[發(fā)明專利]一種基于DH和RSA加密算法的加密方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110408067.9
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113242122B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佟為明;田立坤;金顯吉;何軍軍;佟春天;隋祥;王家海
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);哈爾濱凱納科技股份有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/00;H04L9/40
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

本發(fā)明公開了一種基于DH和RSA加密算法的加密方法，所述方法包括如下步驟：步驟一、發(fā)送方基于預(yù)設(shè)的密鑰交換算法與接收方協(xié)商建立安全密鑰；步驟二、發(fā)送方獲取待傳輸數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)待傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量；步驟三、當(dāng)待傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大于預(yù)設(shè)值時，發(fā)送方基于安全秘鑰確定對稱密鑰；步驟四、基于對稱密鑰，應(yīng)用AES加密算法對待傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；步驟五、發(fā)送方將加密后的待傳輸數(shù)據(jù)廣播至接收方。該方法可保證對稱密鑰的安全傳輸，保證通信安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于安全通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于DH和RSA加密算法的加密方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)如今隨著工業(yè)現(xiàn)場通信的重要性越來越高，各種基于現(xiàn)場總線通信方式的通信安全性也愈發(fā)重要，為了避免可能受到的各種通信威脅，設(shè)計(jì)一種能夠保障通信安全的方法極為重要。對于Modbus/TCP通信方式來說，存在相應(yīng)的指令與地址均以明文的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)热毕荩纱斯粽吣軌蚍奖愕貙?shù)據(jù)信息進(jìn)行截獲和篡改，進(jìn)而造成通信故障，危及通信安全。因此，為了在通信時保障數(shù)據(jù)信息的傳輸安全，需對通信的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加解密處理。

AES加密算法為常用的對稱加密算法，其加解密應(yīng)用相同的密鑰，是基于數(shù)據(jù)塊的加密方式，能抵抗現(xiàn)在的所有已知密碼攻擊，在計(jì)算機(jī)環(huán)境中的硬件和軟件實(shí)用性能都非常好，它的密鑰建立時間短且靈活性強(qiáng)，適合各種復(fù)雜的環(huán)境。然而，其由于對稱加密的加密和解密使用的是同一個密鑰，所以對稱加密的安全性就不僅僅取決于加密算法本身的強(qiáng)度，更取決于密鑰是否被安全的保管與傳輸，若在傳輸過程中密鑰被攻擊泄露，則會導(dǎo)致傳輸內(nèi)容被泄露。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決AES對稱密鑰在傳輸過程中密鑰被攻擊泄露，會導(dǎo)致傳輸內(nèi)容被泄露的問題，本發(fā)明提供了一種基于DH和RSA加密算法的加密方法，該方法可保證對稱密鑰的安全傳輸，保證通信安全。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于DH和RSA加密算法的加密方法，包括如下步驟：

步驟一、發(fā)送方基于預(yù)設(shè)的密鑰交換算法與接收方協(xié)商建立安全密鑰；

步驟二、發(fā)送方獲取待傳輸數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)待傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量；

步驟三、當(dāng)待傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大于預(yù)設(shè)值時，發(fā)送方基于安全秘鑰確定對稱密鑰；

步驟四、基于對稱密鑰，應(yīng)用AES加密算法對待傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；

步驟五、發(fā)送方將加密后的待傳輸數(shù)據(jù)廣播至接收方。

本發(fā)明中，預(yù)設(shè)的密鑰交換算法為DH密鑰交換算法。

本發(fā)明中，發(fā)送方基于預(yù)設(shè)的密鑰交換算法與接收方協(xié)商建立安全密鑰的方法如下：

（1）發(fā)送方隨機(jī)取一素數(shù)和一整數(shù)，生成一個小于素數(shù)的第一隨機(jī)數(shù)，并基于第一預(yù)設(shè)算法計(jì)算獲得第一結(jié)果，將素數(shù)、整數(shù)以及第一結(jié)果廣播給多個接收方，其中，第一預(yù)設(shè)算法為Y_Ai=E_i^X_AimodP_i，Y_Ai為第一結(jié)果，P_i為素數(shù)，Ei為整數(shù)，X_Ai為第一隨機(jī)數(shù)；

（2）各個接收方收到素數(shù)、整數(shù)以及第一結(jié)果后，各自分別生成一小于素數(shù)的隨機(jī)數(shù)，并基于第一結(jié)果與各自的隨機(jī)數(shù)計(jì)算獲得各自的第二結(jié)果，將各自計(jì)算獲得的第二結(jié)果發(fā)送給發(fā)送方；

（3）發(fā)送方接收到各接收方發(fā)送的第二結(jié)果后，計(jì)算與各接收方對應(yīng)的第一密鑰，基于各接收方對應(yīng)的第一密鑰進(jìn)行歸一化處理后得到安全密鑰，并基于第二結(jié)果確定各接收方對應(yīng)密鑰計(jì)算因子，將密鑰計(jì)算因子分別發(fā)送到對應(yīng)的接收方；

（4）各接收方基于自身的隨機(jī)數(shù)和第一結(jié)果，計(jì)算自身的第二密鑰，并將自身的第二密鑰與接收的密鑰計(jì)算因子進(jìn)行異或操作后，得到安全密鑰。