數(shù)據(jù)集加密前處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)據(jù)集加密前處理方法，屬于信息加密領(lǐng)域，本發(fā)明先統(tǒng)計數(shù)據(jù)集的元素總量，然后計算數(shù)據(jù)集需要加密的輪數(shù)，最后對數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素進(jìn)行分組；通過對加密前的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，本發(fā)明使得量大的數(shù)據(jù)集在進(jìn)行加密時更加高效、安全，適合任意結(jié)構(gòu)的大規(guī)模數(shù)據(jù)集，能夠節(jié)約后期加密時間。
【專利說明】數(shù)據(jù)集加密前處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信息加密領(lǐng)域，特別是涉及一種數(shù)據(jù)集加密前處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著云計算的發(fā)展，由互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生和處理的數(shù)據(jù)量日益增加。大數(shù)據(jù)幾乎貫穿了整個現(xiàn)實世界，然而在享受大數(shù)據(jù)所帶來的便利的同時，個人數(shù)據(jù)的隱私和企業(yè)數(shù)據(jù)的安全性也越來越受到重視。密碼學(xué)是防止數(shù)據(jù)被非法篡改和竊聽的有效手段，然而將現(xiàn)有的密碼標(biāo)準(zhǔn)直接應(yīng)用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集的加密其安全性尚未有充分的證明。如利用AES算法加密的圖像可能會泄露部分信息，因此不恰當(dāng)?shù)厥褂靡延械募用芩惴ú⒉荒艽_保數(shù)據(jù)的安全。
[0003]加密算法的一個重要要求是實現(xiàn)加密的全局?jǐn)U散性，即任一明文數(shù)據(jù)的改變將影響全體密文數(shù)據(jù)。分組密碼算法只能實現(xiàn)分組內(nèi)的擴(kuò)散，用于加密數(shù)據(jù)時可能會泄露數(shù)據(jù)的部分信息，而全局?jǐn)U散性則可防止這類情況的發(fā)生。排列是圖像加密中最常用的加密操作。目前有文獻(xiàn)研究了在分組模式下對圖像加密算法擴(kuò)散性能的分析，并提出了基于四叉樹的排列算法。然而該算法適用性太窄，僅適用于圖像加密且要求圖像的像素大小為2aX2a，a為正整數(shù)，不適用于任意結(jié)構(gòu)的大量數(shù)據(jù)集。且目前尚未有標(biāo)準(zhǔn)的適合大規(guī)模數(shù)據(jù)集的加密算法。因此如何設(shè)計一個適合大規(guī)模數(shù)據(jù)集的分布式的數(shù)據(jù)集加密前處理方法，以便于進(jìn)行高效的加密就顯得非常具有研究意義和實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高效、安全的數(shù)據(jù)集加密前處理方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)集加密前處理方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一、統(tǒng)計數(shù)據(jù)集的元素總量N，N為正整數(shù)；
[0007]步驟二、計算數(shù)據(jù)集需要加密的輪數(shù)；
[0008]步驟三、對數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素進(jìn)行分組；其按以下步驟進(jìn)行:
[0009]Al、將數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置用m位二進(jìn)制數(shù)表示，m為正整數(shù)，m=log2N, 2m ；
[0010]A2、對數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素按分組策略進(jìn)行分組；
[0011]所述對數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素按分組策略進(jìn)行分組按以下步驟執(zhí)行:
[0012]判斷數(shù)據(jù)集的元素總量N ;當(dāng)N=2m時，則數(shù)據(jù)元素所在的分組由數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置右移一位得到；當(dāng)2m〈N〈2m+l且數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置小于2m時，則數(shù)據(jù)元素所在的分組由數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置右移一位得到；否則對該數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素從其父節(jié)點開始依次查找其祖宗節(jié)點，其分組等于未再分組的最近祖宗節(jié)點所在的分組。
[0013]進(jìn)一步的，所述步驟三后還包括對數(shù)據(jù)集各分組的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行加密的步驟。
[0014]進(jìn)一步的，為了加密更加全面安全，所述對數(shù)據(jù)集各分組的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行加密的步驟后還包括以下步驟:
[0015]B1、判斷當(dāng)前加密輪數(shù)是否小于需要加密的輪數(shù)，如果當(dāng)前加密輪數(shù)小于需要加密的輪數(shù)，則執(zhí)行步驟B2 ;否則加密完成，輸出密文數(shù)據(jù)；
[0016]B2、對加密后的數(shù)據(jù)集中的各個元素的位置使用排列算法進(jìn)行重新排列，計算其新的位置和所在的分組，加密輪數(shù)加I，然后對數(shù)據(jù)集各分組的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行加密。
[0017]較佳的，步驟二中所述需要加密的輪數(shù)按以下步驟計算:對于2y ( N〈2y+1，所需要的加密輪數(shù)=y+2，y為正整數(shù)。
[0018]較佳的，所述步驟B2中分組排列算法按以下步驟進(jìn)行:
[0019]Cl:獲取數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素原來的位置；
[0020]C2:當(dāng)N%2不等于O且數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素原來的位置>2m時，則該數(shù)據(jù)元素新的位置等于該數(shù)據(jù)元素原來的位置；否則該數(shù)據(jù)元素新的位置由函數(shù)
[0021 ] fr (XnXn-1...Xr+iXr...X2X1) _XnXn-1...Xr+iXr...X2Xl+(Xr+l Xi) (I 2 ) 1/Y Irf 至[I，
中r為當(dāng)前加密的輪數(shù)，r為正整數(shù)^1XXnXim...xr+1xr...X2X1)為該數(shù)據(jù)元素新的位置；XnXn-1-..Xr+iXr...X2Xl為該數(shù)據(jù)元素原來的位置；Xh表示第h位所代表的二進(jìn)制的值，h=l，2，3，…，No
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過對加密前的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使得量大的數(shù)據(jù)集在進(jìn)行加密時更加高效、安全，適合任意結(jié)構(gòu)的大規(guī)模數(shù)據(jù)集，能夠節(jié)約后期加密時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一【具體實施方式】的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0025]如圖1所示，一種數(shù)據(jù)集加密前處理方法，包括以下步驟:
[0026]步驟一、統(tǒng)計數(shù)據(jù)集的元素總量N，N為正整數(shù)。
[0027]步驟二、計算數(shù)據(jù)集需要加密的輪數(shù)。
[0028]步驟三、對數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素進(jìn)行分組；其按以下步驟進(jìn)行:
[0029]Al、將數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置用m位二進(jìn)制數(shù)表示,表示為XmXmVX2X1 ;m為正整數(shù)，m=log2N, N≤2m ；Xi表示第i位所代表的二進(jìn)制的值，i=l, 2，3,…，m。
[0030]A2、對數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素按分組策略進(jìn)行分組；
[0031]所述對數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素按分組策略進(jìn)行分組按以下步驟執(zhí)行:
[0032]判斷數(shù)據(jù)集的元素總量N ;當(dāng)N=2m時，則數(shù)據(jù)元素所在的分組由數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置右移一位得到；當(dāng)2m〈N〈2m+l且數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置小于2m時，則數(shù)據(jù)元素所在的分組由數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置右移一位得到；否則對該數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素從其父節(jié)點開始依次查找其祖宗節(jié)點，其分組等于未再分組的最近祖宗節(jié)點所在的分組。
[0033]步驟四、對數(shù)據(jù)集各分組的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行加密。
[0034]步驟五、判斷當(dāng)前加密輪數(shù)是否小于需要加密的輪數(shù)，如果當(dāng)前加密輪數(shù)小于需要加密的輪數(shù)，則執(zhí)行步驟六；否則加密完成，輸出密文數(shù)據(jù)。
[0035]步驟六、對加密后的數(shù)據(jù)集中的各個元素的位置使用排列算法進(jìn)行重新排列，計算其新的位置和所在的分組，加密輪數(shù)加1，然后對數(shù)據(jù)集各分組的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行加密。
[0036]本實施例中，步驟二中所述需要加密的輪數(shù)按以下步驟計算:對于T ( N〈2y+1，所需要的加密輪數(shù)=y+2，y為正整數(shù)。否則加密輪數(shù)可以根據(jù)需要取任意值。
[0037]所述步驟六中分組排列算法按以下步驟進(jìn)行:
[0038]Cl:獲取數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素原來的位置；
[0039]C2:當(dāng)N%2不等于O且數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素原來的位置>2m時，則該數(shù)據(jù)元素新的位置等于該數(shù)據(jù)元素原來的位置；否則該數(shù)據(jù)元素新的位置由函數(shù)
[0040]fr (XnXn-1...Xr+iXr...X2X1) _XnXn-1...Xr+iXr...X2Xl+(Xr+l Xi) (I 2 )計算 Irf 至丨J，其中r為當(dāng)前加密的輪數(shù)，r為正整數(shù)^1XXnXim...xr+1xr...X2X1)為該數(shù)據(jù)元素新的位置；XnXn-1-..Xr+iXr...X2Xl為該數(shù)據(jù)元素原來的位置；Xh表示第h位所代表的二進(jìn)制的值，h=l，2，3，…，N，比較時將數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素原來的位置轉(zhuǎn)化為整數(shù)再與2m進(jìn)行比較。
[0041]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思 在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)集加密前處理方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一、統(tǒng)計數(shù)據(jù)集的元素總量N，N為正整數(shù)； 步驟二、計算數(shù)據(jù)集需要加密的輪數(shù)； 步驟三、對數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素進(jìn)行分組；其按以下步驟進(jìn)行: Al、將數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置用m位二進(jìn)制數(shù)表示，m為正整數(shù)，Hi=1g2N, N ^ 2m ； A2、對數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素按分組策略進(jìn)行分組； 所述對數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素按分組策略進(jìn)行分組按以下步驟執(zhí)行: 判斷數(shù)據(jù)集的元素總量N ;當(dāng)N=2m時，則數(shù)據(jù)元素所在的分組由數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置右移一位得到；當(dāng)2m〈N〈2m+l且數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置小于2m時，則數(shù)據(jù)元素所在的分組由數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)元素的位置右移一位得到；否則對該數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素從其父節(jié)點開始依次查找其祖宗節(jié)點，其分組等于未再分組的最近祖宗節(jié)點所在的分組。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)集加密前處理方法，其特征在于:所述步驟三后還包括對數(shù)據(jù)集各分組的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行加密的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)集加密前處理方法，其特征在于:所述對數(shù)據(jù)集各分組的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行加密的步驟后還包括以下步驟: B1、判斷當(dāng)前加密輪數(shù)是否小于需要加密的輪數(shù)，如果當(dāng)前加密輪數(shù)小于需要加密的輪數(shù)，則執(zhí)行步驟B2 ;否則加密完成，輸出密文數(shù)據(jù)； B2、對加密后的數(shù)據(jù)集中的各個元素的位置使用排列算法進(jìn)行重新排列，計算其新的位置和所在的分組，加密輪數(shù)加1，然后對數(shù)據(jù)集各分組的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行加密。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)集加密前處理方法，其特征是:步驟二中所述需要加密的輪數(shù)按以下步驟計算:對于T ( N〈2y+1，所需要的加密輪數(shù)=y+2，y為正整數(shù)。
5.如權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)集加密前處理方法，其特征是:所述步驟B2中分組排列算法按以下步驟進(jìn)行: Cl:獲取數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素原來的位置； C2:當(dāng)N%2不等于O且數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)元素原來的位置>2m時，則該數(shù)據(jù)元素新的位置等于該數(shù)據(jù)元素原來的位置；否則該數(shù)據(jù)元素新的位置由函數(shù)
fr (XnXn-1...Xr+iXr...X2X1) _XnXn-1...Xr+iXr...X2Xl+(Xr+l Xi) (I 2 ) 1/Y Irf 至[I，中r為當(dāng)前加密的輪數(shù)，r為正整數(shù)；fr(xNxN_!...xr+1xr...X2X1)為該數(shù)據(jù)元素新的位置；XnXn-1-..xr+ixr...X2X1為該數(shù)據(jù)元素原來的位置；xh表示第h位所代表的二進(jìn)制的值,i為正整數(shù)。
【文檔編號】H04L9/00GK103618599SQ201310648532
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】周慶, 王宏, 胡月, 鄭友杰, 王湛鵬, 孟瑤 申請人:重慶大學(xué)