一種基于非均勻信息位的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信及存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于非均勻信息位的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前制約敏感數(shù)據(jù)加密應(yīng)用的主要原因是加密算法復(fù)雜，軟硬件實(shí)現(xiàn)成本高，同時(shí)很多敏感數(shù)據(jù)(如照片、視頻等)數(shù)據(jù)量都比較大，已有系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速加密。在絕大部分計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)往往都是經(jīng)過某種編碼方式(以圖像為例，jpg格式等)以二進(jìn)制的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的(如硬盤，U盤等)，然而，以數(shù)字方式存儲(chǔ)信息(例如二進(jìn)制)，每個(gè)信息位(比特)所包含的信息量是不一樣的，其中MSB (Most Significant Bit,最重要比特)保護(hù)的信息量較大，而LSB(Least Significant Bit，最不重要比特)所包含信息量較小。受這一事實(shí)的啟發(fā)，本發(fā)明提出針對(duì)具體應(yīng)用，僅對(duì)重要的信息位進(jìn)行加密，由于事實(shí)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低了待加密的數(shù)據(jù)量，因此可以極大的提高加密系統(tǒng)的運(yùn)算速度，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。
[0003]現(xiàn)有數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)不對(duì)數(shù)據(jù)位的重要性作區(qū)分，對(duì)MSB和LSB做相同處理，因此事實(shí)上浪費(fèi)了大量的運(yùn)算資源在并不重要的信息位(比特)上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于非均勻信息位的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，利用信息本身每比特的重要性差異，采用較為復(fù)雜的高強(qiáng)度加密算法對(duì)占權(quán)重較大的信息比特進(jìn)行軍事級(jí)加密，由于僅需要對(duì)重要的比特進(jìn)行高強(qiáng)度加密算法處理，因此可以實(shí)現(xiàn)以較低的硬件成本實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的高速數(shù)據(jù)加密。
[0005]其技術(shù)方案為:
[0006]一種基于非均勻信息位的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1:加密過程:
[0008]I)預(yù)處理:MSB信息位提取，根據(jù)具體應(yīng)用的不同，提取源文件中比較重要的信息位，對(duì)信息位進(jìn)行重組，稱為重點(diǎn)保護(hù)信息；
[0009]2)對(duì)MSB數(shù)據(jù)，重點(diǎn)保護(hù)信息利用高強(qiáng)度加密算法進(jìn)行加密；
[0010]3)對(duì)其余信息位進(jìn)行普通加密，以較低成本提供一定程度的加密強(qiáng)度；
[0011]4)數(shù)據(jù)合成模塊即對(duì)經(jīng)過加密的重點(diǎn)保護(hù)數(shù)據(jù)及普通加密數(shù)據(jù)進(jìn)行合成；
[0012]步驟2:解密過程:
[0013]I)預(yù)處理:將加密后數(shù)據(jù)中經(jīng)過加密及普通加密處理的數(shù)據(jù)分割開來；
[0014]2)對(duì)重點(diǎn)保護(hù)的經(jīng)過加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的解密操作，獲得原來的MSB信息；
[0015]3)對(duì)非重點(diǎn)保護(hù)的加密數(shù)據(jù)位進(jìn)行普通的軟件解密運(yùn)算；
[0016]4)合成解密后MSB及其他信息位恢復(fù)原文。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明方法對(duì)信息位的重要性進(jìn)行區(qū)分，對(duì)MSB進(jìn)行更高級(jí)別的保護(hù)，降低加密系統(tǒng)的運(yùn)算量及功耗。
【附圖說明】
[0019]圖1是基于非均勻信息位的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中加密過程示意圖；
[0020]圖2為基于非均勻信息位的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中解密過程示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例原圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施例對(duì)最高I位進(jìn)行加密處理的效果圖；
[0023]圖5為本發(fā)明實(shí)施例對(duì)最高2位進(jìn)行加密處理的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0025]本發(fā)明的系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分:
[0026]1.加密過程:
[0027]加密的流程如圖1所示
[0028]I)預(yù)處理:MSB信息位提取，即根據(jù)具體應(yīng)用的不同，提取源文件中比較重要的信息位，對(duì)信息位進(jìn)行重組，我們稱為重點(diǎn)保護(hù)信息；
[0029]2)對(duì)MSB數(shù)據(jù)，即重點(diǎn)保護(hù)信息利用高強(qiáng)度算法(例如軍事級(jí)硬件加密)加密算法進(jìn)行加密(可以是任何加密算法，本發(fā)明以橢圓曲線加密算法EEC為例)；
[0030]3)對(duì)其余信息位(非重點(diǎn)保護(hù)數(shù)據(jù))進(jìn)行普通加密，也可以提供一定程度的加密強(qiáng)度；
[0031]4)數(shù)據(jù)合成模塊即對(duì)經(jīng)過高強(qiáng)度加密處理的重點(diǎn)保護(hù)數(shù)據(jù)及普通加密數(shù)據(jù)進(jìn)行合成(合成規(guī)則可以任意制定，本發(fā)明中以數(shù)據(jù)回填為例)。
[0032]2.解密過程:
[0033]解密過程是加密過程的逆過程，如圖2所示，包括4個(gè)部分
[0034]I)預(yù)處理:將加密后數(shù)據(jù)中經(jīng)過高強(qiáng)度加密算法加密及普通加密處理的數(shù)據(jù)分割開來；
[0035]2)對(duì)重點(diǎn)保護(hù)的經(jīng)過高強(qiáng)度加密算法加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的硬件解密，獲得原來的MSB信息；
[0036]3)對(duì)非重點(diǎn)保護(hù)的加密數(shù)據(jù)位O進(jìn)行普通的軟件解密運(yùn)算；
[0037]4)合成解密后MSB及其他信息位恢復(fù)原文。
[0038]實(shí)施例:以圖像加密為例，圖3中原圖:
[0039]不同于傳統(tǒng)的加密系統(tǒng)，本系統(tǒng)僅對(duì)最重要的信息位進(jìn)行加密，具體到圖像數(shù)據(jù)，即RGB三個(gè)顏色分量的最高I位或2位，圖4是對(duì)最高I位進(jìn)行加密處理的效果圖，此時(shí)硬件加密的運(yùn)算量僅為普通加密系統(tǒng)的12.5%。
[0040]圖5是對(duì)最高2位進(jìn)行加密處理的效果圖，此時(shí)硬件加密的運(yùn)算量僅為普通加密系統(tǒng)的25%，但是
[0041]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變換或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于非均勻信息位的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:加密過程: 1)預(yù)處理:MSB信息位提取，根據(jù)具體應(yīng)用的不同，提取源文件中比較重要的信息位，對(duì)信息位進(jìn)行重組，稱為重點(diǎn)保護(hù)信息； 2)對(duì)MSB數(shù)據(jù)，重點(diǎn)保護(hù)信息利用高強(qiáng)度加密算法進(jìn)行加密； 3)對(duì)其余信息位進(jìn)行普通加密，以較低成本提供一定程度的加密強(qiáng)度； 4)數(shù)據(jù)合成模塊即對(duì)經(jīng)過加密的重點(diǎn)保護(hù)數(shù)據(jù)及普通加密數(shù)據(jù)進(jìn)行合成； 步驟2:解密過程: 1)預(yù)處理:將加密后數(shù)據(jù)中經(jīng)過加密及普通加密處理的數(shù)據(jù)分割開來； 2)對(duì)重點(diǎn)保護(hù)的經(jīng)過加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的硬件解密，獲得原來的MSB信息； 3)對(duì)非重點(diǎn)保護(hù)的加密數(shù)據(jù)位進(jìn)行普通的軟件解密運(yùn)算； 4)合成解密后MSB及其他信息位恢復(fù)原文。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于非均勻信息位的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，包括加密過程和解密過程兩個(gè)部分，利用信息本身每比特的重要性差異，采用使用較復(fù)雜的加密算法對(duì)占權(quán)重較大的信息比特進(jìn)行更高強(qiáng)度加密，由于僅需要對(duì)重要的比特進(jìn)行復(fù)雜加密處理，因此可以實(shí)現(xiàn)以較低的硬件成本實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的高速數(shù)據(jù)加密。本發(fā)明方法對(duì)信息位的重要性進(jìn)行區(qū)分，對(duì)MSB進(jìn)行更高級(jí)別的保護(hù)，降低加密系統(tǒng)的運(yùn)算量及功耗。
【IPC分類】H04L9-06
【公開號(hào)】CN104660396
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510076161
【發(fā)明人】楊哲, 李士寧, 張國偉
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日