基于矩阵运算的加密解密方法技术

本发明专利技术涉及一种基于矩阵运算的加密解密方法，利用待加密信息配合成熟算法通过一定规则构造出一个新的加密矩阵，将待加密信息经过此加密矩阵转换为密文数据，将密文数据与原始数据传输到密文接收方，密文接收方利用接收到的明文信息采用相同规则构造出解密矩阵，将密文数据解密，再将解密信息与明文信息比较，如对比一致，则采用该信息。本发明专利技术所述的方法不但可以保证信息传输的安全性，而且能有效检测出信息是否被篡改。

Encryption and decryption method based on matrix operation

The invention relates to an encryption and decryption method based on matrix operation, information to be encrypted with the mature algorithm through some rules to construct a new encryption matrix using the information to be encrypted, after the encryption matrix into ciphertext data, the encrypted data with the original data to the receiver by receiving the encrypted ciphertext, the plaintext use the same rules to construct the decryption matrix, the ciphertext data decryption, then decrypt the information and express information, such as contrast with the information. The method of the invention not only ensures the safety of the information transmission, but also can effectively detect whether the information has been tampered with.

【技术实现步骤摘要】
基于矩阵运算的加密解密方法
本专利技术涉及数据的加解密的
，尤其是指一种基于矩阵运算的加密解密方法。
技术介绍
随着信息化时代的到来，信息安全引起了人们越来越多的重视，数据在传输过程中的安全性也成为了人们的热议话题。最开始的数据加密算法都是使用简单的替换法，将待加密的信息用其他一些不相关的信息进行替换，当然此替换存在一定规律，从而可以保证解密端顺利解密。但是随着技术的进步，人们发现单纯地用替换法对信息进行加密，攻击者很有可能经过大量积累掌握了替换的规律，从而从密文数据中解出明文，窃取秘密信息。因此当今的加密算法思想则集中改为了使用某种变换，即利用一定的运算规则对待加密数据进行运算处理，使其失去了本来面目，无法再通过大量的积累分析还原出明文。这样经过变换处理的加密信息在传输过程中即便被攻击者获取也无法破译出密文数据中所隐含的明文信息，从而保证了信息传输过程的安全性。现有通过运算规则对待加密数据进行运算处理的方法中，利用矩阵运算来实现对待加密数据的加密，如公开号为CN102314580A的中国专利技术专利公开了一种基于向量和矩阵运算的支持计算的加密方法，包括以下步骤：步骤一：将原始数据转换为向量，并通过加密矩阵进行加密，从而得到一个加密的外包向量；步骤二：将计算参数转换为向量，并通过加密矩阵进行加密，从而得到一个加密的计算参数向量；步骤三：对加密的外包向量和计算参数向量进行标量积、加、减、乘运算，从而得到加密的计算结果；步骤四：用户通过加密矩阵与加密的计算结果的运算，得到计算结果的明文。上述方法虽然在数据加密或加密数据的运算中始终是一种具有安全性的加密方案，起到了保护用户隐私的作用，但是所述方法不能检测数据传输过程中是否被篡改，因此不能保证信息传输过程的安全性。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中无法检测数据传输过程中是否被篡改的问题从而提供一种可以保证信息传输过程安全性的基于矩阵运算的加密解密方法。为解决上述技术问题，本专利技术的一种基于矩阵运算的加密解密方法，其步骤如下：步骤S1：数据传送端利用原始数据对基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，判断所述变换矩阵是否为可逆矩阵，若是将所述原始数据通过所述变换矩阵转换成密文数据，所述数据传送端将所述密文数据和所述原始数据一并发送至数据接收端；步骤S2：数据接收端根据接收到的明文信息对所述基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，并获得变换矩阵的逆矩阵，然后将接收到的密文数据根据所述逆矩阵解析出明文信息；步骤S3:将解析出的明文信息与所述数据接收端接收到的明文信息作比较，如果比较结果为一致，则判定为所述密文数据未被篡改；如果比较结果为不一致，则判定为所述密文数据被篡改。在本专利技术的一个实施例中，所述基矩阵由数据传送端与数据接收端约定。在本专利技术的一个实施例中，所述基矩阵是可逆矩阵。在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S1中，结合原始数据对所述基矩阵进行变换的具体步骤如下：首先，若基矩阵为n阶矩阵，将所述原始数据转换成m*n的原始矩阵数据；然后利用原始矩阵数据的第一行元素分别替换所述基矩阵的对角线元素，从而使所述基矩阵一次转变成变换矩阵，其中：所述m和n均为正整数，所述m为X/n的向上取整，所述X为原始数据中的数据个数。在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S1和S2中，判断该变换矩阵是否为可逆矩阵的方法为：判断所述变换矩阵的行列式是否为零，若不为零，则该变换矩阵为可逆矩阵；若为零，则继续变换所述基矩阵，直至得到可逆的变换矩阵。在本专利技术的一个实施例中，继续变换所述基矩阵的方法为：利用原始矩阵数据的下一行的各元素依次替换所述基矩阵对角线的元素，并在每替换一个元素后判断所形成的变换矩阵的行列式是否为零，若不为零，停止替换，得到可逆的变换矩阵；若为零，继续替换下一个元素，直到所形成的变换矩阵的行列式不为零。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术所述数据传送端通过构造加密矩阵将原始数据转换成密文数据，数据接收端再通过解密矩阵解析出明文信息，将解析出的明文信息与所述数据接收端接收到的明文信息作比较从而可以判断出解析出的明文信息是否真实可信。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1是本专利技术所述方法的流程图。具体实施方式如图1所示，本实施例提供一种基于矩阵运算的加密解密方法，其步骤如下：步骤S1：数据传送端利用原始数据对基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，判断所述变换矩阵是否为可逆矩阵，若是将所述原始数据通过所述变换矩阵转换成密文数据，所述数据传送端将所述密文数据和所述原始数据一并发送至数据接收端；步骤S2：数据接收端根据接收到的明文信息对所述基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，并获得变换矩阵的逆矩阵，然后将接收到的密文数据根据所述逆矩阵解析出明文信息；步骤S3：将解析出的明文信息与所述数据接收端接收到的明文信息作比较，如果比较结果为一致，则判定为所述密文数据未被篡改；如果比较结果为不一致，则判定为所述密文数据被篡改。本实施例所述一种基于矩阵运算的加密解密方法，所述步骤S1中，数据传送端利用原始数据对所述基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，判断所述变换矩阵是否为可逆矩阵，若是将所述原始数据通过所述变换矩阵转换成密文数据，由于对原始数据的加密不是简单的替换，而是通过矩阵运算改变了原始数据的面貌，因此攻击者无法通过密文的表面数据分析出相应的信息来；再者，所述数据传送端将所述密文数据和所述原始数据一并发送至数据接收端，所述步骤S1构造变换矩阵时有效地利用了要传输的原始信息，因为每次传输的原始信息都不相同，所以构造出的加解矩阵也不相同，导致密文数据规律性降低，有效克服了攻击者在大量累积传输数据后得出规律解出明文的问题。所述步骤S2中，数据接收端根据接收到的明文信息对所述基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，并获得变换矩阵的逆矩阵，然后将接收到的密文数据根据所述逆矩阵解析出明文信息，所述步骤S2构造变换矩阵的过程中有效地利用了接收到的明文信息，有利于数据接收端对密文数据进行解密，由于数据传输过程中不能确定数据是否已被篡改，所以数据接收端接收到的明文不能保证就是原始数据，因此需要进一步验证；所述步骤S3中，将解析出的明文信息与所述数据接收端接收到的明文信息作比较，如果比较结果为一致，则判定为所述密文数据未被篡改；如果比较结果为不一致，则判定为所述密文数据被篡改，如此有效检测出数据传输过程中是否被篡改，进一步保证了数据的真实性。所述步骤S1中，数据传送端利用原始数据对所述基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，所述变换矩阵相当于加密矩阵。所述原始数据通过所述变换矩阵转换成密文数据的方法很多，如可以将原始数据与所述变换矩阵相乘的方式获得密文数据，若原始数据用A表示，变换矩阵用B表示，密文数据用C表示，则所述A*B=C。所述数据传送端与所述数据接收端需构建一个相同的基矩阵，所述基矩阵是数据传送端与数据接收端约定的矩阵，从而有利于数据接收端的解密，有效保证数据传输的安全性，解决了在传输过程中数据可能发生的泄露问题，同时有效避免了其在传输过程中可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于矩阵运算的加密解密方法，其步骤如下：步骤S1：数据传送端利用原始数据对基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，判断所述变换矩阵是否为可逆矩阵，若是将所述原始数据通过所述变换矩阵转换成密文数据，所述数据传送端将所述密文数据和所述原始数据一并发送至数据接收端；步骤S2：数据接收端根据接收到的明文信息对所述基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，并获得变换矩阵的逆矩阵，然后将接收到的密文数据根据所述逆矩阵解析出明文信息；步骤S3：将解析出的明文信息与所述数据接收端接收到的明文信息作比较，如果比较结果为一致，则判定为所述密文数据未被篡改；如果比较结果为不一致，则判定为所述密文数据被篡改。

【技术特征摘要】
1.一种基于矩阵运算的加密解密方法，其步骤如下：步骤S1：数据传送端利用原始数据对基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，判断所述变换矩阵是否为可逆矩阵，若是将所述原始数据通过所述变换矩阵转换成密文数据，所述数据传送端将所述密文数据和所述原始数据一并发送至数据接收端；步骤S2：数据接收端根据接收到的明文信息对所述基矩阵进行变换，将所述基矩阵转变成变换矩阵，并获得变换矩阵的逆矩阵，然后将接收到的密文数据根据所述逆矩阵解析出明文信息；步骤S3：将解析出的明文信息与所述数据接收端接收到的明文信息作比较，如果比较结果为一致，则判定为所述密文数据未被篡改；如果比较结果为不一致，则判定为所述密文数据被篡改。2.根据权利要求1所述的基于矩阵运算的加密解密方法，其特征在于：所述基矩阵由数据传送端与数据接收端约定。3.根据权利要求1或2所述的基于矩阵运算的加密解密方法，其特征在于：所述基矩阵是可逆矩阵。4.根据权利要求1所述的基于矩阵运算的加密解密方法，其特征在于：所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勋，朱延超，刘小东，张珊珊，谢宇，周宇驰，
申请(专利权)人：航天信息股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11