CN117040940B - 一种基于物联网的设备数据加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的设备数据加密方法，属于数据加密技术领域，包括以下步骤：S1：获取电子设备的音频数据，对音频数据进行去噪处理，得到去噪音频数据；S2：生成第一加密参数和第二加密参数；S3：生成加密矩阵；S4：根据加密矩阵，生成加密函数，利用加密函数对去噪音频数据进行加密，并将加密后的去噪音频数据上传至物联网中。本发明对例如手机和电脑等电子设备获取的音频数据进行加密，整个加密过程充分考虑电子设备的设备参数和音频数据的音频参数，依次生成加密参数、加密矩阵和加密函数，使得加密过程更具针对性；同时，本发明将加密后的音频数据上传至物联网进行储存，便于保护用户隐私。

Description

一种基于物联网的设备数据加密方法
技术领域
本发明属于数据加密技术领域，具体涉及一种基于物联网的设备数据加密方法。
背景技术
随着计算机网络普及和网络性能的提升，时常需要进行音频录制，其应用范围十分广泛，导致安全隐私问题突出。为保护商业利益或个人隐私，在实际应用中，音频数据通常需要加密。但现有设备音频数据的加密方法容易被截取，未考虑电子设备本身和音频数据本身的特性，导致通信安全性较差。
发明内容
本发明为了解决以上问题，提出了一种基于物联网的设备数据加密方法。
本发明的技术方案是：一种基于物联网的设备数据加密方法包括以下步骤：
S1：获取电子设备的音频数据，对音频数据进行去噪处理，得到去噪音频数据；
S2：根据去噪音频数据的音频参数，生成第一加密参数；根据电子设备的设备参数，生成第二加密参数；
S3：根据第一加密参数和第二加密参数，生成加密矩阵；
S4：根据加密矩阵，生成加密函数，利用加密函数对去噪音频数据进行加密，并将加密后的去噪音频数据上传至物联网中。
进一步地，S2中，去噪音频数据的音频参数包括采样率、通道数和采样精度；电子设备的设备参数包括频率范围、信噪比、音频强度动态范围和音频延迟。
音频设备的频率范围决定了它能够处理的音频频率范围，频率范围通常由两个值表示，一个是下限频率，另一个是上限频率。信噪比是音频设备中最重要的参数之一，它表示音频信号与背景噪声的比值。动态范围是音频设备能够处理的最大声音强度与最小声音强度之间的差值，它反映了设备对声音强度变化的处理能力。声音延迟表示音频设备从输入信号到产生输出信号之间的时间延迟。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，根据去噪音频数据的音频参数和电子设备的设备参数确定含有参数特征的第一加密参数和第二加密参数，通过这两个加密参数构建的加密矩阵更贴近去噪音频数据和电子设备本身的特征，提高其实用性。
进一步地，S2中，第一加密参数F的计算公式为：
；式中，f表示采样率，N表示通道数，j表示采样精度，e表示指数。
进一步地，S2中，第二加密参数G的计算公式为：
；式中，p0表示电子设备频率范围的最小值，p1表示电子设备频率范围的最大值，q0表示电子设备音频强度动态范围的最小值，q1表示电子设备音频强度动态范围的最大值，c表示常数，B表示信噪比，y表示音频延迟，e表示指数。
进一步地，S3包括以下子步骤：
S31、判断第一加密参数是否大于或等于第二加密参数，若是则进入S32，否则进入S33；
S32、将第一加密参数与第二加密参数之间的均值作为第三加密参数，并进入S34；
S33、将第一加密参数与第二加密参数之和作为第三加密参数，并进入S34；
S34、根据第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数，生成加密矩阵。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，通过第一加密参数和第二加密参数的大小判断，确定加密矩阵的元素；在第一加密参数大于或等于第二加密参数时，直接取均值作为第三加密参数，在第一加密参数小于第二加密参数时，直接取和作为第三加密参数，上述过程充分考虑两个加密参数大小不同导致在加密矩阵中占比不同，使加密矩阵的元素生成更准确。
进一步地，S34中，加密矩阵X的表达式为：
；式中，F表示第一加密参数，G表示第二加密参数，K表示第三加密参数。
进一步地，S4包括以下子步骤：
S41、获取加密矩阵的逆矩阵，生成加密逆矩阵；
S42、获取加密矩阵的转置矩阵，生成加密转置矩阵；
S43、根据加密逆矩阵、第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数，生成第一加密权重；
S44、根据加密转置矩阵、第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数，生成第二加密权重；
S45、根据第一加密权重和第二加密权重，生成加密函数，利用加密函数对去噪音频数据进行加密，并将加密后的去噪音频数据上传至物联网中。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，由于加密矩阵包含第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数的特征，所以利用加密矩阵生成加密函数的过程中，充分考虑加密矩阵的转置矩阵和逆矩阵，全方位考虑三个加密参数可以对加密函数的两个加密权重的影响，保证加密函数可以对标准音频数据进行准确加密。
进一步地，S43中，第一加密权重μ1的计算公式为：
；式中，F表示第一加密参数，G表示第二加密参数，K表示第三加密参数，X表示加密矩阵，Y表示加密逆矩阵，YT表示加密逆矩阵的转置矩阵，XT表示加密矩阵的转置矩阵，E表示单位矩阵。
进一步地，S44中，第二加密权重μ2的计算公式为：
；式中，F表示第一加密参数，G表示第二加密参数，K表示第三加密参数，X表示加密矩阵，Z表示加密转置矩阵，Z-1表示加密转置矩阵的逆矩阵，X-1表示加密矩阵的逆矩阵，E表示单位矩阵。
进一步地，S45中，加密函数H的表达式为：
；式中，x表示去噪音频数据，f(·)表示加密函数，μ1表示第一加密权重，μ2表示第二加密权重。
在本发明实施列中，加密函数可采用哈希函数等具有加密性质的函数。
本发明的有益效果是：本发明对例如手机和电脑等电子设备获取的音频数据进行加密，整个加密过程充分考虑电子设备的设备参数和音频数据的音频参数，依次生成加密参数、加密矩阵和加密函数，使得加密过程更具针对性；同时，本发明将加密后的音频数据上传至物联网进行储存，便于保护用户隐私。
附图说明
图1为基于物联网的设备数据加密方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
如图1所示，本发明提供了一种基于物联网的设备数据加密方法，包括以下步骤：
S1：获取电子设备的音频数据，对音频数据进行去噪处理，得到去噪音频数据；
S2：根据去噪音频数据的音频参数，生成第一加密参数；根据电子设备的设备参数，生成第二加密参数；
S3：根据第一加密参数和第二加密参数，生成加密矩阵；
S4：根据加密矩阵，生成加密函数，利用加密函数对去噪音频数据进行加密，并将加密后的去噪音频数据上传至物联网中。
在本发明实施例中，S2中，去噪音频数据的音频参数包括采样率、通道数和采样精度；电子设备的设备参数包括频率范围、信噪比、音频强度动态范围和音频延迟。
音频设备的频率范围决定了它能够处理的音频频率范围，频率范围通常由两个值表示，一个是下限频率，另一个是上限频率。信噪比是音频设备中最重要的参数之一，它表示音频信号与背景噪声的比值。动态范围是音频设备能够处理的最大声音强度与最小声音强度之间的差值，它反映了设备对声音强度变化的处理能力。声音延迟表示音频设备从输入信号到产生输出信号之间的时间延迟。
在本发明中，根据去噪音频数据的音频参数和电子设备的设备参数确定含有参数特征的第一加密参数和第二加密参数，通过这两个加密参数构建的加密矩阵更贴近去噪音频数据和电子设备本身的特征，提高其实用性。
在本发明实施例中，S2中，第一加密参数F的计算公式为：
；式中，f表示采样率，N表示通道数，j表示采样精度，e表示指数。
在本发明实施例中，S2中，第二加密参数G的计算公式为：
；式中，p0表示电子设备频率范围的最小值，p1表示电子设备频率范围的最大值，q0表示电子设备音频强度动态范围的最小值，q1表示电子设备音频强度动态范围的最大值，c表示常数，B表示信噪比，y表示音频延迟，e表示指数。
在本发明实施例中，S3包括以下子步骤：
S31、判断第一加密参数是否大于或等于第二加密参数，若是则进入S32，否则进入S33；
S32、将第一加密参数与第二加密参数之间的均值作为第三加密参数，并进入S34；
S33、将第一加密参数与第二加密参数之和作为第三加密参数，并进入S34；
S34、根据第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数，生成加密矩阵。
在本发明中，通过第一加密参数和第二加密参数的大小判断，确定加密矩阵的元素；在第一加密参数大于或等于第二加密参数时，直接取均值作为第三加密参数，在第一加密参数小于第二加密参数时，直接取和作为第三加密参数，上述过程充分考虑两个加密参数大小不同导致在加密矩阵中占比不同，使加密矩阵的元素生成更准确。
在本发明实施例中，S34中，加密矩阵X的表达式为：
；式中，F表示第一加密参数，G表示第二加密参数，K表示第三加密参数。
在本发明实施例中，S4包括以下子步骤：
S41、获取加密矩阵的逆矩阵，生成加密逆矩阵；
S42、获取加密矩阵的转置矩阵，生成加密转置矩阵；
S43、根据加密逆矩阵、第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数，生成第一加密权重；
S44、根据加密转置矩阵、第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数，生成第二加密权重；
S45、根据第一加密权重和第二加密权重，生成加密函数，利用加密函数对去噪音频数据进行加密，并将加密后的去噪音频数据上传至物联网中。
在本发明中，由于加密矩阵包含第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数的特征，所以利用加密矩阵生成加密函数的过程中，充分考虑加密矩阵的转置矩阵和逆矩阵，全方位考虑三个加密参数可以对加密函数的两个加密权重的影响，保证加密函数可以对标准音频数据进行准确加密。
在本发明实施例中，S43中，第一加密权重μ1的计算公式为：
；式中，F表示第一加密参数，G表示第二加密参数，K表示第三加密参数，X表示加密矩阵，Y表示加密逆矩阵，YT表示加密逆矩阵的转置矩阵，XT表示加密矩阵的转置矩阵，E表示单位矩阵。
在本发明实施例中，S44中，第二加密权重μ2的计算公式为：
；式中，F表示第一加密参数，G表示第二加密参数，K表示第三加密参数，X表示加密矩阵，Z表示加密转置矩阵，Z-1表示加密转置矩阵的逆矩阵，X-1表示加密矩阵的逆矩阵，E表示单位矩阵。
在本发明实施例中，S45中，加密函数H的表达式为：
；式中，x表示去噪音频数据，f(·)表示加密函数，μ1表示第一加密权重，μ2表示第二加密权重。
在本发明实施列中，加密函数可采用哈希函数等具有加密性质的函数。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于物联网的设备数据加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取电子设备的音频数据，对音频数据进行去噪处理，得到去噪音频数据；
S2：根据去噪音频数据的音频参数，生成第一加密参数；根据电子设备的设备参数，生成第二加密参数；
S3：根据第一加密参数和第二加密参数，生成加密矩阵；
S4：根据加密矩阵，生成加密函数，利用加密函数对去噪音频数据进行加密，并将加密后的去噪音频数据上传至物联网中；
所述S2中，去噪音频数据的音频参数包括采样率、通道数和采样精度；电子设备的设备参数包括频率范围、信噪比、音频强度动态范围和音频延迟；
所述S2中，第一加密参数F的计算公式为：
；式中，f表示采样率，N表示通道数，j表示采样精度，e表示指数；
所述S2中，第二加密参数G的计算公式为：
；式中，p0表示电子设备频率范围的最小值，p1表示电子设备频率范围的最大值，q0表示电子设备音频强度动态范围的最小值，q1表示电子设备音频强度动态范围的最大值，c表示常数，B表示信噪比，y表示音频延迟，e表示指数；
所述S3包括以下子步骤：
S31、判断第一加密参数是否大于或等于第二加密参数，若是则进入S32，否则进入S33；
S32、将第一加密参数与第二加密参数之间的均值作为第三加密参数，并进入S34；
S33、将第一加密参数与第二加密参数之和作为第三加密参数，并进入S34；
S34、根据第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数，生成加密矩阵；
所述S34中，加密矩阵X的表达式为：
；式中，F表示第一加密参数，G表示第二加密参数，K表示第三加密参数；
所述S4包括以下子步骤：
S41、获取加密矩阵的逆矩阵，生成加密逆矩阵；
S42、获取加密矩阵的转置矩阵，生成加密转置矩阵；
S43、根据加密逆矩阵、第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数，生成第一加密权重；
S44、根据加密转置矩阵、第一加密参数、第二加密参数和第三加密参数，生成第二加密权重；
S45、根据第一加密权重和第二加密权重，生成加密函数，利用加密函数对去噪音频数据进行加密，并将加密后的去噪音频数据上传至物联网中；
所述S43中，第一加密权重μ1的计算公式为：
；式中，F表示第一加密参数，G表示第二加密参数，K表示第三加密参数，X表示加密矩阵，Y表示加密逆矩阵，YT表示加密逆矩阵的转置矩阵，XT表示加密矩阵的转置矩阵，E表示单位矩阵；
所述S44中，第二加密权重μ2的计算公式为：
；式中，F表示第一加密参数，G表示第二加密参数，K表示第三加密参数，X表示加密矩阵，Z表示加密转置矩阵，Z-1表示加密转置矩阵的逆矩阵，X-1表示加密矩阵的逆矩阵，E表示单位矩阵；
所述S45中，加密函数H的表达式为：
；式中，x表示去噪音频数据，f(·)表示加密函数，μ1表示第一加密权重，μ2表示第二加密权重。
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