CN1531799A - 用于加密内容的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于加密内容的方法,所述方法包括:加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块,交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块,以及加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块。
Description
技术领域
本发明涉及到用于加密内容的加密技术。
背景技术
目前,有许多种常规的用于加密和保护内容(例如,文本、数据、音频内容、视频/可视内容等)的加密算法。但是,这些常规算法中的大多数被证明是不完全安全的。由于很少有人(如果有人)能够突破它们并访问已加密的数据这样一个事实,这些常规的加密算法经常被假定为安全的。对于许多传统的算法,如果已加密的内容是已知参数,就有用来确定加密密钥的密码分析技术。
使常规的加密技术易受密码分析技术影响的一个属性是这样一个事实,即,通常每次只有一个块的内容被加密。典型地,块的长度是32,64或128比特。即使使用诸如密码链块(CBC)等加密技术也不能阻止非法侵入者使用公知的密码分析技术来突破该代码。
因此,目前需要一种不易受密码分析技术影响的加密方法。
发明内容
本发明是一种用于加密内容的方法,它通过如下步骤完成:加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块,交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块,以及加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块。
本发明还包括其上包含用于由机器处理的计算机程序的计算机可读介质。该计算机程序包括:第一代码段,用于加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块;第二代码段,用于交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块;以及第三代码段,用于加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块。
此外,本发明还包括包含在载波中的计算机数据信号,该计算机数据信号包括:第一代码段,用于加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块;第二代码段,用于交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块;以及第三代码段,用于加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块。
本发明还包括信号传输系统,该系统包括:发射机,该发射机在发送内容之前加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块,交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块,以及加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块;和接收机,用于接收和解密已发送的加密内容。
另外,本发明包括包含用于如下操作的装置的发射机:加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块,交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块,以及加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块。
此外,本发明还包括用于解密内容的方法,所述方法包括:解密第一多个已经加密过两次的内容块从而产生第二多个已经加密过一次的内容块,交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块,解密第三多个已经加密过一次的内容块从而产生第四多个未加密的内容块。
附图说明
图1是显示根据本发明第一示范实施例的方法的流程图。
图2是显示根据本发明第一示范实施例的传输系统的框图。
具体实施方式
本发明是一种比传统的加密方法更不易受密码分析技术的影响的加密内容的方法。为了防止通过密码分析突破加密代码,本发明者已经发现:需要加密整个内容以致于加密内容的每一个比特都依赖于未加密内容的每一个比特,反之亦然。特别地,本发明是一种用于将未加密内容分解为第一块系列块、加密该内容、互相“交换”第一块系列中的一个以及第二次加密该内容的方法。
密码链块(CBC)是一种用于使已加密内容依赖于该内容的先前所有未加密比特的加密方法。但是,CBC并没有使已加密的内容依赖于该内容的未来未加密的比特。例如,使用CBC加密进行加密的未加密块A1、B1和C1。首先,块A1被加密从而产生已加密块A2。在CBC方法中,此第一已加密块A2被用在随后的所有块(例如,B1,C1)的加密中。这样,第一块随后的所有未加密块依赖于第一块来加密。但是,没有未加密块(例如,A1,B1,C1)依赖于未来块来加密。CBC的这个特征使得对CBC加密的内容进行密码分析更简单。CBC也没有防止非法侵入者使用密码分析技术一次一块地突破此代码。
本发明被包含在用于加密内容的“环回遍历”(loop through)方法中。该“环回遍历”方法使该加密过程环回遍历它自己,从而导致已加密内容的每个比特都依赖于未加密内容的每个比特。
在加密内容之前,随机种子数被放置在预定的位置,例如在该内容的开始处。这使得已加密的内容不同,即使当相同的内容加密两次也是一样。接着,该内容使用分块密码(例如,DES、AES等)加密。该分块密码优选地工作在CBC模式。该CBC模式要求一个块在加密之前与先前块已加密的内容进行异或运算。为了解密,在每个块被解密之后它与先前已加密的块进行异或运算。
接下来,每个六十四(64)比特块的第一个三十二(32)比特互相交换。这样,对于两个(2)64比特块而言,第一个块的第一个32比特与第二块的第一个32比特交换。对于涉及到多于2个块的方案,每个块的第一个32比特与到该块集中央有相同距离的块的第一个32比特交换。例如,对于四个(4)64比特块,第一个块的第一个32比特与第四个块的第一个32比特交换,第二个块的第一个32比特与第三个块的第一个32比特交换。对于六个(6)64比特块,第一个块的第一个32比特与第六个块的第一个32比特交换,第二个块的第一个32比特与第五个块的第一个32比特交换,第三个块的第一个32比特与第四个块的第一个32比特交换。本领域那些技术人员将会注意到,对于128比特的加密,可能将64比特的块用于环回遍历加密(与32比特块相对)。一旦该内容块已经“交换”,该内容块在CBC模式中再一次使用相同的密钥进行加密。在有非偶数个块的方案中(例如,3,5,7等),中间块将与其自己交换,由此导致在该块中没有完全改变。
上述过程导致该内容环回遍历它自己,这样使得已加密内容的每个比特都依赖于原始的未加密内容的每个比特,反之亦然。
图1显示了用于加密内容的环回遍历加密方法100的流程图。该方法开始于未加密内容的第一多个块110-113,每个都包含64比特块。虽然这些块在图1中显示为64比特块,但是本领域那些技术人员将会理解,那些块可以是各种不同大小(例如,128比特等)而不会偏离本发明的范围。每个64比特块有两个独立的32比特块组成。例如,64比特块110包括指定为P0和P1的两个32比特块,64比特块111包括指定为P2和P3的两个32比特块,等等。正如本领域那些技术人员将会注意到的,应该有足够数目的块来容纳要被加密的全部未加密消息。
如上所述,这些未加密块110-113被使用CBC模式分块密码来加密。在CBC模式中,块序列110、111、112、113中的第一个未加密块(例如,块110)被加密从而产生第一个已加密块210。对于每个随后的未加密块,在加密前,先前块加密的结果与该块进行异或(XOR)运算。例如,从未加密块110得到的已加密块210(包括32比特已加密块E0、E1)与未加密块111进行异或运算从而形成XOR块来加密。一旦该块被加密,已加密块211(包括32比特的已加密块E2、E3)就产生了。类似地,在未加密块112被加密之前,已加密块211与它进行异或运算从而产生已加密块212(包括32比特的已加密块E4、E5),在未加密块113被加密之前,已加密块212与它进行异或运算从而产生已加密块213(包括32比特的已加密块E6、E7)。
CBC块模式加密的结果是第二多个已经加密过一次的块210-213(包括32比特的已加密块E0-E7)。注意,由于异或函数,每个已经加密过一次的块211-213(E2-E7)都依赖于先前的块。
接下来,执行已经加密过一次的块210-213(E0-E7)的“环回遍历”。通过“环回遍历”,意味着每个64比特已经加密过一次的块(例如,210)的第一个32比特(例如,E0)与已加密块阵列的相反方对应的64比特已经加密过一次的块(例如,213)的第一个32比特(例如,E6)交换。例如,32比特块E0与32比特块E6交换,而32比特块E2与32比特块E4交换。在该交换或“环回遍历”之后,该32比特块E0-E7可以说是“无次序”了,导致产生第三多个块310-313。
接下来,对于块111-113,已经加密过一次并重新排列的块310-313被使用如前所述的相同的CBC分块密码进行加密。具体地,序列中第一个已经加密过一次的块(例如,块310)被再次加密从而产生第一个已经加密过两次的块410。对于每个随后的已经加密过一次的块,在第二加密过程之前,第一个已经加密过两次的块410与序列中随后的(第二个)已经加密过一次的块(例如,块311)进行异或运算。此时,块310首先被加密过一次并生成已经加密过两次的块410(包括32比特已加密块F0,F1)。然后,在已经加密过一次的块311被再次加密从而生成已经加密过两次的块411(包括32比特已加密块F2,F3)之前,已经加密过两次的块410与该块进行异或运算。类似地,在已经加密过一次的块312被再次加密从而生成已经加密过两次的块412(包括32比特已加密块F4,F5)之前,已经加密过两次的块411与该块进行异或运算,并且在已经加密过一次的块313被再次加密从而生成已经加密过两次的块413(包括32比特已加密块F6,F7)之前,已经加密过两次的块412与该块进行异或运算。上述过程生成第四多个已经加密过两次并重新排列过一次(“交换”)的块410-413。
注意,使用常规的密码分析技术,该重新排列和已经加密过两次的内容块410-413将非常难于解密。为了解密该消息(例如,块110-113),该整个消息将必须被解密为一个单独的块,因为已加密内容的每个比特都依赖于未加密内容的每个比特。对于较大的消息,尝试随机密钥所需的时间和存储器随消息的大小线性增加,因此使得密码分析极其困难。
为了解密,上述过程可以反过来执行。例如,块410-413中的每一个都首先被解密然后与序列中先前的块进行异或运算从而产生块310-313。然后,反过来执行“环回遍历”操作从而产生块210-213。最后,块210-213中的每一个被解密然后与序列中先前的块进行异或运算从而产生原始的未加密块110-113。
图2显示了根据本发明的示范实施例的传输系统200。系统200包括发射机210和接收机220。发射机210优选地包括用于实现上述加密方法的硬件或软件。发射机210还优选地包括用于将这样加密的内容发送到接收机220的硬件或软件。类似地,接收机220包括用于接收和解密由发射机210发送的内容的硬件或软件。接收机220可以使用上述解密过程来对接收到的内容进行解密。虽然发射机210和接收机220之间的连接在图2中显示为无线连接,但是本领域那些技术人员将会注意到,也可以使用有线连接而不偏离本发明的范围。
传输系统200可以包括不同类型的传输系统。例如,传输系统200可以包括条件存取(CA)系统,其中,发射机210包括卫星或电缆发射站而接收机220包括机顶盒(STB)或其它同等的接收单元。
本发明可以以计算机实现的处理以及用于实行这些方法的设备的形式来实施。本发明也可以以包含在有形介质(例如,软盘、只读存储器(ROM)、CD-ROM、硬盘、高密度盘或任何其它的计算机可读存储介质)中的计算机程序代码的形式实施,其中,当计算机程序代码被计算机载入并执行时,该计算机就变成了实行本发明的设备。本发明也可以以计算机程序代码的形式实施,例如,无论是存储在存储介质中,被计算机载入和/或执行,还是在某些传输介质上(例如,在电线或电缆上)通过光纤或通过电磁辐射传输,其中,当计算机程序代码被计算机载入并执行时,该计算机就变成了实行本发明的设备。当在通用处理器上实现时,该计算机程序代码段配置该处理器从而产生特定的逻辑电路。
虽然本发明根据示范实施例进行描述,但是它不局限于它们。所附权利要求应该被概括地认为包括本发明其它的变型和实施例,这些变型和实施例可以由本领域那些技术人员在不偏离本发明的范围和等同的范围下得到。
Claims (19)
1.一种用于加密内容的方法,所述方法包括:
加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块;
交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块;和
加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块。
2.如权利要求1的方法,还包括如下步骤:
在加密分离的内容块之前,在第一多个分离的内容块中的预定位置插入随机数。
3.如权利要求1的方法,其中,加密第一多个分离的内容块的步骤包括使用分块加密来加密这些块。
4.如权利要求1的方法,其中,加密第三多个块的步骤包括使用分块加密来加密这些块。
5.如权利要求1的方法,其中,第一多个块中的每个分离的内容块包含32比特块。
6.如权利要求1的方法,其中,第一多个块中的每个分离的内容块包含64比特块。
7.如权利要求1的方法,其中,第一多个块中的每个分离的内容块包含128比特块。
8.如权利要求1的方法,其中,加密第一多个分离的内容块的步骤包括:
加密至少一个第一内容块;
在加密至少一个第二内容块之前,在至少一个第一已加密的内容块和该至少一个第二内容块之间执行逻辑操作;和
加密至少一个第二内容块。
9.如权利要求8的方法,其中,所述逻辑操作包括异或函数。
10.如权利要求8的方法,还包括如下步骤:
在加密至少一个第三内容块之前,在至少一个第二已加密的内容块和该至少一个第三内容块之间执行逻辑操作;和
加密至少一个第三内容块。
11.如权利要求10的方法,其中,所述逻辑操作包括异或函数。
12.如权利要求1的方法,其中,交换已加密内容的步骤还包括:
交换存储在第二多个块中的第一块中的至少一部分已加密内容和存储在第二多个块中的距离第二多个块的中央与所述第一块一样远的第二块中的至少一部分已加密内容。
13.如权利要求12的方法,其中,交换已加密内容的步骤还包括如下步骤:
交换存储在第二多个块中第一块的随后的每一个块中的至少一部分已加密内容和存储在距离第二多个块的中央一样远的相应块中的至少一部分已加密内容。
14.如权利要求1的方法,其中,加密第三多个已加密内容块的步骤包括:
加密至少一个第一已加密内容块;
在加密至少一个第二内容块之前,在至少一个第一已加密的内容块和该至少一个第二内容块之间执行逻辑操作;和
加密至少一个第二内容块。
15.一种其上包含用于由机器处理的计算机程序的计算机可读介质,该计算机程序包括:
第一代码段,用于加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块;
第二代码段,用于交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块;以及
第三代码段,用于加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块。
16.一种包含在载波中的计算机数据信号,包括:
第一代码段,用于加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块;
第二代码段,用于交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块;以及
第三代码段,用于加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块。
17.一种信号传输系统,包括:
一个发射机,所述发射机在发送内容之前加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块,交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块,以及加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块;和
接收机,用于接收和解密已发送的加密内容。
18.一种发射机,包括:
一个设备,用于加密第一多个分离的内容块从而获得第二多个已经加密过一次的内容块,交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块,以及加密第三多个已经加密的内容块从而产生第四多个已经加密过两次的内容块。
19.一种用于解密内容的方法,所述方法包括:
解密第一多个已经加密过两次的内容块从而产生第二多个已经加密过一次的内容块;
交换存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第一组块中的至少一部分内容和存储在第二多个已经加密过一次的内容块中的第二组块中的至少一部分内容从而产生第三多个已经加密过一次的内容块;
解密第三多个已经加密过一次的内容块从而产生第四多个未加密的内容块。
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