[發明專利]基于重組DNA技術對信息進行加密與隱藏的方法及應用

在審

• 申請號: 201510092501.1
• 申請日: 2015-03-02
• 公開（公告）號: CN104734848A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 張勛才;崔光照;牛瑩;陳青華;宋文軍;王延峰;吳艷敏;王子成;黃春;姚莉娜
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: H04L9/28
• 分類號: H04L9/28;C12N15/70;C12N15/66
• 代理公司: 四川君士達律師事務所 51216
• 代理人: 芶忠義

技術領域

本發明屬于信息加密技術領域，尤其涉及一種基于重組DNA技術對信息進行加密與隱藏的方法應用。

背景技術

21世紀是網絡高速發展的信息時代，特別是隨著互聯網和物聯網的快速發展，大部分政府機關、企業和個人將信息資料存放在網絡數據庫中，使得信息的搜索更加便捷，信息的傳輸更加快捷，信息的使用更加有效。信息資料已經成為各界資產的重要組成部分。然而，信息時代在給世界各國帶來發展機遇的同時，也對維護國家安全和信息安全提出了挑戰。一方面，信息是社會穩定和經濟發展的重要資源，信息技術和產業的迅猛發展不僅促進了經濟發展和社會進步，也給人們的工作和生活帶來了巨大的方便；另一方面，隨著信息技術和IT產業的發展，危害信息安全的事件與日俱增。信息安全問題已經成為影響國家安全、社會穩定、經濟發展和人身財產的重大問題，必須采取措施保證信息資源的價值性、完整性、保密性和可控性。

密碼學的計算方式從原始的手工計算到機械計算，再到電子計算的轉變，計算能力不斷提升。一方面，隨著現代工業技術的發展，電子電路已邁入超大規模集成電路和特大規模集成電路時代，晶體管的設計逐漸接近物理極限，電子計算技術逐漸邁向瓶頸。為了滿足計算的需求，各界研究人員不斷尋求新一代計算技術和計算機體系結構來提高運算速度和信息存儲能力；另一方面，現代密碼學大都是基于數學難題的密碼學，除了一次一密外，其他密碼體系的安全性完全依賴于數學上的困難問題，其密碼系統僅具備計算安全性，若攻擊者具有足夠的計算能力，就能輕易的破譯這些密碼體系，密碼技術受到了威脅。因此，研究非數學的密碼具有重要的意義。

分子生物技術的發展和分子生物計算機的誕生為密碼理論提供了一種全新思路，科學家們逐漸將生物技術應用于密碼領域，展開基于核酸分子的計算及信息安全技術的研究工作。現階段的分子生物計算和分子生物密碼主要是以脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic?Acid，DNA)作為載體，也常被稱作DNA計算和DNA密碼，現已發展成為一個新穎而極具潛力的交叉學科。分子生物計算擁有全新的數據結構和計算方法，它的應用為信息安全技術帶來了新的機遇。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于重組DNA技術對信息進行加密與隱藏的方法及應用，旨在解決傳統的信息隱藏方式安全性比較低，容易破譯的問題。

本發明是這樣實現的，一種基于重組DNA技術對信息進行加密與隱藏的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將機密信息編碼成堿基序列；

(2)對編碼后的堿基序列加密到載體DNA序列后得到偽裝DNA序列；

(3)利用重組DNA技術將偽裝DNA序列重組到含有選擇性抗性基因的DNA質粒載體；將重組后的DNA質粒載體轉化受體細胞，并與無關的偽裝細胞混合。

重組DNA技術的基本過程包括五個步驟：目的基因DNA片段的獲得，外源DNA分子與載體DNA分子的體外重組，重組DNA分子轉移到適當的受體菌或細胞中復制，重組DNA分子抗性或者標記的篩選和鑒定，目的基因或其表達產物的純化和鑒定。重組DNA技術包含天然的加密與解密過程，可用于設計新型密碼。

在本發明中，用DNA連接酶將偽裝DNA序列與選擇標記基因連接到質粒載體，得到重組質粒載體。將重組DNA質粒轉化到宿主細胞，如大腸桿菌。最后，將宿主細胞隨大量無關的細胞一同發送給接收方。重組DNA中含有選擇性抗性基因，接收方可以在合適的選擇性培養基中培養所接收到的細胞，只有具有特殊抗性的細胞才能存活并擴增。

優選地，在步驟(1)中，所述將機密信息編碼成堿基序列的方式包括兩位二進制表示一個堿基的編碼方式和三個核苷酸來編碼一個字符的三聯體編碼方式。

由于本發明的安全性主要依賴于生物困難問題，該密碼方案中所采用的編碼方式對本方案的安全性影響不大。因此，可以對明文信息只先進行簡單的編碼處理。常用的編碼方式有用兩位二進制表示一個堿基的編碼方式和利用三個核苷酸來編碼一個字符的三聯體編碼方式。本密碼方法中采用三個核苷酸編碼一個字符的三聯體編碼方式。三聯體編碼方式如表1所示，假設秘密消息是M，編碼后的DNA序列是M′，M′＝{m₁,m₂,...,m_p}，p是M′的長度，p≤n，p≤m。

表1?三聯體編碼對照表

優選地，所述步驟(2)具體包括以下步驟：