专利名称：一种二维cad工程图内容可变强度加密方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于工程图内容保护领域，尤指一种二维CAD工程图内容可变强度加密方法和装置。
背景技术：
随着信息技术和计算机网络的飞速发展，数字化在制造业的设计、控制和管理等环节中都得到了体现，数字化制造大大降低了产品的研制周期和研制成本。在数字化制造中，由于二维CAD工程图直接指导产品的生产加工，它是其中应用最为广泛的信息载体之一。二维CAD工程图是产品设计师的智慧结晶，也是企业的重要资产，然而由于互联网络的不安全性，使得数字化制造过程中二维CAD工程图外泄的可能性大大增加。工程图纸内容的外流将导致企业的资产受损、商业机密泄漏、降低企业的市场竞争力，从而大大损害企业的利益。因此，如何保证二维CAD工程图内容的安全已成为数字化制造过程中需要解决的重要问题。二维CAD工程图内容加密是保护二维CAD工程图内容的一种重要方式。由于在实际工作中，涉及到产品或工程的保密性，有些单位对工程图内容的保密性会有更高的要求， 譬如只允许本单位或协作单位的授权者才能查看和编辑工程图内容。这样即使工程图外流到其他单位，甚至竞争对手手中，由于没有授权，对方无法查看和编辑工程图的内容，从而达到保密的效果。二维CAD工程图是一种矢量图，矢量图与栅格图最大的不同在于构成要素的差异。栅格图是由若干个像素点进行不同的排列与染色构成；而矢量图则是由一个或多个实体元素(如点、线、圆、弧、椭圆、多段线等)组成，且实体本身含有诸如颜色、线宽、线型、层等属性。因此，二维CAD工程图内容加密与一般的点阵图像、视频、音频、文本等数字媒体内容加密相比，研究方法存在很大的不同，且目前公开的研究成果不多。现有的二维CAD工程图内容加密技术主要是以二维CAD工程图文件作为二进制序列进行加密。此类加密方法视二维CAD工程图文件为二进制序列，采用传统的数据加密算法(如DES、IDEA、AES等)或混沌加密方法对工程图文件的二进制序列进行加密，从而实现二维CAD工程图内容的保密。这类方法的缺点在于1、这类方法虽然能实现二维CAD工程图的保密，但加密破坏了二维CAD工程图的文件格式，导致加密后二维CAD工程图的文件格式与工程图设计软件以及PDM(PDM : Product Data Management，产品数据管理)系统不兼容，不便于工程图纸的管理与维护。2、由于二维CAD工程图文件同时包含工程图文件信息与工程图内容信息，若对二维CAD工程图文件从整体上视为二进制序列进行加密，需要进行加密的数据相对于直接只对二维CAD工程图内容信息进行加密要多，因此，加密效率不高
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种能对二维CAD工程图内容进行可变强度加密的方法，克服了现有以二维CAD工程图文件为二进制序列加密方法的格式被破坏、时间复杂度高的缺陷。本发明实施例是通过以下技术方案实现的密钥预处理；二维CAD工程图中实体顶点获取与处理；二维CAD工程图内容加密；二维CAD工程图内容解密；本发明实施例还提供一种二维CAD工程图内容可变强度加密装置，包括密钥预处理模块，二维CAD工程图中实体顶点获取与处理模块，二维CAD工程图内容加密模块、二维CAD工程图内容解密模块。其中密钥预处理模块，选择加密强度、离散余弦变换(DCT discrete Cosine Transformation)分组大小和密钥Key，并对加密算法的密钥Key进行预处理，获得两个二进制随机序列；二维CAD工程图中实体顶点获取与处理模块，获得二维CAD工程图中实体的每个顶点坐标，组成数组(数组中的元素为顶点的横坐标和纵坐标对)。以数组元素构造复值信号，分组进行DCT变换。二维CAD工程图内容加密模块，在加密强度、DCT分组大小和密钥的控制下，首先对顶点坐标构成的数组进行置乱操作，然后选择对复值信号离散余弦变换后的部分AC系数的幅值进行替换运算，完成二维工程图的内容的加密。二维CAD工程图内容解密密模块，在加密强度、DCT分组大小和密钥的控制下，首先选择对复值信号离散变换后的部分AC系数的幅值进行逆替换运算，然后对顶点坐标构成的数组进行逆置乱操作，完成二维工程图的内容的解密。由上述本发明例的具体技术实施方案可以看出，本发明实施例对二维CAD工程图的加密只是针对其内容进行加密，不修改二维CAD工程图的文件格式，加密后二维CAD工程图的文件格式能与工程图设计软件以及PDM(PDM =Product Data Management，产品数据管理)系统兼容，便于工程图纸的管理与维护。此外，由于加密只针对二维CAD工程图的内容信息，需要进行加密的数据相对于直接对二维CAD工程图文件进行加密要少，可有效提高加密效率。
图1为本发明实施例密钥预处理流程2为本发明实施例二维CAD工程图中实体顶点获取图3为本发明实施例二维CAD工程图中获取的实体顶点处理流程4为本发明实施例二维CAD工程图内容置乱流程5为本发明实施例二维CAD工程图内容替换流程6为本发明实施例二维CAD工程图内容加密流程7为本发明实施例二维CAD工程图内容解密流程图
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面结合附图对本发明实施例所提出的技术方案进行详细说明。本发明实施例的第一步即密钥预处理，参照图1包括如下步骤步骤1 选择DCT分组大小G、加密强度F和密钥Key = Ii1Ii2. . . kn ；步骤2:由式(1)，(2)得到二维Logistic映射(见式⑶)的初值x。，y。。由式 (4)得到二维Logistic映射的控制参数U1, u2。
{value, =({KX\\{K2)2\·· ^KMm<(1) 1似/浙2 =(Kn)2Id1 )2卜· I(TQ2)10
xMvalue, mod IO15)/ IO15°,； (2) y0=(value2 mod IO15)/ IO15\(3)
uMvalue, mod IO14)/ IO14\ 1 K,；(4)
u2={yalue2 mod IO14)/ IO14步骤3 :迭代式(3)m(m = 5*Int (N/G) 次后，由式(5)到两个二进制为随机序列{x_birartj, {y_biraryj ,最后由{x_birartj , {y_biraryj 通过式(6)生成 B = (B1, B2，· · · Bm/5} ο
‘fl0<jc <1/2
χ birary = <
— η [O1/2<χη<1<r，n = l,2,---,m(5)
fl 0<yn<l/2
y-bira^=\0 M2<yn<X\BXi = ^x-birary^ I x-birarymJ·· -Ix-b^rylJlo
= (y ^biraryl0i_9 | y_biraryXOiJ-·-\y_birarym)l()=> B = {BxBy} = (ByB2-Bm, 5}(6)其中I，(Kn)2，(Oltl分别表示连接字符串操作，第η个字符ASCII码的二进制码表示和相应值的十进制表示。IntO表示向下取整函数。参照图2，获取二维CAD工程图中所有实体顶点，并将其信息保存在数组V中。其中每个顶点包含坐标X与1，按顶点在二维CAD工程图文件中的存储顺序遍历。参照图3，对二维CAD工程图中获取的实体顶点的处理主要包括以下两个步骤步骤1 以Vi的X，y坐标Vix，Viy分别为实部和虚部构造N个复值信号保存在数组 V，中；步骤2 依次从V’中取η个复值信号为一组进行DCT变换得到V”。如图4所示，对二维CAD工程图内容的顶点信息进行置乱。步骤1 利用Logistic映射生成一混沌序列C，序列的长度为N ；
步骤2 按混沌序列C生成一索引向量，Ind = {Index(χ), χ = {1，2，…，N}， Index (χ) e {1,2, . . . , N}是一个{1,2, . . .，N}到{1,2, . . .，N}的满射。步骤3 按索引向量将顶点数组置乱。参照图5的流程，对二维CAD工程图内容的顶点信息进行替换运算。步骤1 从DCT变换后的每组中选择前F个AC系数；步骤2 按式(7)计算其幅值|F(U) Ii
权利要求
1.一种二维CAD工程图内容可变强度加密方法及其装置，其特征在于，包括密钥预处理单元选择加密强度、离散余弦变换(DCT discrete CosineTransformation)分组大小和密钥Key，并对加密算法的密钥值Key进行预处理，获得两个二进制随机序列；二维CAD工程图中实体顶点获取与处理单元获得二维CAD工程图中实体的每个顶点坐标，组成数组(数组中的元素为顶点的横坐标和纵坐标对)。以数组元素构造复值信号， 分组进行离散余弦变换；二维CAD工程图内容置乱单元在加密强度、DCT分组大小和密钥的控制下，对顶点坐标构成的数组进行置乱操作，改变顶点顺序；二维CAD工程图内容替换单元在加密强度、DCT分组大小和密钥的控制下，对复值信号二维CAD工程图内容替换运算，修改二维CAD工程图的顶点坐标值。
2.如权利要求1中所述密钥预处理单元，其特征在于，需要选择三个密钥参数，分别为加密强度、DCT分组大小以及密钥值。
3.如权利要求1中所述密钥预处理单元，其特征在于，二维Logistic映射的初始参数与控制参数均由密钥值生成，二进制序列B的生成是唯一的。
4.如权利要求1中所述的实体顶点获取与处理单元，其特征在于，获取二维CAD工程图中所有的顶点信息，并组合成为一个数组，且每个顶点中的χ和y坐标构造复值信号，将顶点坐标数组转换成为复值信号数组。
5.如权利要求1中所述的实体顶点获取与处理单元，其特征在于，在DCT分组大小的控制下，对复值信号数组进行分组DCT变换。
6.如权利要求1中所述的二维CAD工程图内容置乱单元，其特征在于，置乱操作首先由 Logistic映射生成混沌序列，然后根据序列中值的大小获取每个序列值在序列中的排序位置，获得位置索引表，排序采用升序和降序均可。
7.如权利要求1中所述的二维CAD工程图内容置乱单元，其特征在于，置乱操作在为位置索引表的控制下，将二维工程图的顶点顺序置乱。
8.如权利要求1中所述的二维CAD工程图内容替换单元，其特征在于，替换运算中AC 系数的选取是完全由加密强度决定。
9.如权利要求1中所述的二维CAD工程图内容替换单元，其特征在于，替换运算中只对 DCT系数中AC系数幅值的整数部分进行替换运算，小数部分保持不变。
10.一种二维CAD工程图内容可变强度加密装置，其特征在于，包括密钥预处理模块、 二维CAD工程图中实体顶点获取与处理模块、二维CAD工程图内容加密模块、二维CAD工程图内容解密模块，其中密钥预处理模块选择DCT分组大小、密钥值Key和加密强度，对加密算法的密钥值 Key进行预处理，获得两个二进制随机序列。二维CAD工程图中实体顶点获取与处理模块获得二维CAD工程图中实体的每个顶点信息组成数组。以数组元素构造复值信号，分组进行离散余弦变换。二维CAD工程图内容加密模块在DCT分组密钥值和加密强度的控制下，对二维CAD工程图进行置乱操作和替换运算，完成二维CAD工程图内容的加密。二维CAD工程图内容解密模块在DCT分组密钥值和加密强度的控制下，对二维CAD工程图进行逆替换运算和逆置乱操作，完成二维CAD工程图内容的解密。
全文摘要
本发明涉及一种二维CAD工程图内容可变强度加密方法及其装置，包括密钥预处理，选取加密强度、DCT分组大小以及密钥，并对密钥进行预处理；二维CAD工程图中实体顶点获取与处理，从二维CAD工程图中获取所有的顶点信息，并对二维CAD工程图的顶点信息构造复值信号，分组进行DCT变换；二维CAD工程图内容加密，采用置乱与替换相结合的方式，修改二维CAD工程图的顶点信息，完成二维CAD工程图内容的加密；二维CAD工程图内容解密，采用二维CAD工程图内容解密的逆过程，恢复二维CAD工程图的顶点信息，完成二维CAD工程图内容的解密。使用本发明实施例的方法或装置可以用较小的时间、空间代价高效地实现对二维CAD工程图内容的加密。从而解决了现有二维CAD工程图加密方法加密后格式不兼容以及效率较低的问题。
文档编号G06F21/24GK102456114SQ20101051800
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者孙星明, 彭飞, 龙敏 申请人:湖南大学