CN117579360A - 一种基于量子网的数据完整性校验方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于量子网的数据完整性校验方法、设备及存储介质,其中方法包括:发送端将明文数据进行校验计算生成第一校验数据,然后进行拼接,再将拼接后的数据一起做量子加密再传输到接收端;接收端进行解密,再使用与发送端相同的校验计算过程对解密后的明文数据进行校验计算生成第二校验数据;接着将第二校验数据与解密后的第一校验数据进行比对,若两者相同,则完整性认证通过;反之,不通过。本发明将明文数据进行拆分,拆分之后进行相加,再经过移除高位得到最终的校验数据,这样不仅能够更加快速的计算出校验数据,从而校验出数据的完整性;而且在大流量高并发的情况下,节约资源,提高效率,极大优化了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及量子安全技术领域,具体涉及一种基于量子网的数据完整性校验方法、设备及存储介质。
背景技术
数据在网络传输的过程中,总会遇到一些网络黑客为了经济利益或个人爱好,跟踪特殊群体或个别敏感用户,盗取他们的网络身份或银行帐户信息,再冒充合法用户的身份,进一步侵入信息系统,非法盗取经济、政治、军事机密。为了保证因特网的安全和充分发挥其商业信息交换的价值,人们选择了数据加密技术,对访问网络的用户实施身份认证。因而数据的加解密在数据传输过程中显得更加必不可少。
数据加密的本质是将明文数据通过某种算法转换成密文数据,从而实现数据保密的目的。加密的本质是改变数据的形式,去掉或隐藏明文数据的意义,增加加密数据的复杂性,使得其只有经过特定的解密方式才可被正确还原。简单说就是数据的一种混淆。目前加密技术的基本方法包括对称密钥加密和非对称密钥加密两种方式。数据的解密过程与加密过程恰好相反,即将密文数据还原成明文数据,通常需要使用加密时所用的密钥进行解密。
根据加密算法和密钥的不同,数据解密的过程可以采用不同的方法实现。对称密钥加密算法通常使用相同的密钥进行加解密,非对称密钥加密算法则需要使用私钥进行解密。不论是对称密钥加密,还是非对称密钥加密,数据解密的原理都是一样的,即根据加密算法和密钥对密文数据进行逆向运算,去掉加密时所加的噪音、变换或随机性等,将密文数据还原回原来的明文数据状态。
同时,为了进一步保障数据传输的正确无误,我们应该使用一些校验数据来确认数据有没有被篡改。在实际的数据传输过程中,接收端为数据做完解密后还要去校验数据的完整性,但现有的数据完整性校验方法过于繁琐非常耗时,从而给接收端造成很大的运算压力,最终造成接收数据效率极低;考虑到接收端的流量大、流速高,必须要找一种更为高效的校验方法来核实数据的完整性。
发明内容
发明目的:本发明目的是提供一种基于量子网的数据完整性校验方法、设备及存储介质,解决了现有的数据完整性校验方法过于繁琐非常耗时,从而给接收端造成很大的运算压力,最终造成接收数据效率极低的问题。
技术方案:本发明一种基于量子网的数据完整性校验方法,包括以下步骤:
(1)发送端将明文数据进行校验计算生成第一校验数据,然后将明文数据与第一校验数据进行拼接,再将拼接后的明文数据和第一校验数据一起做量子加密形成量子密文传输到接收端;
(2)接收端对量子密文进行解密得到解密后的明文数据和第一校验数据,再使用与发送端相同的校验计算过程对解密后的明文数据进行校验计算生成第二校验数据;接着接收端将第二校验数据与解密后的第一校验数据进行比对,若两者相同,则明文数据的完整性认证通过,接收端接收明文数据;反之,则完整性认证不通过,通知发送端重新发送。
进一步的,所述第一校验数据的字节长度和第二校验数据的字节长度都是两字节。
进一步的,所述将明文数据进行校验计算生成第一校验数据的具体过程为:
1)获取明文数据的字节长度a,将明文数据的字节长度a除以预设的拆分字节长度b得到商c以及余数d,然后将明文数据按从前往后的顺序拆分出c个字节长度为b的拆分数据和1个字节长度为d的第一剩余数据;
2)将c个字节长度为b的拆分数据依次进行累加得到第一中间数据,再将累加得到的第一中间数据移除高位得到1个字节长度为b的第二中间数据;
3)将第二中间数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第三中间数据,以及将第一剩余数据拆分为第四中间数据;接着将多个两字节的第三中间数据和第四中间数据依次进行累加得到第五中间数据,最后将第五中间数据移除高位得到1个两字节的第一最终数据,该第一最终数据就是第一校验数据。
进一步的,所述将明文数据进行校验计算生成第一校验数据的具体过程为:
1)获取明文数据的字节长度a,将明文数据的字节长度a除以预设的拆分字节长度b得到商c以及余数d,然后将明文数据按从前往后的顺序拆分出c个字节长度为b的拆分数据;
2)接着将明文数据按从后往前的顺序拆分出1个字节长度为b的第二剩余数据;将c个字节长度为b的拆分数据和字节长度为b的第二剩余数据依次进行累加得到第六中间数据,再将累加得到的第六中间数据移除高位得到1个字节长度为b的第七中间数据;
3)将第七中间数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第八中间数据,接着将多个两字节的第八中间数据依次进行累加得到第九中间数据,最后将第九中间数据移除高位得到1个两字节的第二最终数据,该第二最终数据就是第一校验数据。
进一步的,所述预设的拆分字节长度b为2的整数幂次方,且字节长度b大于等于23。
进一步的,所述将第一剩余数据拆分为第四中间数据的具体过程为:
若第一剩余数据的字节长度d为2的整数倍,则将第一剩余数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第一分块数据,多个两字节的第一分块数据即为第四中间数据;若第一剩余数据的字节长度d不为2的整数倍,则将第一剩余数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第二分块数据和1个一字节的第三分块数据,多个两字节的第二分块数据和1个一字节的第三分块数据即为第四中间数据。
本发明还包括一种计算机设备,所述计算机设备至少包括处理器和存储器,所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述权利要求中任一所述基于量子网的数据完整性校验方法。
本发明还包括一种计算机可读存储介质,其存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述权利要求中任一所述基于量子网的数据完整性校验方法。
本发明的有益效果:本发明首先将明文进行校验计算生成校验数据,再将明文数据与校验数据进行拼接加密形成量子密文传输到接收端;接收端接收之后,使用与发送端相同的校验计算过程对解密后的明文数据进行校验,从而判断明文数据的完整性。本发明将明文数据进行拆分,拆分之后进行相加,再经过移除高位得到最终的校验数据,这样不仅能够更加快速的计算出校验数据,从而校验出数据的完整性;而且在大流量高并发的情况下,拥有非常明显的效果,节约资源,提高效率,极大优化了用户体验。
附图说明
图1为本发明的基于量子网的数据完整性校验方法示意图;
图2为实施例1的明文数据拆分示意图;
图3为实施例2的明文数据拆分示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述:
实施例1
在量子网里,不管是什么数据,传输到接收端都需要对数据的完整性进行校验,这里的量子网可以是矩阵时光数字科技有限公司部署的量子安全网。现有的校验方式即是根据明文数据利用算法生成固定长度的校验数据,假设校验数据的长度是两个字节,那么目前的校验方式就是将明文数据拆分成许多份两字节的数据,再将这些两字节的数据分别相加,去掉高位,最终会得到一个两字节的数据,这个数据就是最终的校验数据。由于在量子网里,量子加密的数据是明文数据和校验数据拼凑在一起的数据,如果在传输过程中篡改了密文,很可能导致量子解密的失败,因此对于校验位的精度要求不是很高,故而可以舍弃加法运算后的高位。但是目前的这种两字节拆分相加的校验方式,对于字节量大的数据来说,其运算起来就会占用更多资源且非常耗时,最终造成接收数据效率极低;而本身对于接收端,特别是服务端来说,经常要面对流量大、流速高的情况,故而对校验数据运算的效率要求就更高,显然需要优化校验方法,提高校验速率。
如图1所示,本发明的提出的方案就是一种优化校验方法,能提高校验速率;其具体步骤如下:
(1)发送端将明文数据进行校验计算生成第一校验数据,第一校验数据的字节长度是两字节;然后将明文数据与第一校验数据进行拼接,也就是拼接在明文数据之后,再将拼接后的明文数据和第一校验数据一起做量子加密形成量子密文传输到接收端;
其中,将明文数据进行校验计算生成第一校验数据的具体过程为:
1)获取明文数据的字节长度a,将明文数据的字节长度a除以预设的拆分字节长度b得到商c以及余数d,预设的拆分字节长度b为2的整数幂次方,且字节长度b大于等于23;然后将明文数据按从前往后的顺序拆分出c个字节长度为b的拆分数据和1个字节长度为d的第一剩余数据;
2)将c个字节长度为b的拆分数据依次进行累加得到第一中间数据,再将累加得到的第一中间数据移除高位得到1个字节长度为b的第二中间数据;
3)将第二中间数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第三中间数据,以及将第一剩余数据拆分为第四中间数据,具体拆分为第四中间数据的过程为:若第一剩余数据的字节长度d为2的整数倍,则将第一剩余数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第一分块数据,多个两字节的第一分块数据即为第四中间数据;若第一剩余数据的字节长度d不为2的整数倍,则将第一剩余数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第二分块数据和1个一字节的第三分块数据,多个两字节的第二分块数据和1个一字节的第三分块数据即为第四中间数据。接着将多个两字节的第三中间数据和第四中间数据依次进行累加得到第五中间数据,最后将第五中间数据移除高位得到1个两字节的第一最终数据,该第一最终数据就是第一校验数据。
举例说明:假设发送端给接收端想要传输一个1500个字节的明文数据,且规定校验数据位为两个字节,预设的拆分字节长度为32。首先获取明文数据的字节长度1500,将明文数据的字节长度1500除以预设的拆分字节长度32得到商46以及余数28;然后将明文数据按从前往后的顺序拆分出46个字节长度为32的拆分数据和1个字节长度为28的第一剩余数据,如图2明文数据拆分示意图所示;这边如果用现有的两字节拆分相加的话,就需要拆分为750份数据相加,其相加过于繁琐而且非常耗时;
接下来,将46个字节长度为32的拆分数据依次进行累加得到第一中间数据,再将累加得到的第一中间数据移除高位得到1个字节长度为32的第二中间数据;将字节长度为32的第二中间数据按从前往后的顺序拆分为16个两字节的第三中间数据,以及将第一剩余数据拆分为第四中间数据;由于第一剩余数据的字节长度为28,则将第一剩余数据按从前往后的顺序拆分为14个两字节的第一分块数据即为第四中间数据;接着将16个两字节的第三中间数据和14个两字节的第一分块数据依次进行累加得到第五中间数据,最后将第五中间数据移除高位得到1个两字节的最终数据,该数据就是第一校验数据。若传输一个1501个字节的明文数据,那么第一剩余数据的字节长度为29,那么第一剩余数据拆分为第四中间数据,则是将第一剩余数据按从前往后的顺序拆分为14个两字节的第二分块数据和1个一字节的第三分块数据,14个两字节的第二分块数据和1个一字节的第三分块数据即为第四中间数据;接着将16个两字节的第三中间数据、14个两字节的第二分块数据和1个一字节的第三分块数据依次进行累加、移除高位得到1个两字节的最终数据,该数据就是第一校验数据。最后将计算好的两字节校验数据拼接到1500字节的明文数据后,形成1502字节的数据,对此数据做量子加密形成量子密文传输到接收端。
当然,我们可以将预设的拆分字节长度改为8字节、16字节甚至64字节等,这样做拆分形成的循环操作就大大减少了,最后同样是相加移除高位,得到对应字节的数据;最后再继续拆分,最终得到一个两字节的校验数据。由于循环操作的减少,可见校验的繁琐程度降低耗时减少,校验数据运算的效率也得到提升。
(2)接收端对量子密文进行解密得到解密后的明文数据和解密后的第一校验数据,再使用与发送端相同的校验计算过程对解密后的明文数据进行校验计算生成第二校验数据,当然第二校验数据的字节长度也是两字节;接着接收端将第二校验数据与解密后的第一校验数据进行比对,若两者相同,则明文数据的完整性认证通过,证明了明文数据在传输过程中的完整性,接收端接收明文数据;反之,则完整性认证不通过,证明了明文数据在传输过程遭到了攻击,通知发送端重新发送。
也就是说上述的量子密文传输到接收端,接收端会对量子密文先做量子解密,期间如果量子密文被篡改或者传输有遗留,可能会造成量子解密的失败,如果量子解密成功的话,会得到1502字节的解密数据;根据约定,取出最后两字节的校验数据。再按照与发送端相同的校验计算过程对解密后的1500字节的明文数据进行校验计算生成第二校验数据,最后将新计算的第二校验数据和传输过来解密拆分后的第一校验数据做比较,如果相同,则可以证明数据完整无误,反之则是为有误数据。
由此可见,本发明提出的基于量子网的数据完整性校验方法能够更加快速的计算出校验数据,在大流量高并发的接收端,特别是服务端有着非常明显的效果,不仅能节约资源,提高效率;而且能快速校验出数据的完整性,极大优化了用户体验。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,本实施例中将明文数据进行校验计算生成第一校验数据的具体过程为:
1)获取明文数据的字节长度a,将明文数据的字节长度a除以预设的拆分字节长度b得到商c以及余数d,预设的拆分字节长度b为2的整数幂次方,且字节长度b大于等于23;然后将明文数据按从前往后的顺序拆分出c个字节长度为b的拆分数据;
2)接着将明文数据按从后往前的顺序拆分出1个字节长度为b的第二剩余数据;将c个字节长度为b的拆分数据和字节长度为b的第二剩余数据依次进行累加得到第六中间数据,再将累加得到的第六中间数据移除高位得到1个字节长度为b的第七中间数据;
3)将第七中间数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第八中间数据,接着将多个两字节的第八中间数据依次进行累加得到第九中间数据,最后将第九中间数据移除高位得到1个两字节的第二最终数据,该第二最终数据就是第一校验数据。
举例说明:假设发送端给接收端想要传输一个1500个字节的明文数据,且规定校验数据位为两个字节,预设的拆分字节长度为32。首先获取明文数据的字节长度1500,将明文数据的字节长度1500除以预设的拆分字节长度32得到商46以及余数28;然后将明文数据按从前往后的顺序拆分出46个字节长度为32的拆分数据;接着将明文数据按从后往前的顺序拆分出1个字节长度为32的第二剩余数据,如图3明文数据拆分示意图所示;这边如果用现有的两字节拆分相加的话,就需要拆分为750份数据相加,其相加过于繁琐而且非常耗时;
接下来,将46个字节长度为32的拆分数据和字节长度为32的第二剩余数据依次进行累加得到第六中间数据,再将累加得到的第六中间数据移除高位得到1个字节长度为32的第七中间数据;将字节长度为32的第七中间数据按从前往后的顺序拆分为16个两字节的第八中间数据,接着将16个两字节的第八中间数据依次进行累加得到第九中间数据,最后将第九中间数据移除高位得到1个两字节的最终数据,该最终数据就是第一校验数据。最后将计算好的两字节校验数据拼接到1500字节的明文数据后,形成1502字节的数据,对此数据做量子加密形成量子密文传输到接收端。
本实施例提出的基于量子网的数据完整性校验方法计算出校验数据的速率更快。由此可见,其同样解决了现有的数据完整性校验方法过于繁琐非常耗时,从而给接收端造成很大的运算压力,最终造成接收数据效率极低的问题。
本发明还提供一种计算机设备,计算机设备至少包括处理器和存储器,存储器存储有计算机程序,处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现本发明的基于量子网的数据完整性校验方法中的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现本发明的基于量子网的数据完整性校验方法中的步骤。
Claims (8)
1.一种基于量子网的数据完整性校验方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)发送端将明文数据进行校验计算生成第一校验数据,然后将明文数据与第一校验数据进行拼接,再将拼接后的明文数据和第一校验数据一起做量子加密形成量子密文传输到接收端;
(2)接收端对量子密文进行解密得到解密后的明文数据和第一校验数据,再使用与发送端相同的校验计算过程对解密后的明文数据进行校验计算生成第二校验数据;接着接收端将第二校验数据与解密后的第一校验数据进行比对,若两者相同,则明文数据的完整性认证通过,接收端接收明文数据;反之,则完整性认证不通过,通知发送端重新发送。
2.根据权利要求1所述的一种基于量子网的数据完整性校验方法,其特征在于:所述第一校验数据的字节长度和第二校验数据的字节长度都是两字节。
3.根据权利要求2所述的一种基于量子网的数据完整性校验方法,其特征在于,所述将明文数据进行校验计算生成第一校验数据的具体过程为:
1)获取明文数据的字节长度a,将明文数据的字节长度a除以预设的拆分字节长度b得到商c以及余数d,然后将明文数据按从前往后的顺序拆分出c个字节长度为b的拆分数据和1个字节长度为d的第一剩余数据;
2)将c个字节长度为b的拆分数据依次进行累加得到第一中间数据,再将累加得到的第一中间数据移除高位得到1个字节长度为b的第二中间数据;
3)将第二中间数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第三中间数据,以及将第一剩余数据拆分为第四中间数据;接着将多个两字节的第三中间数据和第四中间数据依次进行累加得到第五中间数据,最后将第五中间数据移除高位得到1个两字节的第一最终数据,该第一最终数据就是第一校验数据。
4.根据权利要求2所述的一种基于量子网的数据完整性校验方法,其特征在于,所述将明文数据进行校验计算生成第一校验数据的具体过程为:
1)获取明文数据的字节长度a,将明文数据的字节长度a除以预设的拆分字节长度b得到商c以及余数d,然后将明文数据按从前往后的顺序拆分出c个字节长度为b的拆分数据;
2)接着将明文数据按从后往前的顺序拆分出1个字节长度为b的第二剩余数据;将c个字节长度为b的拆分数据和字节长度为b的第二剩余数据依次进行累加得到第六中间数据,再将累加得到的第六中间数据移除高位得到1个字节长度为b的第七中间数据;
3)将第七中间数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第八中间数据,接着将多个两字节的第八中间数据依次进行累加得到第九中间数据,最后将第九中间数据移除高位得到1个两字节的第二最终数据,该第二最终数据就是第一校验数据。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于量子网的数据完整性校验方法,其特征在于:所述预设的拆分字节长度b为2的整数幂次方,且字节长度b大于等于23。
6.根据权利要求3所述的一种基于量子网的数据完整性校验方法,其特征在于,所述将第一剩余数据拆分为第四中间数据的具体过程为:
若第一剩余数据的字节长度d为2的整数倍,则将第一剩余数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第一分块数据,多个两字节的第一分块数据即为第四中间数据;若第一剩余数据的字节长度d不为2的整数倍,则将第一剩余数据按从前往后的顺序拆分为多个两字节的第二分块数据和1个一字节的第三分块数据,多个两字节的第二分块数据和1个一字节的第三分块数据即为第四中间数据。
7.一种计算机设备,其特征在于:所述计算机设备至少包括处理器和存储器,所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1-6中任一所述基于量子网的数据完整性校验方法。
8.一种计算机可读存储介质,其特征在于:其存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述基于量子网的数据完整性校验方法。
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