一种基于不等长二进制截取字组成的明文进行加密和解密的方法技术

本发明专利技术提供一种基于不等长二进制截取字组成的明文进行加密和解密的方法，本发明专利技术主要面向现代网络通信的加密需要求。首先将所有的加密对象用编码规则组成的文件转换成为由二进制数组成的常规文件，再将二进制文件改造成不等长截取字组成二进制文件。加密操作是用位数与待加密的不等长明文截取字一一对应的密钥截取字进行相加得到密文文件，则密文文件由与明文截取字位置一一对应的密文截取字组成。解密是加密的逆过程，得到的是二进制明文截取字文件，最后再转换成常规文件。在加密过程中所用到的与密钥字相关的参数组成独立的密钥参数文件。密钥参数文件也采用二进截取字形式加密并借用现行的对短消息的保密传输方法，还要与密文文件分开时间传输，以造成时间上的随机性。机性。机性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于不等长二进制截取字组成的明文进行加密和解密的方法


[0001]本专利技术涉及数字保密通信
，具体而言，尤其涉及一种基于不等长二进制截取字组成的明文进行加密和解密的方法。

技术介绍

[0002]现代通信发展迅猛，光纤网络几乎布满世界，无线通信已经进入5G时代，万物互通的前景越来越广阔。同时对通信保密的要求也越来越高。近代信息论的奠基人C.E.Shannon将密码学纳入通信理论，称之为保密通信。数字通信离不开编码，公开的编码称为明码，进一步将明码替换成不公开的码称为密码。从明码到密码的替代一般通过替代表实现。进一步，分为单表替代和多表替代。在多表替代中又存在一字一密的系统。也就是，一个明文字使用一个密码表，则形成逐字随机加密，称为绝密系统。这种方法的复杂性是可想而知的。最接近一字一密的系统是Vigenere加密系统和广义Vigenere加密系统。其做法是，先有一组有限长的密钥表，然后再将其周期性延长，扩展成一个无限长密钥表。严格讲，这样的系统仍然不能做到逐字随机加密，因为不同周期中是相同密钥表，而且已有破译的理论指导方法。本专利技术用不等长二进制明文截取字和对应的二进制密钥截取字的相加得到由截取字构成的密文字，就能构成逐字随机加密的绝密系统。一般常规文件中的码字只对应等长的二进制编码，再将等长的二进制编码切割成不等长的二进制编码，造成完全的非对应关系，进一步，密钥字也是不等长二进制截取字的结构；由不等长就容易形成一字一密的绝密系统。

技术实现思路

[0003]根据上述提出的技术问题，而提供一种基于不等长二进制截取字组成的明文进行加密和解密的方法。本专利技术采用的技术手段如下：
[0004]一种基于不等长二进制截取字组成的明文进行加密和解密的方法，包括：
[0005]在消息发送方，首先将所有的加密对象转换成标准二进制数序列，即常规文件，记为F
o
(w),w是文件编号；将常规文件转换成具有特殊数据结构的明文，具有特殊数据结构的明文是由不等长二进制截取字组成的明文文件将加密所需要的密钥参数组成密钥参数文件，记为构造与不等长二进制截取字组成的明文结构对应的由标准二进制组成的密钥文件再转化为与明文文件结构对应的非标准不等长二进制截取字的密钥文件用密钥文件对明文文件加密成密文截取字文件将密文文件和密钥参数文件进行存储并传输给接收方；
[0006]在接收方，打开接收到的密钥参数文件，用相关的密钥参数，对密文二进制文件进行解密，得到明文文件最后再将明文截取字文件转换为常规的文件。
[0007]进一步地，加密的对象包括计算机系统与通信系统中所处理和传输的文字、图像、数字化声音一系列信息交流的内容；
[0008]所述明文截取字文件密钥字文件密文截取字文件中，下标p表示页，下标s表示段，下标r表示行，下标n表示截取字序号。
[0009]进一步地，所述不等长截取字包括明文截取字、密钥截取字和密文截取字，分别对应的截取字文件包括明文截取字文件、密钥截取字文件和密文截取字文件，三种截取字文件的数据结构描述如下：
[0010]以二进制位数划分出五层数据单位：
[0011]第一层是文件，记为和其中，w＝1,
…
,W为文件的编号，子文件和c＝0,1,
…
C,j＝1,
…
,J；c指明子文件号，j作为分组分界线p
oj
，r
oj
，n
oj
的下标；表明有C个分组，每组构成一个子文件，对于i指明有由分界线造成的分组的组内截取字位置在内部的变化规则，w＝1,
…
W；
[0012]第二层是页，记为P(p)，令页的编号为p＝1,
…
,P；
[0013]第三层是段，记为S(s)，令段的编号为s＝1,
…
,S；
[0014]第四层是行，记为R(r)，令行的编号为r＝1,
…
,R；
[0015]第五层是截取字，记为B
n
(z+e)，n＝1,
…
,N表示截取字的序号，e＝0,1,
…
,E
‑
1表示截取字的附加位数，z表示所有截取字最前面的固定位数，z∈{e}，z的具体值由设计者决定并且选定后保持不变，n,z,e均是十进制数；
[0016]一个完整的明文截取字的二进制表示为：
[0017]B
w,p,s,r,n
[(z+e)mod(M
e
)],e＝0,1,
…
,M
e
，
[0018]其中，M
e
＝z+E
‑
1表示模，这样构成一行截取字；单从二进制位数角度，将一行截取字组成一个循环队列，即规定从n＝1和e＝0开始，当z+e＝(z+E
‑
1)＝M
e
之后，就给出一行截取字，然后再回到n＝1和e＝0；通过令r＝r+1,使之移到下一行，重复上一行的过程就获得新的一行截取字，如此下去，当r＝R以后，使之移到下一段，令s＝s+1,当s＝S以后，令p＝p+1,使之移到下一页，当p＝P以后就结束当前文件；根据z+e，z表示位数，e＝0,1,
…
,E
‑
1指出附加位数，对应于文件中的一个截取字，截取字结构以行为单位划分，而每行内部的截取字的位数逐位增长直到第N＝E
‑
1个截取字，各行之间具有相同的截取字结构；以下描述均省略段符号s；
[0019]上述对明文截取字文件的描述同样适用于密钥截取字文件和密文截取字文件；统一表示为：
[0020]B
p，r，n
[(z+<e|k|y>)mod(M
<e|k|y>
)],<e|k|y>＝0,1,
…
,M
<e|k|y>
，
[0021]其中，M
<e|k|y>
＝z+<e|k|y>
‑
1表示模，其中，<e|k|y>表示e或k或y；以上除了M和B是英文字母外其它字母都是代表十进制数，B表示要将[*]中的用*表示对应于二进制数的十进制数；由于最后一页的最后一行的截取字的位数可能不足以构成由式z+<e|k|y>，e＝k＝y＝0，1，
…
，z+<E|K|Y>规定的结构，需要在文件最后增加若干个0来凑成所要求的结构，并
用T
u
(t)、T
k
(t)和T
y
(t)记录所补充的0个数。
[0022]进一步地，为了增强保密性，赋予三种所述截取字文件结构具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于不等长二进制截取字组成的明文进行加密和解密的方法，其特征在于，包括：在消息发送方，首先将所有的加密对象转换成标准二进制数序列，即常规文件，记为F
o
(w),w是文件编号；将常规文件转换成具有特殊数据结构的明文，具有特殊数据结构的明文是由不等长二进制截取字组成的明文文件将加密所需要的密钥参数组成密钥参数文件，记为构造与不等长二进制截取字组成的明文结构对应的由标准二进制组成的密钥文件再转化为与明文文件结构对应的非标准不等长二进制截取字的密钥文件用密钥文件对明文文件加密成密文截取字文件将密文文件和密钥参数文件进行存储并传输给接收方；在接收方，打开接收到的密钥参数文件，用相关的密钥参数，对密文二进制文件进行解密，得到明文文件最后再将明文截取字文件转换为常规的文件。2.根据权利要求1所述的基于不等长二进制截取字组成的明文进行加密和解密的方法，其特征在于，加密的对象包括计算机系统与通信系统中所处理和传输的文字、图像、数字化声音一系列信息交流的内容；所述明文截取字文件密钥字文件密文截取字文件中，下标p表示页，下标s表示段，下标r表示行，下标n表示截取字序号。3.根据权利要求2所述的基于不等长二进制截取字组成的明文进行加密和解密的方法，其特征在于，所述不等长截取字包括明文截取字、密钥截取字和密文截取字，分别对应的截取字文件包括明文截取字文件、密钥截取字文件和密文截取字文件，三种截取字文件的数据结构描述如下：以二进制位数划分出五层数据单位：第一层是文件，记为和其中，w＝1,
…
,W为文件的编号，子文件和和c指明子文件号，j作为分组分界线p
oj
，r
oj
，n
oj
的下标，表明有C个分组，每组构成一个子文件，对于i指明由分界线造成的分组的组内截取字位置在内部的变化规则；w＝1,
…
W；第二层是页，记为P(p)，令页的编号为p＝1，
…
,P；第三层是段，记为S(s)，令段的编号为s＝1,
…
,S；第四层是行，记为R(r)，令行的编号为r＝1,
…
,R；第五层是截取字，记为B
n
(z+e)，n＝1,
…
,N表示截取字的序号，e＝0,1,
…
,E
‑
1表示截取字的附加位数，z表示所有截取字最前面的固定位数，z∈{e}，z的具体值由设计者决定并且选定后保持不变，n,z,e均是十进制数；一个完整的明文截取字的二进制表示为：
B
w,p,s,r,n
[(z+e)mod(M
e
)],e＝0,1，
…
，M
e
，其中，M
e
＝z+E
‑
1表示模，这样构成一行截取字；单从二进制位数角度，将一行截取字组成一个循环队列，即规定从n＝1和e＝0开始，当z+e＝(z+E
‑
1)＝M
e
之后，就给出一行截取字，然后再回到n＝1和e＝0；通过令r＝r+1,使之移到下一行，重复上一行的过程就获得新的一行截取字，如此下去，当r＝R以后，使之移到下一段，令s＝s+1,当s＝S以后，令p＝p+1,使之移到下一页，当p＝P以后就结束当前文件；根据z+e，z表示位数，e＝0，1，
…
，E
‑
1指出附加位数，对应于文件中的一个截取字，截取字结构以行为单位划分，而每行内部的截取字的位数逐位增长直到第N＝E
‑
1个截取字，各行之间具有相同的截取字结构；以下描述均省略段符号s；上述对明文截取字文件的描述同样适用于密钥截取字文件和密文截取字文件；统一表示为：B
p，r,n
[(z+<e|k|y>)mod(M
<e|k|y>
)],<e|k|y>＝0,1,
…
,M
<e|k|y>
，其中，M
<e|k|y>
＝z+<e|k|y>
‑
1表示模，其中，<e|k|y>表示e或k或y；以上除了M和B是英文字母外其它字母都是代表十进制数，B表示要将[*]中的用*表示对应于二进制数的十进制数；由于最后一页的最后一行的截取字的位数可能不足以构成由式z+<e|k|y>,e＝k＝y＝0,1,
…
,z+<E|K|Y>规定的结构，需要在文件最后增加若干个0来凑成所要求的结构，并用T
u
(t)、T
k
(t)和T
y
(t)记录所补充的0个数。4.根据权利要求3所述的基于不等长二进制截取字组成的明文进行加密和解密的方法，其特征在于，为了增强保密性，赋予三种所述截取字文件结构具有如下变型结构的机制，以下为了简化，在下标中省去段的符号s：在所述明文文件和密钥文件中，根据页号p、行序号r和字序号n设定J个分界线，记为[p
0j
,r
0j
,n
0j
,j＝1,
…
,J]设定为组的分界线；从[p
0j
,r
0j
,n
0j
]开始直到[p
0J
,r
0J
,n
0J
]再返回到[p1,r1,n1]将此二种文件同步分成C个组，随着j取不同值可以对应的子文件表示为：明文文件对应地有明文子文件密钥文件对应地有密钥子文件其中，j＝1,
…
,J指定J个子文件分界线下标，依据分界线将和二种文件同步分成C部分，如c＝0，1,
…
C对应于j＝1～j，
…
,j
c
～j
c+1
‑
1，
…
，j
C
‑1～j
J
，i＝1,
…
,I,指定由分界线分成的各组内部截取字位置的再调整规则；密文文件对应地有密文子文件三种截取字B
p,r,n
[e],B
p,r,n
[k],B
p,r,n
[y]分别对应于明文字，密钥字，密文字，c∈{j},j＝1,
…
,J
‑
1，这种结构增加保密性；所述密钥字文件进一步还可有另外的变换结构其中，上标i指明对子文件内部的密钥字再做变化，比如子文件内同一个密钥字序号下各行的密钥字做一定数量的行循环换位、隔行交换，或者由设计者构造其它变换结构，又进一步增加
保密性；两种变化的子文件合写成所述密文截取字文件的结构和内容随着明文截取字文件和变换结构相加的结果变化，对应地有子文件将上述关于明文截取字文件和密钥截取字文件的变化机制的种类编号分别记录在SL(i)，i＝1，
…
，I，SR(j),j＝1,
…
,J和SL(i)，i＝1，
…
，I中,SR(j)指明明文字文件和密钥字文件被文件内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁德群，
申请(专利权)人：梁德群，
类型：发明
国别省市：