TWI472237B - 利用分散金鑰資料進行傳輸之加密系統 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種利用分散金鑰資料進行傳輸之加密系統與方法,特別是關於一種具有方向性且利用複數種傳輸介面進行傳輸之加密系統與方法。
傳統的有線網路需透過實體線路,能藉由點對點的資料傳輸方式來確保安全性,但在無線感測網路(Wireless Sensor Network,WSN)架構中,其金鑰資料加密系統通常僅透過單一種無線傳輸介面進行傳輸,例如:無線射頻訊號,故其加密後資料與金鑰資料均透過同一傳輸介面進行傳輸。
在WSN的環境下,無線訊號的傳輸是藉由空氣中進行,由於不具方向性,故此種傳輸方式極可能遭到有心人士的竊聽或側錄來擷取資料。
本發明之目的之一,是在提供一種利用分散金鑰資料進行傳輸之加密系統與方法,可增強資料傳輸之安全性。
本發明之目的之一,是在提供一種利用分散金鑰資料進行傳輸之加密系統與方法,可分散資料被竊取的風險。
本發明之目的之一,是在提供一種利用分散金鑰資料進行傳輸之加密系統與方法,可分散資料並透過複數種傳輸介面進行傳輸。
本發明一實施例提供一種利用分散金鑰資料進行傳輸之加密系統,具有一傳送端以及一接收端,其中該傳送端包含一金鑰資料產生單元、一加密單元、一第一無線傳輸單元、以及一第二無線傳輸單元。接收端包含第三無線傳輸單元、第四無線傳輸單元、以及解密單元。金鑰資料產生單元,用以產生至少一金鑰資料;加密單元依據一資料與金鑰資料產生一加密資料;第一無線傳輸單元耦接至加密單元並傳送加密資料或金鑰資料之其一;第二無線傳輸單元耦接至加密單元並傳送加密資料或金鑰資料之另一;第三無線傳輸單元接收該第一無線傳輸單元所傳輸該加密資料或金鑰資料之其一;第四無線傳輸單元接收該第二無線傳輸單元所傳輸該加密資料或金鑰資料之另一;以及,解密單元耦接第三無線傳輸單元與第四無線傳輸單元,並依據該加密資料與該金鑰資料以解密加密資料並還原成資料。其中,金鑰資料之資料長度與該資料之資料長度相對應。
本發明一實施例提供一種利用分散金鑰資料進行傳輸之加密方法,包含下列步驟:
依據至少二無線傳輸單元產生至少一金鑰資料;依據一資料與該金鑰資料產生一加密資料;透過一第一無線傳輸單元傳送加密資料或金鑰資料之其一;透過一第二無線傳輸單元傳送加密資料或金鑰資料之另一;透過一第三無線傳輸單元接收加密資料或金鑰資料之其一;透過一第四無線傳輸單元接收加密資料或金鑰資料之另一;以及,依據加密資料與金鑰資料以解密加密資料並還原成資料;其中,金鑰資料之資料長度與資料之資料長度相對應。
請參考第1圖,第1圖顯示本發明之加密系統之一實施例示意圖,加密系統100係利用分散金鑰資料進行傳輸,加密系統100包含一傳送端10以及一接收端11。
傳送端10包含一金鑰資料產生單元101、一加密單元102、一第一無線傳輸單元103、以及一第二無線傳輸單元104。
金鑰資料產生單元101用來產生一金鑰資料KD,並傳送至加密單元102。加密單元102接收金鑰資料KD與使用者欲傳輸之資料D,加密單元102依據資料D與金鑰資料KD產生一加密資料ED。其中,金鑰資料KD係由金鑰資料產生單元101隨機所產生。
請注意,在本發明一實施例中,當加密系統100具有N種無線傳輸單元時,且N為正整數,則金鑰資料產生單元101係產生N-1個金鑰資料KD_1~KD_N-1。為求簡潔說明,在本實施例中之無線傳輸單元有兩種(第一無線傳輸單元103與第二無線傳輸單元104),因此產生一金鑰資料KD,但本發明不應以此為限。
舉例說明,請同時參考第2圖,第2圖顯示本發明之加密系統之一實施例之資料分割示意圖,加密系統100之所欲傳輸之資料D為十進位之格式,例如:21 46 03 88。此時,金鑰資料產生單元101會產生與資料D之金鑰資料KD,例如:25 01 77 61。在本實施例中,金鑰資料KD之資料長度與資料D之資料長度相對應。
透過加密單元102將資料D與金鑰資料KD利用不進位之加法或減法運算以產生加密資料ED,在本實施例中,加密系統100係採用不進位之減法運算,換言之,資料D之每一個數字均與金鑰資料KD之每一個數字進行不進位之減法運算,例如:21-25=04、03-77=36,則可產生加密資料ED為06 45 36 27。
接著,由第一無線傳輸單元103傳輸加密資料ED或金鑰資料KD其中之一,而第二無線傳輸單元104傳輸加密資料ED或金鑰資料KD另一者,在本實施例中,第一無線傳輸單元103傳輸加密資料ED,第二無線傳輸單元104傳輸金鑰資料KD,但本發明不應以此為限。
另外,金鑰資料產生單元101與加密單元102在一實施例中設置於一微處理裝置10a中,且金鑰資料產生單元101與加密單元102可由一韌體或硬體所實現。
接收端11包含接收端包含第三無線傳輸單元105、第四無線傳輸單元106、以及解密單元107。第三無線傳輸單元105接收第一無線傳輸單元103之所傳輸加密資料ED或金鑰資料KD,由於在本實施例中,第一無線傳輸單元103傳輸加密資料ED,故第三無線傳輸單元105接收加密資料ED。相對應地,第四無線傳輸單元106接收第二無線傳輸單元104之所傳輸金鑰資料KD。
解密單元107在一實施例中設置於一微處理裝置11a中,且解密單元107可由一韌體或硬體所實現。
在此請注意,第二無線傳輸單元104與第四無線傳輸單元106係透過光學訊號進行傳輸,在一實施例中,第二無線傳輸單元104可由任何現有或未來可產生光源的裝置所實現,例如:發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)或雷射二極體(Laser Diode,LD)。第四無線傳輸單元106可由一光感測單元所實現。如此一來,第二無線傳輸單元104與第四無線傳輸單元106之間的資料傳輸係具有一方向性,更能確保資料不易中途被竊取。
請注意,在一實施例中,當第二無線傳輸單元104與第四無線傳輸單元106係透過光學訊號進行傳輸時,第二無線傳輸單元104可使用不同波長、顏色之光源進行交替傳輸,換言之,第二無線傳輸單元104可產生複數不同波長、顏色之光源,使加密系統100能確保資料傳輸過程中之安全。
除此之外,第一無線傳輸單元102與該第三無線傳輸單元105係透過射頻訊號進行傳輸。
解密單元107耦接第三無線傳輸單元105與第四無線傳輸單元106,並依據加密資料ED與金鑰資料KD以解密加密資料ED並還原成資料D。由於本實施例之傳送端10係採用不進位之減法運算進行加密,故解密單元107係採用不進位之加法運算進行解密以還原成資料D。但接收端11必須完全接收到來自兩個以上不同傳輸管道之加密資料ED與金鑰資料KD,才能還原成原本的資料D。
在本實施例中,由於第二無線傳輸單元104與第四無線傳輸單元106係透過光學訊號進行傳輸,且第二無線傳輸單元104與第四無線傳輸單元106係透過光學訊號傳輸金鑰資料KD,故傳送端10可透過一差分脈位調變(Differential Pulse Position Modulation,DPPM)方式進行調變,使金鑰料KD轉換為二進位(binary)之波形進行傳輸。相對應地,接收端11利用一差分脈位調變(Differential Pulse Position Modulation,DPPM)方式解調金鑰資料KD。
同時參考下列函式,以下為本發明一實施例中,加密系統100中之控制函式:
/*設定兩種傳輸方式(例如:射頻訊號與光學訊號)*/
#define transmit_way 2
/*初始化射頻訊號傳輸功能*/
RF_init();
/*初始化光學訊號傳輸功能*/
IR_init();
/*初始化金鑰資料產生單元101,並產生一金鑰資料KD*/
RNG_Enable()
/*依照傳送端10之傳輸單元數量-1產生對應數目之金鑰資料KD*/
RNG_Encryption_Key1=RNG_DATA;
/*使用不進位減法運算來將原本的資料加密*/
RNG_Encryption_Key2=Secret_splitting(RNG_Encryption_Key1,Origina_data)
/*將計算出來的結果分別透過射頻訊號與光學訊號傳輸給接收端11*/
RF_send(RNG_Encryption_Key1);
IR_send(RNG_Encryption_Key2);
請參考第3圖,第3圖顯示本發明加密系統之一實施例運作方法流程圖。其運作方法包含下列步驟:步驟S301:開始;步驟S302:產生至少一金鑰資料KD;步驟S303:依據一資料D與金鑰資料KD產生一加密資料ED;步驟S304:透過一第一無線傳輸單元傳送加密資料ED或金鑰資料KD之其一;步驟S305:透過一第二無線傳輸單元傳送加密資料ED或金鑰資料KD之另一;步驟S306:透過一第三無線傳輸單元接收加密資料ED或金鑰資料KD之其一;步驟S307:透過一第四無線傳輸單元接收加密資料ED或金鑰資料KD之另一;步驟S308:依據加密資料ED與金鑰資料KD以解密加密資料ED並還原成資料D;步驟S309:結束。
綜上所述,本發明之系統係利用傳送端的無線傳輸單元之個數,以決定其金鑰資料的數目,再透過金鑰資料將原資料進行加密後傳輸。除此之外,傳送端透過兩種以上的無線傳輸技術分別將金鑰資料與加密資料傳送給接收資料端,故接收端必須完全接收到來自兩個以上不同傳輸管道之加密資料與金鑰資料,才能還原成原本的資料。透過分散金鑰資料進行傳輸,能有效增強WSN環境下資料傳輸的安全性
以上雖以實施例說明本發明,但並不因此限定本發明之範圍,只要不脫離本發明之要旨,該行業者可進行各種變形或變更。
100...加密系統
10...傳送端
11...接收端
10a、11a...微處理裝置
101...金鑰資料產生單元
102...加密單元
103、104...無線傳輸單元
105、106...無線傳輸單元
107...解密單元
S301~S309...步驟
第1圖顯示本發明加密系統之一實施例示意圖。
第2圖顯示本發明之加密系統之一實施例之資料分割示意圖。
第3圖顯示第3圖顯示本發明加密系統之一實施例運作方法流程圖。
100...加密系統
10...傳送端
11...接收端
10a、11a...微處理裝置
101...金鑰資料產生單元
102...加密單元
103、104...無線傳輸單元
105、106...無線傳輸單元
107...解密單元
Claims (8)
- 一種利用分散金鑰資料進行傳輸之加密系統,具有一傳送端以及一接收端,其中該傳送端包含:一金鑰資料產生單元,用以產生至少一金鑰資料;一加密單元,依據一資料與該金鑰資料產生一加密資料;一第一無線傳輸單元,耦接至加密單元並傳送該加密資料或該金鑰資料之其一;以及一第二無線傳輸單元,耦接至加密單元並傳送該加密資料或該金鑰資料之另一;該接收端,包含:一第三無線傳輸單元,接收該第一無線傳輸單元所傳輸該加密資料或金鑰資料之其一;一第四無線傳輸單元,接收該第二無線傳輸單元所傳輸該加密資料或金鑰資料之另一;以及一解密單元,耦接該第三無線傳輸單元與該第四無線傳輸單元,並依據該加密資料與該金鑰資料以解密該加密資料並還原成該資料;其中,該金鑰資料之資料長度與該資料之資料長度相對應;該第二無線傳輸單元與該第四無線傳輸單元之傳輸具有方向性。
- 如申請專利範圍第1項所述之系統,其中,當該傳送端之該些無線傳輸單元為N個時,且N為大於二之正整數,則該金鑰資料產生單元產生N-1個金鑰資料。
- 如申請專利範圍第2項所述之系統,其中,該加密單元將該資料與該金鑰資料利用不進位之加法或減法運算以產生該加密資料。
- 如申請專利範圍第1項所述之系統,其中,該第一無線傳輸單元與該第三無線傳輸單元係透過射頻訊號進行傳輸;以及,該第二無線傳輸單元與該第四無線傳輸單元係透過光學訊號進行傳輸。
- 如申請專利範圍第4項所述之系統,其中,該解密單元依據該金鑰資料與該加密資料並利用不進位之加法或減法運算以還原該資料。
- 一種利用分散金鑰資料進行傳輸之加密方法,包含:產生至少一金鑰資料;依據一資料與一金鑰資料產生一加密資料;透過一第一無線傳輸單元傳送該加密資料或該金鑰資料之其一;透過一第二無線傳輸單元傳送該加密資料或該金鑰資料之另一;透過一第三無線傳輸單元接收該加密資料或該金鑰資料之其一;透過一第四無線傳輸單元接收該加密資料或該金鑰資料之另一;以及依據該加密資料與該金鑰資料以解密該加密資料並還原成該資料; 其中,該金鑰資料之資料長度與該資料之資料長度相對應;該第二無線傳輸單元與該第四無線傳輸單元之傳輸具有方向性。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中,當一傳送端之該些無線傳輸單元為N個時,且N為大於二之正整數,則產生N-1個金鑰資料。
- 如申請專利範圍第7項所述之方法,其中,該加密資料為該資料與該金鑰資料利用不進位之加法或減法運算之結果。
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