[发明专利]一种适用于移动端的空间数据加密方法

说明书

本发明提供一种适用于移动端的空间数据加密方法，将面向移动端的空间数据分为矢量和栅格数据分别进行加密：对矢量数据加密首先对数据文件进行压缩，减少数据量并提高数据的网络传输效率，在文件压缩的过程中提取空间数据的特征，改变原文件的物理存储结构，从而达到初步加密的目的，然后对压缩后的数据采用基于改进Logistic混沌映射算法进行加密得到最终的密文；对栅格数据加密在保持栅格图像格式的基础上，提取栅格图像的像元属性值，采用较为快速的基于改进Logistic混沌映射算法加密像元属性值，从而混淆像元的灰度值和颜色值，隐藏像元坐标和相互关系。该方法将多个加密操作串联起来，以乘积密码的方式加强了保密效果，适合移动端空间数据的加密使用。

技术领域

本发明涉及一种适用于移动端的空间数据加密方法，属于地理空间数据安全领域。

背景技术

地理空间数据在我国经济建设和国防建设中具有举足轻重的作用，随着移动终端设备以及移动应用软件的大量出现和广泛使用，空间数据在移动端的安全威胁更为突出。移动GIS系统的蓬勃发展需要海量空间数据的支撑，部分敏感数据无法直接在移动网络中传输，而现有的空间数据加密技术在移动端使用存在加密速度慢、计算资源占用量大的问题，因此研究面向移动端的空间数据传输保密技术具有重要的社会价值和现实意义。对空间数据的加密理论和方法研究，可以拓展传统空间数据加密的技术手段，并针对移动端应用提升数据加密的便捷性和算法的加密效率，可降低空间数据在移动端使用面临的安全威胁，具有较高的社会价值和现实意义。

GIS以地理空间认知为桥梁，对现实地理世界进行逐步抽象，得到不同抽象层次的空间概念，从而实现对地理系统的模拟。面向移动端的GIS数据较为常见的是矢量和栅格数据，由于这两种数据模型结构和特征大不相同，针对每种数据类型都有大量的技术研究。矢量数据具有面向空间对象、数据分层、多尺度多态、非结构化等特点，还具有空间关系特征、分类编码特征和多源特征等，其加密方法一般可采用密码学方法；栅格数据具有数字图像的特征和数据量大的特点，栅格数据加密类似于图像加密技术，图像加密领域的相关技术可以直接引入到栅格数据加密领域。

发明内容

为了解决以上问题，本发明研究针对栅格、矢量数据的加密保护方法，通过分析比较现有的矢量和栅格数据加密算法优缺点，提供一种基于改进Logistic混沌映射的空间数据加密方法，适用于移动端空间数据的快速加密，从而在保证安全的前提下提高数据加密的效率。本发明以降低空间数据在移动端使用面临的安全威胁为目标，基于空间数据模型的结构与特征、移动端空间数据加密需求和移动应用的特点，研究空间数据在移动端的加密技术方法，通过实验对比检验数据加密的有效性和算法的加密效率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种适用于移动端的空间数据加密方法，该方法将面向移动端的空间数据分为矢量和栅格数据分别进行加密：

1)对矢量数据进行加密

步骤1：矢量数据通过整数变换、差分变换和均值变换进行几何数据无损压缩；

步骤2：通过参数生成算法将密钥转换为改进Logistic混沌映射的控制参量、迭代次数和初始值；

步骤3：根据步骤1中无损压缩后矢量数据的结构，使用Gzip编码对无损压缩后矢量数据进行二次压缩转换为二进制序列；

步骤4：迭代改进Logistic混沌映射生成矢量数据子密钥序列，其字节数与矢量数据压缩后的二进制序列总字节数相同；

步骤5：将矢量数据子密钥序列与二进制序列按位进行异或运算，得到加密的矢量数据；

2)对栅格数据进行加密

step1：通过参数生成算法将密钥转换为改进Logistic混沌映射的控制参量、迭代次数和初始值；