一种基于压缩和加扰的数据变换方法
【技术领域】
[0001]该发明涉及一种计算机安全的变换方法，特别是涉及一种基于压缩和加扰的数据变换方法。
【背景技术】
[0002]在计算机系统中，经常需要对数据进行变换。变换的目的有多种，可能是为了方便对方查看，如变换数据的格式；可能是为了节约存储空间或加快传送速度，如压缩数据的内容；也可能是为了安全，如对数据进行加密处理等。
[0003]安全变换的主要目的是保护数据的安全。经过变换之后，数据的真实内容和原始属性被隐藏，只有了解变换方法、掌握变换密钥的用户才能将其还原。即使数据在传输、处理、存储等过程中被截获或窃取，窃取者也难以还原数据的真实意义，从而可提升数据的安全性。
[0004]常用的数据变换方式有压缩(如LZW、LZ、DEFLATE等)和加密(如DES、AES、RSA等)。压缩可缩减数据的规模，加密可保护数据的安全。若想既缩减数据规模又保护数据安全，可以将压缩与加密结合起来。但对数据既压缩又加密需要双重变换，比较复杂，也比较耗时。因此需要一种简单、快速、既可实现数据压缩又可保护数据安全的变换方法来改善这一状况。
【发明内容】
[0005]本发明克服了现有技术中，需要一种简单、快速、既可实现数据压缩又可保护数据安全的变换方法的问题，提供一种简单快速的基于压缩和加扰的数据变换方法。
[0006]本发明的技术解决方案是:含有数据变换过程和数据还原过程，数据变换过程如下，已知原数据D及其位长L，任选一种数据压缩算法F，用F对原数据D进行压缩，得到压缩后数据DF，长度为LF (LF < L)位；在DF中随机选择一个加扰位置X和一个加扰长度LX，选择一种数据加扰G操作，对DF中从X开始、长度为LX的数据位施加数据加扰G操作，得到加扰后的数据DFG ;数据还原过程如下，对加扰后的数据DFG中从X开始、长度为LX的数据位施加数据解扰G’操作，得到压缩后数据DF;用解压缩算法F’对DF进行解压缩得到原数据D。
[0007]所述原数据D可以是整个文件、大文件的小片段、网络上传送的数据包等。
[0008]所述数据压缩算法F可以是LZ、LZW、DEFLATE等任意一种。
[0009]所述数据加扰G操作可以是按位取反、异或等任意一种数据位操作。
[0010]所述加扰位置X是压缩后数据DF中的某一位，应满足条件O彡X彡LF-1。
[0011]所述加扰长度LX是对压缩后数据进行加扰变换的位数，应满足条件I 彡 LX 彡 LF-X+lo
[0012]所述加扰的数据位可以是连续的，也可以是不连续的，加扰的数据位数至少为I位，最多是压缩后数据的长度。
[0013]与现有技术相比，本发明基于压缩和加扰的数据变换方法具有以下优点:将对数据的长度压缩和内容变换组合在一起，既缩减了数据的长度，又提高了数据的安全性。即使变换后的数据DFG被截获或窃取，对其进行解压的结果只能有如下几个:
(I)无法解压缩。虽然数据DFG的压缩方法可以得到，但解压算法会发现数据已被篡改，无法将其正常解压缩。
[0014](2)解压缩后的数据无法打开。即使强行将DFG解压缩，得到的也不再是原数据，无法用正常的工具将其打开。
[0015](3)解压缩后的数据无法使用。即使能够将强行解压缩的数据打开，其内容也是混乱的，无法正常使用。
[0016]因而，采用本发明提供的数据变换方法，既可缩减数据的规模，又可增加数据的安全性。另外，加扰操作G就是简单的位操作，仅对压缩数据DF的某些位进行变换，其复杂性远远小于数据加密，与数据压缩+加密算法相比，性能损失较小。
【附图说明】
[0017]图1是本发明基于压缩和加扰的数据变换方法的过程示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明基于压缩和加扰的数据变换方法作进一步说明:如图所示，图1给出了本发明的较佳实施例，但本发明可以以许多不同的形式实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明所公开内容的理解更加透彻、全面。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0019]本实施例具体含有数据变换过程和数据还原过程，数据变换过程如下，已知原数据D及其位长L，任选一种数据压缩算法F，用F对原数据D进行压缩，得到压缩后数据DF，长度为LF (LF ( L)位；在DF中随机选择一个加扰位置X和一个加扰长度LX，选择一种数据加扰G操作，对DF中从X开始、长度为LX的数据位施加数据加扰G操作，得到加扰后的数据DFG ;数据还原过程如下，对加扰后的数据DFG中从X开始、长度为LX的数据位施加数据解扰G’操作，得到压缩后数据DF ;用解压缩算法F’对DF进行解压缩得到原数据D。
[0020]所述原数据D可以是整个文件、大文件的小片段、网络上传送的数据包等。
[0021]所述数据压缩算法F可以是LZ、LZW、DEFLATE等任意一种。
[0022]所述数据加扰G操作可以是按位取反、异或等任意一种数据位操作。
[0023]所述加扰位置X是压缩后数据DF中的某一位，应满足条件O彡X彡LF-1。
[0024]所述加扰长度LX是对压缩后数据进行加扰变换的位数，应满足条件I 彡 LX 彡 LF-X+lo
[0025]所述加扰的数据位可以是连续的，也可以是不连续的，加扰的数据位数至少为I位，最多是压缩后数据的长度。
[0026]已知数据D及其位长L，本发明所采用的数据变换方法由两步完成:a.数据压缩。用压缩算法F对数据D进行压缩，得到压缩数据DF，长度为LF (LF < L)位；b.数据加扰。在DF中随机选择一个加扰位置X和一个加扰长度LX，对DF中从X开始、长度为LX的数据位施加数据加扰G操作，得到加扰后的数据DFG。
[0027]加扰的数据位可以是连续的，也可以是不连续的，加扰的数据位数至少为I位，最多是压缩数据的长度。
[0028]已知加扰后的数据DFG、解压缩算法F’、加扰位置X、加扰长度LX和数据解扰G’操作，本发明所采用的数据还原方法由两步完成:a.数据解扰。对DFG中从X开始、长度为LX的数据位施加数据解扰G’操作，得到数据DF ;b.数据解压。用解压缩算法F’对DF进行解压缩得到原数据D。
[0029]应通过其它途径将压缩算法F、加扰位置X、加扰长度LX和数据加扰G操作等传递给数据的使用者。如果变换的是文件，可以将加扰位置X、加扰长度LX和数据加扰G操作等信息保存在文件元数据中。如果变换的是网络数据包，可以将加扰位置X、加扰长度LX和数据加扰G操作等通过协议告诉对方。
【主权项】
1.一种基于压缩和加扰的数据变换方法，其特征在于:含有数据变换过程和数据还原过程，数据变换过程如下，已知原数据D及其位长L，任选一种数据压缩算法F，用F对原数据D进行压缩，得到压缩后数据DF，长度为LF (LF^L)位；在DF中随机选择一个加扰位置X和一个加扰长度LX，选择一种数据加扰G操作，对DF中从X开始、长度为LX的数据位施加数据加扰G操作，得到加扰后的数据DFG ;数据还原过程如下，对加扰后的数据DFG中从X开始、长度为LX的数据位施加数据解扰G’操作，得到压缩后数据DF ;用解压缩算法F’对DF进行解压缩得到原数据D。
2.根据权利要求1所述的基于压缩和加扰的数据变换方法，其特征在于:所述原数据D可以是整个文件、大文件的小片段、网络上传送的数据包等。
3.根据权利要求1所述的基于压缩和加扰的数据变换方法，其特征在于:所述数据压缩算法F可以是LZ、LZW、DEFLATE等任意一种。
4.根据权利要求1所述的基于压缩和加扰的数据变换方法，其特征在于:所述数据加扰G操作可以是按位取反、异或等任意一种数据位操作。
5.根据权利要求1所述的基于压缩和加扰的数据变换方法，其特征在于:所述加扰位置X是压缩后数据DF中的某一位，应满足条件O彡X彡LF-1。
6.根据权利要求1所述的基于压缩和加扰的数据变换方法，其特征在于:所述加扰长度LX是对压缩后数据进行加扰变换的位数，应满足条件I < LX < LF-X+1。
7.根据权利要求1所述的基于压缩和加扰的数据变换方法，其特征在于:所述加扰的数据位可以是连续的，也可以是不连续的，加扰的数据位数至少为I位，最多是压缩后数据的长度。
【专利摘要】本发明公开了一种基于压缩和加扰的数据变换方法，提供一种既可实现数据压缩又可保护数据安全的变换方法。该发明含有数据变换过程和数据还原过程，数据变换过程如下，已知原数据D及其位长L，用数据压缩算法F对原数据D进行压缩，得到压缩后数据DF，长度为LF（LF≤L)位；在DF中随机选择一个加扰位置X和一个加扰长度LX，用数据加扰G对DF中从X开始、长度为LX的数据位施加数据加扰G，得到加扰后的数据DFG；数据还原过程如下，对加扰后的数据DFG中从X开始、长度为LX的数据位施加数据解扰G'，得到压缩后数据DF；用解压缩算法F'对DF进行解压缩得到原数据D。本发明既缩减了数据长度，又提高了数据安全性。
【IPC分类】G06F21-62, H03M7-30
【公开号】CN104734723
【申请号】CN201510103836
【发明人】郭玉东, 邬江兴, 戚旭衍, 何红旗, 董卫宇, 王立新, 林键
【申请人】中国人民解放军信息工程大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月10日