[发明专利]一种联合汉明码的数据随机加密通信方法

说明书

本发明公开一种联合汉明码的数据随机加密通信方法，发送方对通信过程中交付的每个用户数据包使用随机的加密参数进行加密，接着对加密后的用户数据包进行按需的最小尺寸填充及汉明码编码，并把当前的加密参数以位为单位随机置入到编码后的数据包的不同位中形成一位的误码位并发送给接收方进行解析及解密，以保证用户数据包交付的安全性与可靠性。本发明对每个数据包交付过程中用到的随机加密参数进行随机位置隐藏，以降低其暴露的风险、增强随机加密机制的安全性，这特别适合于对实时性要求比较高、用快速的流加密算法进行随机密钥加密确保安全通信（例如，音视频传输）的应用场合。

技术领域

本发明涉及数据加密通信技术领域，尤其涉及一种联合汉明码的数据随机加密通信方法。

背景技术

随着计算机网络技术的飞速发展，数据通信涉及到工业控制、互联网传输、物联网传输乃至云计算等网络应用的方方面面。数据通信除了可靠性之外，首先要考虑的是数据安全，数据在通信过程中的非授权访问、非法窃取、非法篡改，将给个人、企业和社会带来不可估量的损失，由此数据加密技术诞生了。在数据通信过程中，数据会以帧或者分组这种封装成包的方式进行传输，为了提升数据传输的安全等级，一般在传输之前会采用单一密钥和单一加密算法对数据包进行加密，且该等级会随着加密密钥长度的增长以及加密算法的复杂度的增加而增强。

但这种常见的数据加密通信方式会存在以下问题：(1)无论使用何种加密算法都面临着暴力破解的风险，在整个通信过程中对所有数据使用单一密钥和单一加密算法的方式还会加剧该风险；(2)不同的网络应用需求对通信的性能有着不同的考量，加密算法越复杂势必增加加解密的时间，这特别不适于工控中的控制传输、监控领域中的音视频传输等对实时性比较敏感的应用场合，而且较高的加解密时间开销也会降低带宽的利用率。为了解决这些问题，在应用过程中也出现了一些动态加密的方法，即对通信过程中的每个数据包使用不同的加密密钥进行加密，以增加数据破解的难度。这种技术的关键在于如何安全地在通信双方之间对当前数据包所使用的密钥进行同步，而目前文献可查的实现方式中，主要还是通过发送方把密钥信息插入到加密数据包的指定位置(例如，数据包首部、数据包末尾等)上供接收方定位以实现加密数据包的解密。但这种密钥同步时隐藏位置固定的方式，又易于被猜测，同时无法避免内部人员泄露的风险，降低了传输的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种联合汉明码的数据随机加密通信方法。

本发明采用的技术方案是：

一种联合汉明码的数据随机加密通信方法，进行用户数据通信的双方维护着相同的加密参数库，库中存储着2ⁱ组随机生成的密钥和用来区分不同加密算法的2^j个加密算法标识。加密参数库的密钥索引和加密算法标识构成了(i+j)位的密钥标签，当前通信的用户数据包所使用的加密参数由密钥标签指定。所述的数据随机加密通信方法包括以下步骤：

S1、发送方随机生成一个密钥标签，使用密钥标签中指定的加密算法和密钥对用户数据包进行加密生成d位的用户加密数据包；

S2、发送方根据密钥标签的位数构造能均分成位数相等的(i+j)个块的待编码数据包，待编码数据包由d位的用户加密数据包、p位的随机填充数据和l位的填充数据长度顺序拼接构成。其中，d值由当前用户加密数据包所使用的加密算法决定，填充数据长度值为p，l为满足式2^l≥i+j的最小值，p的计算公式如下：

S3、发送方把待编码数据包均分成(i+j)个块(B₀,B₁,...B_i+j-1)，对每个块进行汉明码的编码，并把密钥标签二进制位(k₀,k₁,...k_i+j-1)的值按顺序置入对应编码块(HB₀,HB₁,...HB_i+j-1)的随机位中形成1位的误码位，同时顺序拼接编码块生成待发送数据包；