CN116865950B - 一种检测试剂盒质检数据安全存储系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于数据安全存储的数据处理技术领域，具体涉及一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，包括：通过将质检数据转换后的二进制质检数据进行划分获得数据矩阵，根据数据矩阵中元素的数值的位置信息获得位置信息序列，结合密钥数量的限定条件对位置信息序列进行分块，将分块区间内的二进制位置信息序列作为密钥对转换数据进行加密。本发明通过对DES加密算法的密钥的数量进行限定，结合位置信息序列获得密钥，实现了密钥的自适应获取，提高了加密的安全性，另外通过限定密钥的数量以减少DES加密算法的迭代加密次数，减少了加密计算的成本，大大提高了DES加密算法的安全性以及加密效率。

Description

一种检测试剂盒质检数据安全存储系统

技术领域

本发明涉及用于数据安全存储的数据处理技术领域，具体涉及一种检测试剂盒质检数据安全存储系统。

背景技术

检测试剂盒是用于诊断或测定特定疾病或生物分子的工具，被广泛应用于生物样品的分析和检验过程中，为了确保试剂盒的质检数据的准确性和数据的安全性，需要一个可靠的数据安全存储系统对质检数据进行加密存储。

常规的现有数据加密方法由于算法设计老旧，无法满足当今的数据安全领域的需求，且通常存在一定的安全隐患，另外现有的DES加密算法需要高质量的随机数生成器获取随机密钥，使得DES加密算法需要耗费时间生成随机密钥，加密效率低且加密成本高，因此对于检测试剂盒质检数据进行加密需要对DES加密算法进行优化改进。

发明内容

本发明提供一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，以解决现有的问题。

本发明的一种检测试剂盒质检数据安全存储系统采用如下技术方案：

本发明提供了一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，该系统包括以下模块：

数据准备模块：用于获取质检数据，包含文本数据和数字数据两种类型数据；

数据转换模块：用于将质检数据转换为二进制获得二进制质检数据，根据质检数据中文本数据和数字数据的大小和位长获得第一参数，将二进制质检数据划分为若干个边长大小为第一参数的矩阵记为数据矩阵；将序数相邻的两个数据矩阵的运算结果记为转换数据；根据数据矩阵中数值为0的元素获得二进制位置信息序列；

数据加密模块：用于利用位置信息序列对质检数据进行分块获得分块区间，通过DES加密算法对分块区间内的转换数据进行加密获得密文；

数据存储模块：用于对密文进行安全存储。

进一步的，所述将质检数据转换为二进制获得二进制质检数据，包括的具体步骤如下：

利用Unicode编码将质检数据中的文本数据转化为二进制的数据，记为二进制文本数据；将质检数据中的数字数据转换为二进制的数据，记为二进制数字数据；

将二进制文本数据和二进制数字数据统称为二进制质检数据。

进一步的，所述根据质检数据中文本数据和数字数据的大小和位长获得第一参数，包括的具体步骤如下：

获取质检数据中数字数据的大小以及文本数据的大小；第一参数的具体获取方法为：

其中，表示第一参数；/>表示DES加密算法的明文分组的数据位长；/>表示二进制质检数据中单个数据的位长；/>表示数字数据的大小；/>代表文本数据大小；/>表示预设的超参数；/>表示文本数据中单个文本数据的位长，/>为数字数据中单个数据的位长；/>表示向下取整。

进一步的，所述将二进制质检数据划分为若干个边长大小为第一参数的矩阵记为数据矩阵，包括的具体步骤如下：

将二进制质检数据置入一个矩阵中，记为二进制矩阵，二进制矩阵中一个元素对应一个二进制的字符，获取二进制矩阵中每一行中长度为N的序列，将由行的长度为/>的序列形成/>大小的矩阵记为数据矩阵，获得若干个数据矩阵，其中/>表示第一参数。

进一步的，所述将序数相邻的两个数据矩阵的运算结果记为转换数据，包括的具体步骤如下：

将第个数据矩阵中的元素作为分子，将第/>个数据矩阵中的元素作为分母，当分母为1时，获取除法运算的输出结果；当分母为0且分子也为0时，输出结果为1，当分母为0而分子为1时，输出结果为0；将第/>个的数据矩阵和第/>个数据矩阵中所有对应位置的元素的计算结果得到的数据记为转换数据，P为大于等于1的任意整数，且/>小于等于数据矩阵的个数。

进一步的，所述根据数据矩阵中数值为0的元素获得二进制位置信息序列，包括的具体步骤如下：

获取第个数据矩阵所有元素数值为0时对应元素在数据矩阵中的序数记为位置信息，将第/>个数据矩阵中所有位置信息形成的序列记为位置信息序列；将任意位置信息序列中所有元素转换为二进制获得二进制位置信息形成的序列记为二进制位置信息序列。

进一步的，所述利用位置信息序列对质检数据进行分块获得分块区间，包括的具体步骤如下：

按照所有位置信息序列所对应数据矩阵在质检数据中的顺序进行首尾连接获得长序列；根据DES加密算法的密钥长度对长序列进行分块，获取长序列中每一个分块的最左侧和最右侧位置信息在质检数据内对应位置所形成的区间，记为每一个分块的分块区间，且分块区间的数量需要满足密钥的数量条件。

进一步的，所述密钥的数量条件的获取方法如下：

其中，表示第/>个数据矩阵中元素数值为0的数量；/>表示第/>个数据矩阵中所有二进制位置信息的长度；/>表示密钥的数量；/>表示第一参数；/>表示数据矩阵的数量；/>表示预设的超参数。

进一步的，所述对分块区间内的转换数据进行加密获得密文，包括的具体步骤如下：

将每一个分块区间所对应的一段转换数据记为区间数据，以及区间内所有二进制位置信息形成的二进制位置信息序列记为区间序列；

利用DES加密算法将区间序列作为密钥，对对应分块区间的区间数据进行加密获得密文。

进一步的，所述对密文进行安全存储，包括的具体步骤如下：

将分块区间的顺序与二进制位置信息序列作为子密钥对，将密文和子密钥对写入存储器中进行安全存储。

本发明的技术方案的有益效果是：通过将质检数据转换后的二进制质检数据进行划分获得数据矩阵，根据数据矩阵中元素的数值的位置信息获得位置信息序列，对位置信息序列进行分块，将分块区间内的二进制位置信息序列对转换数据进行加密，通过对DES加密算法的密钥的数量进行限定，结合位置信息序列获得密钥，实现了密钥的自适应获取，提高了加密的安全性，另外通过限定密钥的数量以减少DES加密算法的迭代加密次数，减少了加密计算的成本，大大提高了DES加密算法的安全性以及加密效率。

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，显而易见地，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他的附图。

图1为本发明一种检测试剂盒质检数据安全存储系统的模块流程图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种检测试剂盒质检数据安全存储系统的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种检测试剂盒质检数据安全存储系统的模块流程图，该系统包括以下模块：

数据准备模块：获取检测试剂盒的质检数据，并对质检数据进行预处理。

利用质检数据的数据库或质检表单数据，获得任意生产批次下检测试剂盒的质检数据，质检数据中包含不同数据类型的数据，具体包含有文本数据和数字数据。

获取检测试剂盒质检数据时，由于质检的目的为获取合格的检测试剂盒，相较于不合格的检测试剂盒的质检数据，合格的检测试剂盒的质检数据则更重要，而对于合格的试剂盒数据进行加密存储，对于不合格的数据则对应试剂盒，进行试剂盒的重复质检或看试剂盒是否可通过相应技术进行改进或修复，让试剂盒合格可用，经过处理后的试剂盒，仍不可用的，直接对数据进行加密存储，由于安全性要求不高，则采用DES加密算法即可。经处理后的试剂盒数据则归为合格数据，一并通过本实施例所述的数据加密方法，进行数据加密。

对于所有的试剂盒数据直接进行数据预处理，数据筛选，将不合格试剂盒数据进行初步筛选，进行上述操作，而对于筛选后的数据则进行数据清洗，去除合格试剂盒数据的重复数据。

至此，获得任意生产批次下检测试剂盒的质检数据。

数据转换模块：将质检数据进行数据转换，并进一步获得密钥。

由于常规DES加密算法直接对数据进行加密，使得加密后获得的密文可以通过密钥结合DES加密算法的逆运算进行破解，对于DES加密算法而言，加密过程需要多次迭代计算，导致计算成本随着数据量的增大而增大，且时间会变长，由此，本实施例通过对质检数据进行类型转换的方法，减少DES加密算法的迭代加密次数，以减少数据加密的成本，并将加密过程的密钥，由传统的随机生成的单个密钥，转换为密钥对，实现数据加密安全级别的提升。

在本实施例中，制定新的运算规则最终完成相邻矩阵的数据转换；对于本实施例的运算过程，会生成01字符串以及标记位置，每一个标记位置为密钥的一部分，可以将前一步的标记位置作为后一步的密钥，实现密钥生成。

步骤（1），首先，利用Unicode编码将质检数据中的文本数据转化为二进制的文本数据，记为二进制文本数据；将质检数据中的数字数据转换为二进制的数字数据，记为二进制数字数据，将二进制文本数据和二进制数字数据统称为二进制质检数据；

然后，获取质检数据中数字数据的大小以及文本数据的大小；根据质检数据中数字数据的大小以及文本数据的大小获得第一参数，具体获取方法为：

其中，表示第一参数；/>表示DES加密算法的明文分组的数据位长；/>表示二进制质检数据中单个数据的位长；/>表示数字数据的大小；/>代表文本数据大小；/>表示预设的超参数；/>表示文本数据中单个文本数据的位长，/>为数字数据中单个数据的位长；/>表示向下取整。

需要说明的是，DES加密算法处理数据时，明文分组的数据位长通常为64；本实施例中超参数C预设为4，表示16进制转2进制的数据增量系数，可根据具体情况调整大小，本实施例不作具体限定。

另外，质检数据生成的密钥通常为16进制的数据，利用含有数字数据与文本数据的质检数据生成二进制的密钥，需要根据质检数据转换为二进制并获取二进制质检数据的位数，转换过程中，16进制转二进制的位数增量固定为4，转换后不够4位的数据进行补零操作。

需要说明的是，对于16进制的密钥转换为二进制的密钥前后，数据大小的比值应该与质检数据和二进制质检数据的大小比值相等。

步骤（2），对质检数据进行数据转换，具体步骤如下：

首先，将二进制质检数据划分为若干个大小的矩阵，记为数据矩阵，其中N表示第一参数；

然后，当二进制质检数据分为多个数据矩阵后，本实施例根据数据矩阵中数据的特性自适应获取密钥，提高传统DES加密算法采用随机生成密钥的方式的安全性；具体方法为：将第个数据矩阵中的元素作为分子，将第/>个数据矩阵中的元素作为分母，当分母为1时，获取除法运算的输出结果；当分母为0且分子也为0时，输出结果为1，当分母为0而分子为1时，输出结果为0；将第/>个的数据矩阵和第/>个数据矩阵中所有对应位置的元素的计算结果得到的数据记为转换数据；

最后，获取第(/>)个/>大小的数据矩阵中元素数值为0时对应元素在数据矩阵中的序数，记为位置信息，将任意数据矩阵中所有位置信息形成的序列记为位置信息序列；将任意位置信息序列中所有元素转换为二进制获得二进制位置信息形成的序列，记为二进制位置信息序列。

由于检测试剂盒的质检数据的数据类型为多维数据，存在多种数据类型，例如名称为文本型数据，检测试剂盒规格为数字型数据，而数字型数据存在整数型与浮点型的区别；

因此，对质检数据进行数据加密时，检测试剂盒的之间数据的数据类型不一致，导致被加密的质检数据的数据类型不满足加密算法，因此通过对质检数据中所有数据进行数据转换，以满足加密算法对数据类型要求，此时只需要考虑数据加密过程的问题即可，此为数据类型转换的必要性。

对于质检数据的大小并不能直接进行确定，例如当存在数字数据时，对于整数型的数字数据转换为二进制数字数据后，二进制数字数据的数据长度是可以确定的，但是浮点型的数字数据转换为二进制数字数据后，由于浮点型的数字数据的小数位可能不一致，使得二进制质检数据的数据长度不易确定，因此质检数据转换为二进制质检数据后，会有不同的矩阵大小；

因此通过确定数据矩阵的矩阵大小，以适应不同的数据的小数点位数，进而对应不同的二进制矩阵的矩阵大小，进一步提升密钥生成的速度以及对质检数据的加密速度。

至此，获得大小的密钥。

数据加密模块：获取DES加密算法的若干个密钥，对质检数据进行分块处理，利用DES加密算法的多个密钥对质检数据进行加密，获得加密数据。

经过数据类型转换后的质检数据还需要满足DES加密算法最终的数据加密要求，由于DES加密算法的密钥长度通常为64，因此需要将二进制质检数据分为数据长度为64位的分块，此时对数据进行加密，而对于处理后的数据矩阵，其大小为，即长度为，因此最终的密钥长度为/>，对于获取的标记的数据位置信息，进行首位相接的形式进行拼接，直至最终的拼接长度为/>，最后一个位置信息进入时，当长度大于，将最后一个位置信息置于下一密钥中，剩余位置进行补零操作。

步骤（1），生成多个大小的密钥，密钥的数量条件为：

其中，表示第/>个数据矩阵中元素数值为0的数量；/>表示第/>个数据矩阵中所有二进制位置信息的长度；/>表示密钥的数量；/>表示第一参数；/>表示数据矩阵的数量；/>表示预设的超参数；

获得满足条件的数据矩阵和密钥的数量。

对于最终的转换后的试剂盒质检数据，其加密成本降低的原因为对质检数据本身进行了缩减，但是最终的加密过程中数据加密的迭代次数仍不变，即迭代多少次则生成多少个密钥，但由于最开始的数据类型转换过程中，由于若干个序数为偶数的数据矩阵中数值为0的元素数量不能确定，因而最终的二进制位置信息的长度不确定，由此最终的密钥个数可能远大于迭代次数，因此需要对二进制质检数据进行分块操作。

步骤（2），当二进制位置信息的字符长度过长时，所述字符长度即为二进制位置信息内字符的数量，利用作为密钥的二进制位置信息对质检数据进行的数据加密过程中，单次加密的计算量过多，因此需要根据密钥长度和密钥数量对二进制质检数据进行数据分块，以解决数据加密的数据适用性问题。

首先，按照所有位置信息序列所对应数据矩阵在质检数据中的顺序进行首尾连接获得长序列；根据DES加密算法的密钥长度对长序列进行分块，获取长序列中每一个分块的最左侧和最右侧位置信息在质检数据内对应位置所形成的区间，记为分块区间，且分块区间的数量需要满足密钥的数量条件；将每一个分块区间对应一段转换数据记为区间数据，以及分块区间内所有位置信息形成的位置信息序列记为区间序列；

然后，利用DES加密算法将区间序列作为密钥，对对应分块区间的区间数据进行加密获得密文。

通过控制单个数据块的密钥数量，使得最终的密钥长度在等于矩阵长度的同时，生成的密钥个数要位于迭代次数内，这样最终的加密过程的加密等级才可以得到保障。

由此可以使得数据的最终加密结果变为对转换数据的加密，且不同数据块的加密密钥不同，提升解密难度。

数据存储模块：将二进制位置信息序列与分块区间的顺序作为子密钥对，由于由标记信息可以获取分母矩阵，由分块矩阵顺序可以获取加密密钥长度与分块依据，以此可以推出密钥，因此将上述信息分为子密钥对，进行保存。

本实施例通过对质检数据进行数据类型转换，将质检数据进行类压缩操作，以降低数据规模，提升加密速度并降低加密成本，由确定的数据分块对数据进行分块加密，提升数据加密的保密等级，增加破解难度。

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 (9)

1.一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，其特征在于，该系统包括以下模块：

数据准备模块：用于获取质检数据，包含文本数据和数字数据两种类型数据；

数据转换模块：用于将质检数据转换为二进制获得二进制质检数据，根据进制转换前的质检数据中文本数据和数字数据的大小和位长获得第一参数，将二进制质检数据划分为若干个边长大小为第一参数的矩阵记为数据矩阵；将序数相邻的两个数据矩阵的运算结果记为转换数据；根据数据矩阵中数值为0的元素获得二进制位置信息序列；

数据加密模块：用于利用二进制位置信息序列对二进制质检数据进行分块获得分块区间，通过DES加密算法对分块区间内的转换数据进行加密获得密文；

数据存储模块：用于对密文进行安全存储；

所述根据进制转换前的质检数据中文本数据和数字数据的大小和位长获得第一参数，包括的具体步骤如下：

获取进制转换前的质检数据中数字数据的大小以及文本数据的大小；第一参数的具体获取方法为：

其中，表示第一参数；/>表示DES加密算法的明文分组的数据位长；/>表示二进制质检数据中单个数据的位长；/>表示数字数据的大小；/>代表文本数据大小；/>表示预设的超参数；/>表示文本数据中单个文本数据的位长，/>为数字数据中单个数据的位长；/>表示向下取整。

2.根据权利要求1所述一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，其特征在于，所述将质检数据转换为二进制获得二进制质检数据，包括的具体步骤如下：

利用Unicode编码将质检数据中的文本数据转化为二进制的数据，记为二进制文本数据；将质检数据中的数字数据转换为二进制的数据，记为二进制数字数据；

将二进制文本数据和二进制数字数据统称为二进制质检数据。

3.根据权利要求1所述一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，其特征在于，所述将二进制质检数据划分为若干个边长大小为第一参数的矩阵记为数据矩阵，包括的具体步骤如下：

将二进制质检数据置入一个矩阵中，记为二进制矩阵，二进制矩阵中一个元素对应一个二进制的字符，获取二进制矩阵中每一行中长度为N的序列，将由行的长度为/>的序列形成/>大小的矩阵记为数据矩阵，获得若干个数据矩阵，其中/>表示第一参数。

4.根据权利要求1所述一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，其特征在于，所述将序数相邻的两个数据矩阵的运算结果记为转换数据，包括的具体步骤如下：

将第个数据矩阵中的元素作为分子，将第/>个数据矩阵中的元素作为分母，当分母为1时，获取除法运算的输出结果；当分母为0且分子也为0时，输出结果为1，当分母为0而分子为1时，输出结果为0；将第/>个的数据矩阵和第/>个数据矩阵中所有对应位置的元素的计算结果得到的数据记为转换数据，P为大于等于1的任意整数，且/>小于等于数据矩阵的个数。

5.根据权利要求4所述一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，其特征在于，所述根据数据矩阵中数值为0的元素获得二进制位置信息序列，包括的具体步骤如下：

获取第个数据矩阵所有元素数值为0时对应元素在数据矩阵中的序数记为位置信息，将第/>个数据矩阵中所有位置信息形成的序列记为位置信息序列；将任意位置信息序列中所有元素转换为二进制获得二进制位置信息形成的序列记为二进制位置信息序列。

6.根据权利要求5所述一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，其特征在于，所述利用位置信息序列对质检数据进行分块获得分块区间，包括的具体步骤如下：

按照所有位置信息序列所对应数据矩阵在质检数据中的顺序进行首尾连接获得长序列；根据DES加密算法的密钥长度对长序列进行分块，获取长序列中每一个分块的最左侧和最右侧位置信息在质检数据内对应位置所形成的区间，记为每一个分块的分块区间，且分块区间的数量需要满足密钥的数量条件。

7.根据权利要求6所述一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，其特征在于，所述密钥的数量条件的获取方法如下：

其中，表示第/>个数据矩阵中元素数值为0的数量；/>表示第/>个数据矩阵中所有二进制位置信息的长度；/>表示密钥的数量；/>表示第一参数；/>表示数据矩阵的数量；/>表示预设的超参数。

8.根据权利要求1所述一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，其特征在于，所述对分块区间内的转换数据进行加密获得密文，包括的具体步骤如下：

将每一个分块区间所对应的一段转换数据记为区间数据，以及区间内所有二进制位置信息形成的二进制位置信息序列记为区间序列；

利用DES加密算法将区间序列作为密钥，对对应分块区间的区间数据进行加密获得密文。

9.根据权利要求8所述一种检测试剂盒质检数据安全存储系统，其特征在于，所述对密文进行安全存储，包括的具体步骤如下：

将分块区间的顺序与二进制位置信息序列作为子密钥对，将密文和子密钥对写入存储器中进行安全存储。