | |
| CN116389137A (zh) | 一种基于网络信息安全的数据加密方法及系统 | |
| CN106982116B (zh) | 一种基于可逆逻辑电路的aes的本地文件加密方法 | |
| EP3131230A1 (en) | Encryption method, program, and system | |
| CN105653983A (zh) | 基于云存储的信息分配、还原、完整性验证方法及装置 | |
| Dömösi et al. | A novel cryptosystem based on abstract automata and Latin cubes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |