一种数字指纹和加密可交换的矢量地图版权保护方法

本发明涉及矢量地图事先防范和事后追踪的数据全生命周期保护，更具体的说是涉及一种数字指纹和加密可交换的矢量地图版权保护方法。

背景技术：

1、矢量地图数据作为国家重要的信息资源和测绘成果，在国防安全和经济建设中具有不可或缺的战略地位，然而随着数字化、网络化和信息化的飞速发展，矢量地图数据在存储、传输、分发和使用过程中面临数据恶意泄露，侵权和违规使用的现象日益突出。如何能够避免矢量地图数据被非法传播和使用，如何能够追踪到数据非法分发的传播者，如何保护数据版权所有者的合法权益，为此，越来越多的研究学者将矢量地图数据的版权保护和安全传输作为研究目标。加密技术作为数据保护中的事先防范技术，数字指纹技术作为数据保护中的事后追责技术，二者可以在相应的范围内保护数据的安全，然而对于矢量地图数据全生命周期流转过程来说，单一的技术难以同时满足数据安全保护的多重需求，都只能是从各自保护范畴内研究，缺少任何一种技术都会对矢量地图数据安全保护造成重大的影响。因此，如何将这两种技术结合在一起，实现矢量地图数据事先防范和事后追责全生命周期的安全保护，这是一个重要的研究方向。

2、属于事先防范的矢量地图加密技术，一直是研究的热点课题。许多适用于矢量地图数据的加密方法被相继提出：基于混沌力学机制的加密算法，将混沌系统应用于矢量地图数据加密研究中；采用复杂混沌系统加密技术，解决了单一混沌系统容易被攻击的问题，算法的安全性能较高，然而复杂的混沌系统就意味着需要占用过多的计算机资源，导致加密效率不高；基于压缩编码的加密技术可加快数据传输效率，提高抗暴力攻击的能力，但需要对原始矢量地图数据进行预处理，且有些预处理过程相对繁琐；顾及全局要素的矢量地图dna动态编码加密算法，解决了现有加密算法对点图层数据加密效果不佳的问题，实现矢量地图数据“一次一密”的加密效果。加密技术可以保证数据在传输和分发过程中的秘密性，防止数据泄密，但无法保护数据的版权，无法追踪到非法分发的传播者。

3、随着近几年人们对于数字版权意识的不断提高，数据版权保护的需求越来越多，属于事后追责的数字指纹版权保护技术被更多的研究学者关注。基于bibd编码的抗合谋指纹算法，提高了抗合谋能力，缩短了码长长度，但是编码构造难度大；基于二进制随机编码，使用伪随机序列对指纹比特的重复嵌入进行控制，得到的抗合谋攻击的数字指纹编码算法，存在有抗合谋尺度小的缺陷；基于扩频思想提出的正交码指纹算法，通常存在码长随着用户和合谋人数增多而增长的缺陷；gd-pbibd编码构造的数字指纹，应用于矢量地图数据中，指纹信息编码的构造难度小，抗合谋效果良好。数字指纹技术作为一种新型的数据版权保护技术，可以用于矢量地图数据的版权归属和非法用户的追踪，但难以保证数据在分发传输过程中不被泄密。

4、这两者技术的结合，同样存在有操作次序要求高，安全性等问题，因此，这就需要结合矢量地图的数据结构和数据特征，研究将加密技术和数字指纹技术有机结合，互不干扰，且两者技术可交换次序运用，无操作次序影响的方法，满足矢量地图数据在全生命周期流转过程中的安全需求，这是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种数字指纹和加密可交换的矢量地图版权保护方法，本方法将加密技术和数字指纹技术有机结合，加密算法结合对称加密和非对称加密技术，密钥空间足够大，复杂度适宜，密钥管理更安全，数字指纹技术编码效率高，用户容量大，抗合谋攻击性能强，实现矢量地图数据事先防范和事后追责全生命周期的安全保护。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种数字指纹和加密可交换的矢量地图版权保护方法，包括：

4、s1：根据用户容量和码长大小及编码效率设计生成gd-pbibd指纹序列编码库；

5、s2：运用logistic映射将从指纹编码库中选取的一条原始指纹序列进行置乱；

6、s3：利用量化机制将置乱后的指纹序列嵌入到矢量地图全局要素的顶点坐标中；

7、s4：对矢量地图全局要素的顶点坐标进行dna加密处理；

8、s5：采用非对称rsa加密算法将dna加密矢量地图的密钥进行公钥加密；

9、s6：从含指纹的加密矢量地图中提取出指纹序列，并将序列进行logistic反置乱，得到可疑指纹序列；

10、s7：计算原始指纹序列与可疑指纹序列的汉明距离，汉明距离小者即为合谋者；

11、s8：得到含指纹信息的密文矢量地图数据。

12、优选的，在步骤s1中，根据用户容量和码长大小及编码效率设计生成gd-pbibd指纹序列编码库。

13、优选的，在步骤s4中，将矢量地图全局要素的顶点坐标进行dna加密处理，得到加密数据后，还包括：将dna加密算法的密钥进行rsa公钥加密处理，根据顶点坐标的加密和嵌入数字指纹均不会影响矢量地图数据的特征不变量，进行s3～s7，实现了加密和嵌入指纹操作顺序的可交换。

14、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种数字指纹和加密可交换的矢量地图版权保护方法，该方法易于实现，本方法将加密技术和数字指纹技术有机结合，加密算法结合对称加密和非对称加密技术，密钥空间足够大，复杂度适宜，密钥管理更安全，数字指纹技术编码效率高，用户容量大，抗合谋攻击性能强，实现矢量地图数据事先防范和事后追责全生命周期的安全保护。

技术特征：

1.一种数字指纹和加密可交换的矢量地图版权保护方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种数字指纹和加密可交换的矢量地图版权保护方法，其特征在于，在步骤s1中，根据用户容量和码长大小及编码效率设计生成gd-pbibd指纹序列编码库。

3.根据权利要求1或2所述的一种数字指纹和加密可交换的矢量地图版权保护方法，其特征在于，在步骤s4中，将矢量地图全局要素的顶点坐标进行dna加密处理，得到加密数据后，还包括：将dna加密算法的密钥进行rsa公钥加密处理，根据顶点坐标的加密和嵌入数字指纹均不会影响矢量地图数据的特征不变量，进行s3～s7，实现了加密和嵌入指纹操作顺序的可交换。

技术总结
本发明公开了一种数字指纹和加密可交换的矢量地图版权保护方法，包括：编码生成GD‑PBIBD指纹库；根据Logistic映射将选取的原始指纹置乱；利用量化机制将置乱后的指纹嵌入矢量地图每个顶点坐标中；同时对每个顶点坐标进行DNA加密；并采用RSA算法将DNA加密矢量地图的密钥进行公钥加密；从含指纹的加密矢量地图中提取出指纹，并进行Logistic反置乱，得到可疑指纹；计算原始指纹与可疑指纹的汉明距离，汉明距离小者即为合谋者；得到含指纹信息的密文矢量地图数据。该方法在对顶点坐标加密和嵌入指纹的操作顺序可交换，数据采用对称加密DNA加密算法，密钥进行RSA非对称加密，安全性能更佳，数字指纹可实现抗合谋攻击，追踪盗版者，实现对矢量地图全生命周期的保护。

技术研发人员：闫浩文,严清博,张黎明
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7