本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)加密,具體為基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法。
背景技術(shù):
1、混沌系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是其高度敏感性。當(dāng)混沌系統(tǒng)的初始狀態(tài)和系統(tǒng)控制參數(shù)保持不變時(shí),它可以表現(xiàn)出相同的動(dòng)力學(xué)行為。這意味著在相同的起始條件下,混沌系統(tǒng)將產(chǎn)生相似的軌跡和運(yùn)動(dòng)模式?;煦缦到y(tǒng)的另一個(gè)重要特征是其偽隨機(jī)性。盡管混沌系統(tǒng)的行為是確定性的,但它表現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)模式卻具有類似于隨機(jī)性的特征。這是由于混沌系統(tǒng)中的非線性相互作用和反饋機(jī)制導(dǎo)致的。
2、另外,超混沌這一新的概念也被提出。超混沌系統(tǒng)不但具有復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為,而且具有密鑰空間大、對(duì)初值敏感等特有的密碼學(xué)特征,已成為信息安全研究的熱點(diǎn)。lyapunov指數(shù)可以體現(xiàn)出混沌吸引子的局部不穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)存在至少一個(gè)lyapunov指數(shù)為正數(shù)時(shí),該系統(tǒng)為混沌系統(tǒng)。而一些系統(tǒng)存在2個(gè)或2個(gè)以上的正lya-punov指數(shù),即為超混沌系統(tǒng)。
3、隨著智能電網(wǎng)的出現(xiàn),大量的數(shù)據(jù)采集、傳輸、分享等與電力有關(guān)的新技術(shù)也隨之引發(fā)了用戶的隱私問題。傳統(tǒng)的密碼體制極易陷入局部極值,造成密文的安全隱患,被惡意攻擊者利用破譯密碼體制獲取有價(jià)值的信息。鑒于此,本發(fā)明利用壓縮感知技術(shù),提出了基于量子遺傳算法的超混沌電力大數(shù)據(jù)加密方法。壓縮感知理論由稀疏表示、壓縮測量和重建三部分組成。對(duì)于壓縮感知而言,此次觀測矩陣研究采用的是循環(huán)矩陣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述存在的問題,提出了本發(fā)明。
2、因此,本發(fā)明提供了基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法,能夠解決背景技術(shù)中提到的問題。
3、為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法,包括:生成超混沌序列作為密鑰流,與明文數(shù)據(jù)流進(jìn)行按位運(yùn)算,獲得密文數(shù)據(jù)流;采用壓縮感知技術(shù)處理所述明文數(shù)據(jù),減少數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)開銷,并使用量子遺傳算法優(yōu)化超混沌加密系統(tǒng)的參數(shù);對(duì)所述密文數(shù)據(jù)流進(jìn)行去隱私化處理,通過映射方法將其實(shí)數(shù)組成的序列轉(zhuǎn)化為整數(shù)組成的偽隨機(jī)序列,作為加密密鑰,增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性和防破解能力。
4、作為本發(fā)明所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的一種優(yōu)選方案,其中:生成超混沌序列作為密鑰流,與明文數(shù)據(jù)流進(jìn)行按位運(yùn)算,獲得密文數(shù)據(jù)流,包括如下步驟:生成超混沌序列,提取其重要統(tǒng)計(jì)特征,作為混沌密鑰流;對(duì)所述混沌密鑰流進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,生成隨機(jī)性良好的密鑰流,并與二進(jìn)制明文數(shù)據(jù)流進(jìn)行按位運(yùn)算,生成密文數(shù)據(jù)流;所述密文數(shù)據(jù)流在加密端加密完成后傳輸至解密端,解密端接收到完整密文數(shù)據(jù)流后進(jìn)行解密操作,若解密端檢測到密文數(shù)據(jù)流完整性受損,則請(qǐng)求重傳密文數(shù)據(jù)流。
5、作為本發(fā)明所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的一種優(yōu)選方案,其中:若檢測到密鑰流的隨機(jī)性低于第一預(yù)設(shè)閾值,則重新生成密鑰流直至滿足隨機(jī)性要求;若在生成密文數(shù)據(jù)流過程中發(fā)現(xiàn)明文數(shù)據(jù)流中存在異常數(shù)據(jù),則暫停加密過程,返回錯(cuò)誤報(bào)告。
6、作為本發(fā)明所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的一種優(yōu)選方案,其中:采用壓縮感知技術(shù)處理所述明文數(shù)據(jù),減少數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)開銷,并使用量子遺傳算法優(yōu)化超混沌加密系統(tǒng)的參數(shù),包括如下步驟:通過混沌序列對(duì)所述明文數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,生成不可逆的密文數(shù)據(jù)流,若檢測到轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)不符合預(yù)定的安全標(biāo)準(zhǔn),則重新生成混沌序列;在加密前對(duì)所述明文數(shù)據(jù)進(jìn)行去隱私化處理,將實(shí)數(shù)組成的序列映射為整數(shù)組成的偽隨機(jī)序列;使用量子遺傳算法優(yōu)化超混沌加密系統(tǒng)的參數(shù)。
7、作為本發(fā)明所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的一種優(yōu)選方案,其中:在超混沌加密系統(tǒng)的參數(shù)被優(yōu)化后,若仍未達(dá)到預(yù)設(shè)的安全指標(biāo),則重新執(zhí)行優(yōu)化過程。
8、作為本發(fā)明所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的一種優(yōu)選方案,其中:對(duì)所述密文數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)雜化處理,若檢測到密文數(shù)據(jù)流的復(fù)雜度低于第二預(yù)設(shè)閾值,則重新進(jìn)行復(fù)雜化處理。
9、作為本發(fā)明所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的一種優(yōu)選方案,其中:調(diào)整密鑰序列以使加密后密文的求元率分布勻稱,具體為將所述明文與密鑰序列當(dāng)作一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)流,從中任意選取一個(gè)字節(jié)的明文與密鑰,假設(shè)取值是不相等的,并且數(shù)據(jù)位出現(xiàn)0或1是互相獨(dú)立事件,若加密后密文的求元率分布不勻稱,則調(diào)整密鑰序列。
10、為進(jìn)一步解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密系統(tǒng),包括:密鑰生成加密模塊,用于生成超混沌序列作為密鑰流,與明文數(shù)據(jù)流進(jìn)行按位運(yùn)算,獲得密文數(shù)據(jù)流;數(shù)據(jù)預(yù)處理優(yōu)化模塊,用于采用壓縮感知技術(shù)處理所述明文數(shù)據(jù),減少數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)開銷,并使用量子遺傳算法優(yōu)化超混沌加密系統(tǒng)的參數(shù);數(shù)據(jù)去隱私化安全模塊,用于對(duì)所述密文數(shù)據(jù)流進(jìn)行去隱私化處理,通過映射方法將其實(shí)數(shù)組成的序列轉(zhuǎn)化為整數(shù)組成的偽隨機(jī)序列,作為加密密鑰,增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性和防破解能力。
11、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備,包括存儲(chǔ)器和處理器,所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的步驟。
12、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的步驟。
13、本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明利用超混沌加密算法。針對(duì)傳統(tǒng)密碼體制容易陷入局部極值從而帶來密文安全隱患的問題,引入了壓縮感知技術(shù)和量子遺傳算法,對(duì)超混沌數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,壓縮感知技術(shù)通過利用信號(hào)的稀疏性來降低數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的開銷,增強(qiáng)了超混沌加密系統(tǒng)的效率和可擴(kuò)展性。量子遺傳算法則通過模擬量子計(jì)算和生物遺傳算法的思想,實(shí)現(xiàn)了對(duì)超混沌加密系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化,提高了加密算法的性能和安全性。該算法可以在保證客戶隱私安全的前提下,顯著提高數(shù)據(jù)保護(hù)能力,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全。提高加密系統(tǒng)的可靠性和效率。
1.基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法,其特征在于,包括:
2.如權(quán)利要求1所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法,其特征在于:生成超混沌序列作為密鑰流,與明文數(shù)據(jù)流進(jìn)行按位運(yùn)算,獲得密文數(shù)據(jù)流,包括如下步驟:
3.如權(quán)利要求2所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法,其特征在于:若檢測到密鑰流的隨機(jī)性低于第一預(yù)設(shè)閾值,則重新生成密鑰流直至滿足隨機(jī)性要求;
4.如權(quán)利要求3所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法,其特征在于:采用壓縮感知技術(shù)處理所述明文數(shù)據(jù),減少數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)開銷,并使用量子遺傳算法優(yōu)化超混沌加密系統(tǒng)的參數(shù),包括如下步驟:
5.如權(quán)利要求4所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法,其特征在于:在超混沌加密系統(tǒng)的參數(shù)被優(yōu)化后,若仍未達(dá)到預(yù)設(shè)的安全指標(biāo),則重新執(zhí)行優(yōu)化過程。
6.如權(quán)利要求5所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法,其特征在于:對(duì)所述密文數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)雜化處理,若檢測到密文數(shù)據(jù)流的復(fù)雜度低于第二預(yù)設(shè)閾值,則重新進(jìn)行復(fù)雜化處理。
7.如權(quán)利要求6所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法,其特征在于:調(diào)整密鑰序列以使加密后密文的求元率分布勻稱,具體為將所述明文與密鑰序列當(dāng)作一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)流,從中任意選取一個(gè)字節(jié)的明文與密鑰,假設(shè)取值是不相等的,并且數(shù)據(jù)位出現(xiàn)0或1是互相獨(dú)立事件,若加密后密文的求元率分布不勻稱,則調(diào)整密鑰序列。
8.一種采用如權(quán)利要求1~7任一所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的系統(tǒng),其特征在于,包括:
9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備,包括存儲(chǔ)器和處理器,所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的步驟。
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的基于超混沌的電力大數(shù)據(jù)加密方法的步驟。