CN116680725B - 一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法及系统 - Google Patents

一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法及系统，对ArcGIS紧凑型地图瓦片的bundlx文件的文件内容及文件相对路径名称同时加密；对ArcGIS紧凑型地图瓦片的bundle文件仅加密相对路径名称；解密时计算出该位置的瓦片存储的原始索引文件名称和原始存储文件名称；采用与加密相同的加密参数及加密算法，得到加密后的bundlx文件地址和bundle文件地址，对bundlx文件内容进行解密，得到原始bundlx文件；根据ArcGIS紧型地图瓦片的存储原理读取瓦片二进制数据。本发明使得原始文件存储加密后会平铺存储，无法直接被专业软件读取，一定程度上保护数据安全。

Description

一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法及系统
技术领域
本发明属于数据安全领域，尤其是涉及一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法及系统。
背景技术
如今，在日常生活和工作中许多与地理位置信息相关的应用和服务，都离不开地理信息数据的支撑，地理信息已经广泛融入到了城市建设和管理以及人们的生活甚至工作中。如何对地理信息进行保护，在方便用户的同时，保证地图信息不被他人窃取，是一个亟待解决的问题。
ArcGIS是一款地理信息平台产品，具有强大的地图制作、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、发布与共享的能力，其在全球GIS市场的占有率较高，并且现如今ArcGIS在众多的GIS相关领域里占据着明显的优势和地位。在ArcGIS 10中出现了一种新的切片缓存文件格式：紧凑型存储（Compact），与之前的松散型存储（Exploded）相比，它有迁移方便、创建更快、减少存储空间等诸多优点，已经成为了现在创建切片缓存的默认格式。在现有技术中，主要是将ArcGIS紧凑型瓦片存储于中央服务器，通过对服务器的安全防护，保护地图瓦片数据安全，如果地图数据存储于客户服务器，则未处理的ArcGIS紧凑型地图瓦片数据可能被非法复制、篡改、传播，造成数据泄密与失控。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法及系统，在一定程度上保护数据安全。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法,其特征在于，
加密方法包括：
S11、对ArcGIS紧凑型地图瓦片的bundlx文件的文件内容及文件相对路径名称同时加密；
S12、对ArcGIS紧凑型地图瓦片的bundle文件加密相对路径名称；
解密方法包括：
S21、读取切片存储路径，即加密后文件路径；根据解密请求的参数，及ArcGIS紧凑型地图瓦片存储原理，计算出该位置的瓦片存储的原始索引文件名称和原始存储文件名称；所述参数包括层级、行号、列号；
S22、采用与加密相同的加密参数及加密算法，得到加密后的bundlx文件地址和bundle文件地址，对bundlx文件内容进行解密，得到原始bundlx文件；
S23、根据ArcGIS紧凑型地图瓦片的存储原理读取瓦片二进制数据。
进一步的，所述加密方法中，先初始化加密密钥Key、向量Iv和加密盐Salt,对文件相对路径进行加密时使用加密盐进行MD5加密。
更进一步的,针对不同应用项目引入不同加密盐。
本发明另一方面还提出了一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密系统,包括加密模块和解密模块；
加密模块包括：
bundlx文件加密单元，对ArcGIS紧凑型地图瓦片的bundlx文件的文件内容及文件相对路径名称同时加密；
bundle文件加密单元，对ArcGIS紧凑型地图瓦片的bundle文件仅加密相对路径名称；
解密模块包括：
原始名称计算单元，读取切片存储路径；根据解密请求的参数，及ArcGIS紧凑型地图瓦片存储原理，计算出该位置的瓦片存储的原始索引文件名称和原始存储文件名称；所述参数包括层级、行号、列号；
解密单元，采用与加密相同的加密参数及加密算法，得到加密后的bundlx文件地址和bundle文件地址，对bundlx文件内容进行解密，得到原始bundlx文件；
读取单元，根据ArcGIS紧凑型地图瓦片的存储原理读取瓦片二进制数据。
进一步的，所述加密模块中还包括加密参数单元，先初始化加密秘钥Key、向量Iv和加密盐Salt；对文件相对路径进行加密时使用加密盐进行MD5加密。
更进一步的，所述加密参数单元中，针对不同应用项目引入不同加密盐。
本发明带来的有益效果为：
本发明通过对瓦片数据加密，除了对文件名称内容进行加密，还对文件相对存储路径进行加密，原始文件存储加密后会平铺存储，无法直接被专业软件读取，一定程度上保护数据安全。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法的流程图；
图1（a）为ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密方法的流程图；
图1（b）为ArcGIS紧凑型地图瓦片的解密方法的流程图；
图2为本发明的ArcGIS紧凑型地图瓦片存储原理的流程图；
图3为本发明的加密前效果图；
图4为本发明的加密后效果图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明公开了一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法及系统。ArcGIS紧凑型瓦片包含.bundle、.bundlx、.done、.lock等格式的文件，其中bundle文件用以存储瓦片数据，一般文件较大，考虑到解密效率问题，对bundlx采取文件内容及文件相对路径名称（如L15/R3080C6980.bundlx）同时加密，而对bundle文件仅加密相对路径名称（如L15/R3080C6980.bundle），同时针对不同应用项目考虑引入不同加密盐，ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密方法的流程图如图1（a）所示，ArcGIS紧凑型地图瓦片的解密方法的流程图如图1（b）所示，其中，bundle/bundlx文件命名规则具体为，因为在一个层级下面，如果图很大，而一个bundle只能存128*128个，所以可能会有多个bundle文件存在，这样就需要对其按所在区域分类命名。命名（例如R0080C0180）：R+4位16进制数字+C+4位16进制数字组成，比如R0080C0180表示这个紧凑格式表达了第129-256行385-512列，行列顺序从指定的切片原点算（这个与普通切片相同）。
所述bundle文件具体以4字节存储长度 + 图片Byte[]循环存储，最大存储16384（128*128）这样的循环，Bundle文件只存图片数据：60字节描述头 + （4字节存储长度 + 图片Byte[]循环存储）。
所述bundlx文件是bundle文件中瓦片数据的索引文件，bundlx文件大小固定，为81952字节，内容结构为16byte +81920byte + 16byte，其中2个16字节文件头信息与尾信息属于描述性注记，内容无用，中间的81920字节文件主体信息内容包含：81920 = 5*128*128 ，5字节存储偏移量，有128*128个5字节，每个Bundle文件最多存储128*128 = 16384个子文件，这个5字节对应的图片数据是按列排序。由于bundle文件在文件头有60字节的描述，所以bundlx文件默认第一个的偏移量一定是60。
所述bundlx文件偏移量是描述一个图片在Bundle文件中的起点，偏移量由5位Buffer转Int数值，读取偏移量参考代码：long offset =(long)(buffer[0]&0xff) +(long)(buffer[1]&0xff)*256 + (long)(buffer[2]&0xff) * 65536+ (long)(buffer[3]&0xff) * 16777216+ (long)(buffer[4]&0xff) * 4294967296L;这个表示方法表示偏移量是由低位往高位进行表示的，比如byte[5]{0,1,0,0,0}= 偏移 1 * 256 length，又如byte[5]{0,1,5,0,0}= 偏移 1 * 256 + 5 * 256 * 256 length，每一位表示位值 * 256的位数开方将所有位相加得到位值，同理Bundle文件的4字节存储长度也是这个表达方式，实质上就是一个256进制与10进制的转换过程(因为一个Byte只能存256个不同的值，可最大化利用)。
本发明提出的方法根据文件类型对地图瓦片文件进行批量混合加密，加密具体实现步骤如下：
读取原始瓦片文件存储文件夹路径，指定加密文件的存储路径；
检查输入路径（待加密数据路径）的格式，瓦片存储必须有“LayerName/Layers/_alllayers/L**/****.bundle”类似的层级，如果输入路径为切片文件父路径（[LayerName/Layers/_alllayers/L**]的上级路径[比如：ParentPath]，ParentPath下级可能包含多个图层），则输出文件会根据LayerName进行分别存储，实现批量加密；
（3）初始化加密秘钥Key、向量Iv和加密盐Salt；
（4）遍历文件夹中的所有文件进行加密。对于.bundle和.bundlx文件需对其相对路径（Salt+L15/R3080C6980.bundle）MD5加密，并用加密后的哈希值作为文件名进行存储，对于.bundlx文件（Salt + L15/R3080C6980.bundlx）则还需要对其内容进行Aes256加密，加密前的文件如图3所示，加密后的文件平铺存储，如图4所示。
解密具体实现步骤如下：
（1）读取切片存储路径；
（2）根据传入请求参数（层级、行号、列号）以及ArcGIS紧凑瓦片存储原理，可以计算出该位置的瓦片存储的原始索引文件名称和原始存储文件名称（例如L15/R3080C6980.bundlx和L15/R3080C6980.bundle）；
所述ArcGIS紧凑瓦片存储原理具体为，ArcGIS 发布的切片服务分为紧凑型切片和传统的分散型切片，传统的分散型切片面临的问题是文件个数太多，部署拷贝过程十分的耗时，紧凑型切片是对分散型切片进行压缩处理的。一个.bundle文件可以存上万张切片，有利于部署拷贝，.bundlx文件提供切片索引。所有.bundlx切片索引文件大小都是81kb，每个切片索引都存放着128*128个切片的索引地址。但是并不是每个.bundle文件都有128*128个切片，例如1级切片只有4个图片，其余位置会为空字节表示。解析方式就是通过切片的X,Y,Z作为参数解析出对应的索引文件名称，然后从索引文件读取切片的索引位置，最后切片文件中读取对应字节流，以图片形式返回即可，具体流程如图2所示。
所述计算瓦片存储的原始索引文件名称和原始存储文件名称的具体方法为，bundle或bundlx名称需要根据以下几个参数Zoom（层级）、Row（行号）、Col（列号）、BUNDLX_MAXIDX（最大行列索引128）来计算，
计算基础行号baseRow = (row / BUNDLX_MAXIDX) * BUNDLX_MAXIDX，并将其转为16进制baseRowHex；
计算基础列号baseCol = (col / BUNDLX_MAXIDX) * BUNDLX_MAXIDX，并将其转为16进制baseColHex；
计算层级编码，如个位数需要补充“0”，保证其是2位，比如9补充后为“09”，10不需要补充；
如果baseRowHex、baseColHex不足4位，则需在前面补充“0”，保证是4位长度，补充后为baseRowHexStr、baseColHexStr；
最终路径类似L04/R0200C0d00.bundle和L04/R0200C0d00.bundlx。
（3）通过与加密端采用相同Salt及加密算法，可以得到加密后的两个文件地址，0adacacb3f45d54064a29dd33e31547e（bundlx文件）和1dc986999089111612896d99ca82a76b（bundle文件），对bundlx文件Aes256解密，得到原始文件；
（4）根据ArcGIS紧凑瓦片存储原理读取瓦片二进制数据，并返回。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法,其特征在于，
加密方法包括：
S11、对ArcGIS紧凑型地图瓦片的bundlx文件的文件内容及文件相对路径名称同时加密；
S12、对ArcGIS紧凑型地图瓦片的bundle文件加密相对路径名称；
解密方法包括：
S21、读取切片存储路径；根据解密请求的参数，及ArcGIS紧凑型地图瓦片存储原理，计算出该位置的瓦片存储的原始索引文件名称和原始存储文件名称；所述参数包括层级Zoom、行号Row、列号Col、最大行列索引BUNDLX_MAXIDX；解析出对应的索引文件名称，然后从索引文件读取切片的索引位置，最后切片文件中读取对应字节流，以图片形式返回；
所述计算包括：
计算基础行号baseRow = (row / BUNDLX_MAXIDX) * BUNDLX_MAXIDX，并将其转为16进制baseRowHex；
计算基础列号baseCol = (col / BUNDLX_MAXIDX) * BUNDLX_MAXIDX，并将其转为16进制baseColHex；
计算层级编码，如个位数则补充“0”，保证其是2位；
如果baseRowHex、baseColHex不足4位，则在前面补充“0”，保证是4位长度；
S22、采用与加密相同的加密参数及加密算法，得到加密后的bundlx文件地址和bundle文件地址，对bundlx文件内容进行解密，得到原始bundlx文件；
S23、根据ArcGIS紧凑型地图瓦片的存储原理读取瓦片二进制数据。
2.如权利要求1所述的ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法，其特征在于，所述加密方法中，先初始化加密秘钥Key、向量Iv和加密盐Salt，对文件相对路径进行加密时使用加密盐进行MD5加密。
3.如权利要求2所述的ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密方法，其特征在于，针对不同应用项目引入不同加密盐。
4.一种ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密系统,其特征在于，包括加密模块和解密模块；
加密模块包括：
bundlx文件加密单元，对ArcGIS紧凑型地图瓦片的bundlx文件的文件内容及文件相对路径名称同时加密；
bundle文件加密单元，对ArcGIS紧凑型地图瓦片的bundle文件仅加密相对路径名称；
解密模块包括：
原始名称计算单元，读取切片存储路径；根据解密请求的参数，及ArcGIS紧凑型地图瓦片存储原理，计算出该位置的瓦片存储的原始索引文件名称和原始存储文件名称；所述参数包括层级Zoom、行号Row、列号Col、最大行列索引BUNDLX_MAXIDX；解析出对应的索引文件名称，然后从索引文件读取切片的索引位置，最后切片文件中读取对应字节流，以图片形式返回；所述计算包括：计算基础行号baseRow = (row / BUNDLX_MAXIDX) * BUNDLX_MAXIDX，并将其转为16进制baseRowHex；计算基础列号baseCol = (col / BUNDLX_MAXIDX)* BUNDLX_MAXIDX，并将其转为16进制baseColHex；计算层级编码，如个位数则补充“0”，保证其是2位；如果baseRowHex、baseColHex不足4位，则在前面补充“0”，保证是4位长度；
解密单元，采用与加密相同的加密参数及加密算法，得到加密后的bundlx文件地址和bundle文件地址，对bundlx文件内容进行解密，得到原始bundlx文件；
读取单元，根据ArcGIS紧凑型地图瓦片的存储原理读取瓦片二进制数据。
5.如权利要求4所述的ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密系统，其特征在于，所述加密模块中还包括加密参数单元，先初始化加密秘钥Key、向量Iv和加密盐Salt；对文件相对路径进行加密时使用加密盐进行MD5加密。
6.如权利要求5所述的ArcGIS紧凑型地图瓦片的加密解密系统，其特征在于，所述加密参数单元中，针对不同应用项目引入不同加密盐。
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