一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，包括步驟一、生成加密對(duì)象所使用的密鑰庫(kù)；步驟二、提取被加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征，得到經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)首字節(jié)；步驟三、依據(jù)提取的數(shù)據(jù)特征自動(dòng)檢索密鑰庫(kù)；步驟四、依據(jù)數(shù)據(jù)特性選擇加密算法；步驟五、依據(jù)不同的加密場(chǎng)景自定義增訂擴(kuò)充方案；步驟六、對(duì)被加密對(duì)象進(jìn)行加解密運(yùn)算。本發(fā)明在現(xiàn)行加密算法的基礎(chǔ)上，采用密鑰庫(kù)替代傳統(tǒng)的單一密鑰，增強(qiáng)了密鑰管理的安全性，依據(jù)數(shù)據(jù)特征選取密鑰，并選擇適當(dāng)?shù)募用芩惴òl(fā)揮最佳的加密性能，能夠支持增訂擴(kuò)充方案以滿足特定的加密場(chǎng)景，因此，該方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性和適應(yīng)性，具有很廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。
【專利說(shuō)明】—種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)加密安全【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的常用加密算法，有DES(全稱為:Data Encrypt1n Standard)、AES(全稱為:Advanced Encrypt1n Standard)、RC4 (也稱為 ARC4, Alleged RC4)和 RSA,其中 RSA 公鑰加密算法是1977年由羅納德.李維斯特(Ron Rivest)、阿迪.薩莫爾(Adi Shamir)和倫納德.阿德曼(Leonard Adleman) 一起提出的，RSA是他們?nèi)诵帐祥_(kāi)頭字母拼在一起組成的。
[0003]現(xiàn)有的常用加密算法各有各的優(yōu)劣點(diǎn)，DES和AES算法復(fù)雜度高，安全級(jí)別雖然能夠保障，但其基于數(shù)據(jù)塊的特點(diǎn)，使它存在盲區(qū):無(wú)法對(duì)長(zhǎng)度小于數(shù)據(jù)塊單元大小的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行加密，DES算法的數(shù)據(jù)塊單元大小為64bit、AES算法的數(shù)據(jù)塊單元大小為128bit ；且當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不是數(shù)據(jù)塊單元大小的整數(shù)倍時(shí)，需要借助填充和附加信息來(lái)完成加密；
[0004]RC4算法復(fù)雜度低，可以適用于任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，且數(shù)據(jù)越長(zhǎng)，安全級(jí)別越高，但其基于異或加密的特點(diǎn)，使得它在加密少量數(shù)據(jù)時(shí)安全系數(shù)很低；
[0005]RSA算法是非對(duì)稱加密算法，他的優(yōu)點(diǎn)是加密和解密的密鑰分離，可以有效的提高安全級(jí)別，但其基于大數(shù)分解的原理，使它只能用于少量數(shù)據(jù)的加解密，當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度足夠大時(shí)，運(yùn)算速度將成指數(shù)增長(zhǎng)。
[0006]同時(shí)，以上加密算法均使用單一的密鑰，適用于數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中加密，加密頻率少且即時(shí)解密，無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間保存密鑰的情況。
[0007]然而，當(dāng)大量數(shù)據(jù)需要加密后存儲(chǔ)時(shí)，加密對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，且延時(shí)解密，需要長(zhǎng)時(shí)間保存密鑰。單一的加密算法就無(wú)法滿足多變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用唯一的密鑰加密，將使得長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)該密鑰存在安全隱患。因此如何有效的選擇加密算法并管理密鑰成為一個(gè)亟待解決的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)如何將有效的檢索密鑰和選擇算法結(jié)合到對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)加密的問(wèn)題，提供了一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法。
[0009]具體步驟包括生成密鑰庫(kù)，提取數(shù)據(jù)特征，自動(dòng)檢索密鑰庫(kù)，選擇加密算法，增訂擴(kuò)充方案和加解密運(yùn)算。
[0010]步驟一、生成加密對(duì)象所使用的密鑰庫(kù)；
[0011]密鑰庫(kù)是將所有用于加密、解密的密鑰，通過(guò)特殊的抽號(hào)算法將鑰頭和鑰齒有機(jī)的整合在一起，形成一個(gè)易于檢索的密鑰庫(kù)整體，用于根據(jù)數(shù)據(jù)的特征來(lái)檢索密鑰。
[0012]生成密鑰庫(kù)的處理方法是:密鑰按序號(hào)有序排列，將加密密鑰和解密密鑰設(shè)定成一對(duì)密鑰，將一定數(shù)量的成對(duì)密鑰，依照特定的映射關(guān)系，組合在一起形成密鑰庫(kù)，密鑰庫(kù)的容量依照實(shí)際需要設(shè)定大小。
[0013]步驟二、提取被加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征，得到經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)首字節(jié)；
[0014]被加密對(duì)象的數(shù)據(jù)采用比特位亂序的方法，對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容實(shí)施部分亂序，將散布的多字節(jié)位的數(shù)據(jù)特征集中到首字節(jié)，形成該數(shù)據(jù)的特征碼。
[0015]步驟三、依據(jù)提取的數(shù)據(jù)特征自動(dòng)檢索密鑰庫(kù)；
[0016]依據(jù)提取數(shù)據(jù)特征后的首字節(jié)和密鑰庫(kù)的序號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，用首字節(jié)的值作為檢索密鑰庫(kù)的序號(hào)，去自動(dòng)檢索密鑰庫(kù)中該序號(hào)的密鑰，從而選定密鑰，作為加解密所使用的密鑰。
[0017]步驟四、依據(jù)數(shù)據(jù)特性選擇加密算法；
[0018]根據(jù)實(shí)際的加密場(chǎng)景和加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征來(lái)選擇適當(dāng)?shù)募用芩惴ā?br> [0019]步驟五、依據(jù)不同的加密場(chǎng)景自定義增訂擴(kuò)充方案；
[0020]針對(duì)數(shù)據(jù)加密前后等長(zhǎng)和可變長(zhǎng)兩種適用場(chǎng)景設(shè)計(jì)了兩種擴(kuò)充方案；
[0021 ] 當(dāng)加密場(chǎng)景要求加密后的密文，保持原有的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度時(shí)，采用RC4算法或者AES算法，對(duì)AES算法來(lái)說(shuō)，當(dāng)加密數(shù)據(jù)不是128bit的整數(shù)倍時(shí)，加密方法為:先對(duì)加密數(shù)據(jù)前面長(zhǎng)度是128bit整數(shù)倍的明文做AES加密后，從明文的前邊密文的末尾，取適當(dāng)長(zhǎng)度，和明文不足128bit的部分補(bǔ)齊128bit，再做一次AES加密。
[0022]當(dāng)加密場(chǎng)景允許加密后的密文，長(zhǎng)度可變時(shí)，對(duì)于AES算法，則對(duì)明文末尾進(jìn)行填充，補(bǔ)齊128bit的整數(shù)倍，填充的內(nèi)容為缺少長(zhǎng)度的值。
[0023]步驟六、對(duì)被加密對(duì)象進(jìn)行加解密運(yùn)算；
[0024]所述的加密運(yùn)算采用自動(dòng)檢索到的密鑰和自動(dòng)選擇的加密算法，對(duì)被加密對(duì)象進(jìn)行提取數(shù)據(jù)特征和增訂擴(kuò)充方案操作后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密運(yùn)算；
[0025]對(duì)密文進(jìn)行解密運(yùn)算，再對(duì)解密后的數(shù)據(jù)執(zhí)行增訂擴(kuò)充方案和提取數(shù)據(jù)特征的逆操作，還原出原始數(shù)據(jù)的解密運(yùn)行。
[0026]根據(jù)步驟二提取的加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征，作為檢索密鑰庫(kù)序號(hào)的首字節(jié)，在加解密運(yùn)算中，和被檢索得到的密鑰的鑰頭，進(jìn)行異或運(yùn)算，得到加解密后的首字節(jié)。其余部分字節(jié)，在加解密運(yùn)算中，將被檢索得到的密鑰的鑰齒作為運(yùn)算密鑰，采用被選擇的算法，進(jìn)行加解密運(yùn)算，得到加解密后的其余部分字節(jié)。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0028](I) 一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，涉及對(duì)敏感信息的加解密，并具備良好的擴(kuò)展性，可以適用于任意長(zhǎng)度的各類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的敏感信息。
[0029](2) 一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，可以結(jié)合多種加密算法及其擴(kuò)展，提高安全性。
[0030](3) 一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，在已有的著名加密算法上，引入了密鑰庫(kù)，替代傳統(tǒng)的唯一密鑰，提高了數(shù)據(jù)加密的安全性；
[0031](4) 一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，根據(jù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特征，自動(dòng)選擇不同的加密算法，以發(fā)揮算法的優(yōu)勢(shì)達(dá)到最佳的加密性能和安全級(jí)別。
[0032](5) 一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，基于本方法的設(shè)計(jì)依據(jù)，可以有效的進(jìn)行擴(kuò)展，能夠適用于諸多有特殊要求的加解密場(chǎng)景，具備良好的可移植性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法流程圖；
[0034]圖2為本發(fā)明生成具有映射關(guān)系的密鑰庫(kù)序號(hào)采取的方法示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明依據(jù)密鑰庫(kù)序號(hào)生成密鑰的示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明提取數(shù)據(jù)特征的比特位亂序方法示意圖；
[0037]圖5為本發(fā)明加密運(yùn)算的示意圖；
[0038]圖6為本發(fā)明解密運(yùn)算的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0040]本發(fā)明一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，具體是一種根據(jù)敏感信息特征檢索密鑰庫(kù)中的密鑰并選擇加密算法來(lái)進(jìn)行加解密的方法。
[0041]具體步驟如下:如圖1所示，包括生成密鑰庫(kù)，提取數(shù)據(jù)特征，自動(dòng)檢索密鑰庫(kù)，選擇加密算法，增定擴(kuò)充方案以及相對(duì)應(yīng)的加解密運(yùn)算。
[0042]步驟一、生成加密對(duì)象所使用的密鑰庫(kù)，
[0043]單獨(dú)的一把密鑰由鑰頭和鑰齒兩部分組成，鑰頭是依據(jù)映射關(guān)系，抽象出的一個(gè)標(biāo)記，鑰齒部分是加解密算法的有效密鑰部分，隨機(jī)生成或者人為設(shè)定；鑰齒的長(zhǎng)度和值依據(jù)所用算法決定:對(duì)稱算法成對(duì)的鑰齒相同，非對(duì)稱算法成對(duì)的鑰齒分別為公鑰和私鑰。
[0044]密鑰庫(kù)是將所有用于加密、解密的密鑰，通過(guò)特殊的抽號(hào)算法將鑰頭和鑰齒有機(jī)的整合在一起，形成一個(gè)易于檢索的密鑰庫(kù)整體，用于根據(jù)數(shù)據(jù)的特征來(lái)檢索密鑰。數(shù)據(jù)特征主要指數(shù)據(jù)類型、長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)值和意義。
[0045]密鑰庫(kù)本身為人工設(shè)定或者隨機(jī)生成。
[0046]具體的密鑰庫(kù)生成的方法是:將加密密鑰和解密密鑰設(shè)定成一對(duì)密鑰，在對(duì)稱加密算法中，加密和解密的密鑰是相同的，在非對(duì)稱加密算法中，加密和解密的密鑰則不相同。將一定數(shù)量的成對(duì)密鑰，依照特定的映射關(guān)系，組合在一起形成密鑰庫(kù)，密鑰庫(kù)的容量依照實(shí)際需要設(shè)定大小。最終生成的密鑰庫(kù)，密鑰按序號(hào)有序排列，且不重復(fù)的兩兩互為一對(duì)密鑰，呈一一對(duì)應(yīng)的滿射關(guān)系。
[0047]本發(fā)明以數(shù)據(jù)庫(kù)容量為128對(duì)密鑰為例，采用的映射關(guān)系基于異或的原理，具體提供了一種能夠隨機(jī)生成包含映射關(guān)系的密鑰庫(kù)的方法，將256把密鑰設(shè)定成是有序排列的一系列密鑰，每把密鑰都有唯一的一個(gè)序號(hào)；成對(duì)密鑰的兩個(gè)序號(hào)異或的值，作為這對(duì)密鑰的鑰頭，通過(guò)鑰頭相互映射，任意一把密鑰的序號(hào)和它的鑰頭異或，結(jié)果為另一把密鑰的序號(hào)。
[0048]具體的步驟如下:
[0049]步驟101:為加密對(duì)象預(yù)創(chuàng)建一個(gè)大小為256*17字節(jié)的二維數(shù)組的密鑰庫(kù)；
[0050]如圖2所示，256為密鑰庫(kù)的容量，17為密鑰長(zhǎng)度，包含I個(gè)字節(jié)的鑰頭和16字節(jié)的鑰齒。
[0051]步驟102:生成密鑰庫(kù)中第一對(duì)密鑰的序號(hào)；
[0052]在一個(gè)以序號(hào)為元素的數(shù)組S中，數(shù)組S初始大小為256，初始值依次為O到255，首先隨機(jī)抽取一對(duì)密鑰的一個(gè)序號(hào):抽取的方法為生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)Random，對(duì)當(dāng)前數(shù)組大小256取模，例如取模后值為0x02，則將S數(shù)組中下標(biāo)為0x02的元素，作為第一個(gè)序號(hào)，標(biāo)記為序號(hào)0x02。然后將該序號(hào)從序號(hào)數(shù)組S中剔除，數(shù)組大小變?yōu)?55。
[0053]抽取該對(duì)密鑰的另一個(gè)序號(hào)，抽取的方法為再生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)Random，對(duì)當(dāng)前數(shù)組大小255取模，例如取模后值為0x90，則將S數(shù)組中下標(biāo)為0x90的元素，作為另一個(gè)序號(hào)，標(biāo)記為序號(hào)0x91，因?yàn)樾蛱?hào)0x02已經(jīng)被抽掉了，并將序號(hào)0x91從序號(hào)數(shù)組S中剔除，數(shù)組大小變?yōu)?54。
[0054]步驟103:將第一對(duì)密鑰序號(hào)生成一對(duì)密鑰；
[0055]如圖3所示，步驟102中已經(jīng)生成一對(duì)序號(hào)0x02和0x91，則序號(hào)作異或運(yùn)算后的結(jié)果0x93，作為序號(hào)為0x02和0x91的密鑰的鑰頭，再隨機(jī)生成一個(gè)長(zhǎng)度為128bit的密鑰128bit_randomkeys作為0x02和0x91的密鑰的鑰齒，本發(fā)明選擇對(duì)稱加密算法RC4和AES，且共用一個(gè)密鑰庫(kù)，故該對(duì)密鑰的鑰齒是相同的，也即加密和解密使用相同的密鑰，如果選擇RSA非對(duì)稱加密算法，則序號(hào)為0x02和0x91的鑰齒部分，分別為公鑰和私鑰。
[0056]步驟104:重復(fù)步驟102和103，隨機(jī)生成剩余的密鑰，總計(jì)生成128對(duì)密鑰。
[0057]步驟二、提取被加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征，得到經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)首字節(jié)；
[0058]自動(dòng)檢索密鑰的依據(jù)是基于數(shù)據(jù)特征的數(shù)據(jù)值，數(shù)據(jù)特征的數(shù)據(jù)值是指數(shù)據(jù)的二進(jìn)制形式。對(duì)于數(shù)據(jù)內(nèi)容為可見(jiàn)字符的形式，數(shù)據(jù)特征局限于可見(jiàn)字符的ACK(Acknowledgement)碼,其特征不明顯，因此需要采取某種方法，讓該數(shù)據(jù)更具有個(gè)性化。
[0059]本發(fā)明采取的方法是對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容實(shí)施部分亂序，將散布的多字節(jié)位的數(shù)據(jù)特征集中到首字節(jié)，形成該數(shù)據(jù)的特征碼來(lái)檢索密鑰。
[0060]提取數(shù)據(jù)特征的處理方法是比特位亂序方法，包含但不局限于比特位的亂序，如圖4所示，該方法的步驟為:
[0061]步驟201:對(duì)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大于4字節(jié)的數(shù)據(jù)，作比特位亂序處理，本方法以數(shù)字1963xxxx為例，結(jié)合ASCII碼表可得，前四個(gè)字節(jié)十六進(jìn)制表示為0x31393633。
[0062]步驟202:將第一字節(jié)的第1、2比特位00和第二字節(jié)的第5、6比特位10互換；將第一字節(jié)的第3、4比特位11和第三字節(jié)的第6、7比特位10互換；將第一字節(jié)的第5、6比特位00和第四字節(jié)的第7、8比特位11互換；保留第一字節(jié)的第7、8比特位01不變。
[0063]步驟203:互換后的數(shù)據(jù)十六進(jìn)制表示為0xad313730，亂序后的數(shù)據(jù)首字節(jié)Oxad即為提取被加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征，更能表現(xiàn)該數(shù)據(jù)1963XXXX的特征，從而在檢索密鑰時(shí)，能夠檢索到序號(hào)為Oxad的密鑰。
[0064]若不作數(shù)據(jù)特征提取，則以數(shù)字開(kāi)頭的數(shù)據(jù)，只可能檢索到序號(hào)為0x30到0x39的密鑰。
[0065]綜上，被加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征，結(jié)果為亂序后的數(shù)據(jù)首字節(jié)；
[0066]步驟三、依據(jù)提取的數(shù)據(jù)特征自動(dòng)檢索密鑰庫(kù)；
[0067]依據(jù)提取數(shù)據(jù)特征后的首字節(jié)和密鑰庫(kù)的序號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，用首字節(jié)的值作為序號(hào)去自動(dòng)檢索密鑰庫(kù)的序號(hào)，從而選定密鑰。
[0068]步驟四、依據(jù)數(shù)據(jù)特性選擇加密算法；
[0069]根據(jù)實(shí)際的加密場(chǎng)景來(lái)選擇適當(dāng)?shù)募用芩惴?，本發(fā)明選擇的加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征是數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，采取的方法是依據(jù)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度來(lái)自動(dòng)選擇加密算法。
[0070]本發(fā)明以AES算法和RC4算法進(jìn)行說(shuō)明，AES算法加密強(qiáng)度高，但不能適用于長(zhǎng)度小于128bit的數(shù)據(jù)，因此當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度小于128bit時(shí)，采用RC4算法，當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大于128bit時(shí)，采用AES算法加密，AES算法和RC4算法共用一組密鑰庫(kù)或者分別使用一組密鑰庫(kù)。本發(fā)明中RC4算法，不能反推密鑰，因此共用同一組密鑰即可。
[0071]由于不同的加密算法各有利弊，因此根據(jù)數(shù)據(jù)的特性來(lái)選擇加密算法，從而發(fā)揮最佳的加密性能；
[0072]步驟五、依據(jù)不同的加密場(chǎng)景自定義增訂擴(kuò)充方案；
[0073]某些特殊的加密場(chǎng)景對(duì)加密過(guò)程有特殊的要求，為了適應(yīng)不同的加密場(chǎng)景，自定義擴(kuò)充方法滿足加密需要。
[0074]本發(fā)明分別針對(duì)數(shù)據(jù)加密前后等長(zhǎng)和可變長(zhǎng)兩種適用場(chǎng)景，分別設(shè)計(jì)了兩種擴(kuò)充方案。
[0075]當(dāng)加密場(chǎng)景要求加密后的密文，保持原有的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度時(shí)，對(duì)于RC4算法來(lái)說(shuō)，本身就是等長(zhǎng)加密，對(duì)于AES算法，要求加密長(zhǎng)度是128bit的整數(shù)倍，因此當(dāng)加密數(shù)據(jù)不是128bit的整數(shù)倍時(shí)，加密方法為:先對(duì)加密數(shù)據(jù)前面長(zhǎng)度是128bit整數(shù)倍的明文做AES加密后，從明文的前邊密文的末尾，取適當(dāng)長(zhǎng)度，和明文不足128bit的部分補(bǔ)齊128bit，再做一次AES加密。
[0076]當(dāng)加密場(chǎng)景允許加密后的密文，長(zhǎng)度可變時(shí)，對(duì)于AES算法，則對(duì)明文末尾進(jìn)行填充，補(bǔ)齊128bit的整數(shù)倍，填充的內(nèi)容為缺少長(zhǎng)度的值，例如缺少8Byte則填充8個(gè)0x08，這樣即便數(shù)據(jù)小于128bit，也無(wú)需采用低強(qiáng)度的RC4算法，提高整體的安全性能。
[0077]步驟六、對(duì)被加密對(duì)象進(jìn)行加解密運(yùn)算；
[0078]加解密運(yùn)算包括加密運(yùn)算和解密運(yùn)算；
[0079]所述的加密運(yùn)算采用自動(dòng)檢索到的密鑰和自動(dòng)選擇的加密算法，對(duì)被加密對(duì)象進(jìn)行提取數(shù)據(jù)特征和增訂擴(kuò)充方案操作后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密運(yùn)算；
[0080]對(duì)密文進(jìn)行解密運(yùn)算，是對(duì)解密后的數(shù)據(jù)執(zhí)行增訂擴(kuò)充方案和提取數(shù)據(jù)特征的逆操作，還原出原始數(shù)據(jù)的解密運(yùn)行。
[0081]以原始數(shù)據(jù)為1963xxx...共24字節(jié)等長(zhǎng)加解密為例，該方法的步驟為:
[0082]步驟601:進(jìn)行加密運(yùn)算，如圖5所示，被加密對(duì)象的原始數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大于4字節(jié)，先進(jìn)行提取數(shù)據(jù)特征，采用比特位亂序方法，亂序后數(shù)據(jù)變?yōu)?Xad313730XXXX...共24字節(jié)。
[0083]步驟602:根據(jù)首字節(jié)的值Oxad，檢索密鑰庫(kù)中序號(hào)為Oxad的密鑰，假定密鑰庫(kù)中，序號(hào)Oxad和序號(hào)OxOl為一對(duì)密鑰，將兩個(gè)序號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制后進(jìn)行異或運(yùn)算，得到異或值Oxac,作為鑰頭,鑰齒為預(yù)先生成的隨機(jī)數(shù)128bit_randomkeys。
[0084]步驟603:數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為24字節(jié)，大于16字節(jié)，選擇AES加密算法，將數(shù)據(jù)的首字節(jié)Oxad和密鑰的鑰頭Oxac異或，得到密文的首字節(jié)0x01，將數(shù)據(jù)除首字節(jié)外的16字節(jié)的整數(shù)倍，用鑰齒128bit_randomkeys作為AES密鑰，進(jìn)行AES算法加密。
[0085]步驟604:原始數(shù)據(jù)末尾還有7個(gè)字節(jié)未被加密，屬于明文；從步驟603進(jìn)行加密后的數(shù)據(jù)末尾，取出9字節(jié)密文，和原始數(shù)據(jù)的7個(gè)字節(jié)明文，補(bǔ)齊16字節(jié)，再一次使用鑰齒128bit_randomkeyS做AES加密，得到最終的24字節(jié)密文；加密運(yùn)算完成。
[0086]步驟605:進(jìn)行解密運(yùn)算，如圖6所示，加密后的數(shù)據(jù)密文為24字節(jié)的密文，首先根據(jù)密文的首字節(jié)0x01，在密鑰庫(kù)中檢索到序號(hào)為0x01的密鑰，則鑰頭為Oxac，鑰齒為預(yù)先隨機(jī)生成的128bit_randomkeys。
[0087]步驟606:密文長(zhǎng)度為24字節(jié)，選擇AES算法進(jìn)行解密，除首字節(jié)外其他23字節(jié)不是16的整數(shù)倍，則首先對(duì)密文最末尾16字節(jié)，用鑰齒128bit_randomkeys進(jìn)行AES解密，得到末尾9字節(jié)密文和7字節(jié)的原始數(shù)據(jù)。
[0088]步驟607:將加密后的數(shù)據(jù)密文首字節(jié)0x01和鑰頭Oxac異或，得到原始數(shù)據(jù)的首字節(jié)Oxad，將加密后的數(shù)據(jù)密文除首字節(jié)0x01外的16字節(jié)的整數(shù)倍，用鑰齒128bit_randomkeys作為AES密鑰,進(jìn)行AES算法解密,得到中間段16字節(jié)的原始數(shù)據(jù)。
[0089]步驟608:數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大于4字節(jié)，還需執(zhí)行提取數(shù)據(jù)特征的逆操作，對(duì)前4個(gè)字節(jié)0xad313730作逆比特位亂序，得到原始數(shù)據(jù)的前4個(gè)字節(jié)0x31393633。得到最終的24字節(jié)原始數(shù)據(jù)。
[0090]本發(fā)明提供的自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，在現(xiàn)行加密算法的基礎(chǔ)上，采用密鑰庫(kù)替代傳統(tǒng)的單一密鑰，增強(qiáng)了密鑰管理的安全性，依據(jù)數(shù)據(jù)特征選取密鑰，并選擇適當(dāng)?shù)募用芩惴òl(fā)揮最佳的加密性能，能夠支持增訂擴(kuò)充方案以滿足特定的加密場(chǎng)景，因此，該方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性和適應(yīng)性，具有很廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，其特征在于:具體包括以下步驟， 步驟一、生成加密對(duì)象所使用的密鑰庫(kù)； 密鑰按序號(hào)有序排列，將加密密鑰和解密密鑰設(shè)定成一對(duì)密鑰，將成對(duì)密鑰，依照映射關(guān)系，組合在一起形成密鑰庫(kù)； 步驟二、提取被加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征，得到經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)首字節(jié)； 被加密對(duì)象的數(shù)據(jù)采用比特位亂序的方法，對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容實(shí)施部分亂序，將散布的多字節(jié)位的數(shù)據(jù)特征集中到首字節(jié)，形成該數(shù)據(jù)的特征碼； 步驟三、依據(jù)提取的數(shù)據(jù)特征自動(dòng)檢索密鑰庫(kù)； 提取數(shù)據(jù)特征后的首字節(jié)和密鑰庫(kù)的序號(hào)一一對(duì)應(yīng)，用首字節(jié)的值作為檢索密鑰庫(kù)的序號(hào)，自動(dòng)檢索密鑰庫(kù)中該序號(hào)的密鑰，作為加解密所使用的密鑰； 步驟四、依據(jù)數(shù)據(jù)特性選擇加密算法； 根據(jù)加密場(chǎng)景和加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征選擇加密算法； 步驟五、依據(jù)不同的加密場(chǎng)景自定義增訂擴(kuò)充方案； 針對(duì)數(shù)據(jù)加密前后等長(zhǎng)和可變長(zhǎng)兩種適用場(chǎng)景設(shè)計(jì)了兩種擴(kuò)充方案； 當(dāng)加密場(chǎng)景要求加密后的密文，保持原有的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度時(shí)，采用RC4算法或者AES算法，針對(duì)AES算法，當(dāng)加密數(shù)據(jù)不是128bit的整數(shù)倍時(shí)，加密方法為:先對(duì)加密數(shù)據(jù)前面長(zhǎng)度是128bit整數(shù)倍的明文做AES加密后，從密文的末尾，補(bǔ)齊128bit，再做一次AES加密； 當(dāng)加密場(chǎng)景允許加密后的密文，長(zhǎng)度可變時(shí)，針對(duì)AES算法，對(duì)明文末尾進(jìn)行填充，補(bǔ)齊128bit的整數(shù)倍，填充的內(nèi)容為缺少長(zhǎng)度的值； 步驟六、對(duì)被加密對(duì)象進(jìn)行加解密運(yùn)算； 所述的加密運(yùn)算采用自動(dòng)檢索到的密鑰和自動(dòng)選擇的加密算法，對(duì)被加密對(duì)象進(jìn)行提取數(shù)據(jù)特征和增訂擴(kuò)充方案操作后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密運(yùn)算； 對(duì)密文進(jìn)行解密運(yùn)算，再對(duì)解密后的數(shù)據(jù)執(zhí)行增訂擴(kuò)充方案和提取數(shù)據(jù)特征的逆操作，還原出原始數(shù)據(jù)； 根據(jù)步驟二提取的加密對(duì)象的數(shù)據(jù)特征，作為檢索密鑰庫(kù)序號(hào)的首字節(jié)，在加解密運(yùn)算中，和被檢索得到的密鑰的鑰頭，進(jìn)行異或運(yùn)算，得到加解密后的首字節(jié)；其余部分字節(jié)，在加解密運(yùn)算中，將被檢索得到的密鑰的鑰齒作為運(yùn)算密鑰，采用被選擇的算法，進(jìn)行加解密運(yùn)算，得到加解密后的其余部分字節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，其特征在于:所述的密鑰由鑰頭和鑰齒組成，鑰頭是依據(jù)映射關(guān)系，抽象出的一個(gè)標(biāo)記，鑰齒部分是加解密算法的有效密鑰部分，隨機(jī)生成或者人為設(shè)定；鑰齒的長(zhǎng)度和值依據(jù)所用算法決定:對(duì)稱算法成對(duì)的鑰齒相同，非對(duì)稱算法成對(duì)的鑰齒分別為公鑰和私鑰。
3.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，其特征在于:所述的密鑰庫(kù)為人工設(shè)定或者隨機(jī)生成。
4.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)特征指數(shù)據(jù)類型、長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)值和意義。
5.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，其特征在于:所述的步驟一具體如下: 步驟101:為加密對(duì)象預(yù)創(chuàng)建一個(gè)二維數(shù)組的密鑰庫(kù)； 步驟102:生成密鑰庫(kù)中第一對(duì)密鑰的序號(hào)； 在一個(gè)以序號(hào)為元素的數(shù)組S中，首先隨機(jī)抽取一對(duì)密鑰的一個(gè)序號(hào):抽取的方法為生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)Random，對(duì)當(dāng)前數(shù)組大小S取模后，則將數(shù)組S中下標(biāo)為取模值的元素，作為第一個(gè)序號(hào)，然后將該序號(hào)從序號(hào)數(shù)組S中剔除，數(shù)組大小變?yōu)镾-1 ； 抽取該對(duì)密鑰的另一個(gè)序號(hào)，抽取的方法為再生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)Random，對(duì)當(dāng)前數(shù)組大小S-1取模后，則將S數(shù)組中下標(biāo)為取模值的元素，作為另一個(gè)序號(hào)，標(biāo)記為第二個(gè)序號(hào)，并該序號(hào)從序號(hào)數(shù)組S-1中剔除，數(shù)組大小變?yōu)镾-2 ； 步驟103:將第一對(duì)密鑰序號(hào)生成一對(duì)密鑰； 步驟102中已經(jīng)生成一對(duì)序號(hào)，則序號(hào)作映射運(yùn)算后的結(jié)果作為該對(duì)序號(hào)的密鑰的鑰頭，再隨機(jī)生成一個(gè)密鑰的鑰齒； 步驟104:重復(fù)步驟102和103，隨機(jī)生成剩余的密鑰，總計(jì)生成密鑰庫(kù)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)檢索密鑰和選擇算法的加解密方法，其特征在于:所述的步驟六具體如下: 步驟601:對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密運(yùn)算，被加密對(duì)象的原始數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大于規(guī)定字節(jié)長(zhǎng)度，采用比特位亂序方法進(jìn)行提取數(shù)據(jù)特征，得到數(shù)據(jù)首字節(jié)； 步驟602:根據(jù)亂序后的數(shù)據(jù)首字節(jié)的值，檢索密鑰庫(kù)中對(duì)應(yīng)序號(hào)的密鑰，密鑰的鑰頭和首字節(jié)依據(jù)序號(hào)生成時(shí)的映射關(guān)系，得到另一個(gè)序號(hào)作為密文首字節(jié)； 步驟603:根據(jù)加密場(chǎng)景選擇增訂擴(kuò)充方案，等長(zhǎng)AES加密采用末尾二次加密方法，變長(zhǎng)AES加密采用填充加密方法，填充的內(nèi)容為缺少長(zhǎng)度的值； 步驟604:根據(jù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇對(duì)應(yīng)的加密算法，使用鑰齒進(jìn)行加密運(yùn)算； 步驟605:進(jìn)行解密運(yùn)算，首先根據(jù)密文的首字節(jié)，在密鑰庫(kù)中檢索到對(duì)應(yīng)序號(hào)的密鑰，鑰頭和密文首字節(jié)依據(jù)序號(hào)生成時(shí)的映射關(guān)系，得到另一個(gè)序號(hào)作為解密后首字節(jié)；步驟606:根據(jù)密文長(zhǎng)度選擇解密算法，使用鑰齒進(jìn)行解密運(yùn)算； 步驟607:根據(jù)加密是選定的增訂擴(kuò)展方案，進(jìn)行逆操作，若為AES等長(zhǎng)加密，則先解密末尾數(shù)據(jù)，再解密中間段數(shù)據(jù)，若為AES變長(zhǎng)加密，解密后去掉末尾的填充數(shù)據(jù)； 步驟608:針對(duì)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大于規(guī)定字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，執(zhí)行提取數(shù)據(jù)特征的逆操作，對(duì)規(guī)定字節(jié)作逆比特位亂序，得到原始數(shù)據(jù)的規(guī)定字節(jié)，得到最終原始數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04L9/30GK104363091SQ201410717255
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】陳訓(xùn)遜, 吳震, 王洋, 謝銘, 楊帆, 鄒學(xué)強(qiáng) 申請(qǐng)人:國(guó)家計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全管理中心, 北京賽思信安技術(shù)有限公司