基于动态冗余异构编码的数据处理系统、方法及设备与流程

1.本申请涉及电子信息领域，尤其涉及一种基于动态冗余异构编码的数据处理系统、方法及设备。


背景技术：

2.随着信息通信网络技术的迅猛发展，为保证信息在传输与处理过程中的完整性和私密性，目前大多数防护方案均采用加密方案，但由于信息系统内生安全问题的不可避免性，使得使用单一的密钥对数据进行加密的方案无法保证信息在传输与处理过程中不被篡改与窃取，即现有的通信系统无法纠正广义扰动。


技术实现要素：

3.本申请提供了一种基于动态冗余异构编码的数据处理系统、方法及设备，目的在于解决如何纠正广义扰动的问题。
4.为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
5.一种基于动态冗余异构编码的数据处理系统，包括：
6.结构编码器、编码信道、反馈控制器以及纠错译码器；
7.所述编码信道中包括m个冗余的元信道，各个所述元信道中预先配置的编码处理规则由处理规则经过纠错编码生成，所述编码处理规则以及所述处理规则用于实现所述元信道的功能；所述m个元信道的所述处理规则和所述编码处理规则实现的功能相同，所述m个元信道的所述编码处理规则异构；其中，所述m为大于或等于2的整数；
8.所述反馈控制器被配置为从所述m个元信道中选取n个元信道，作为在线元信道，并下发纠错编码信息；所述n为大于或等于2的整数，且m大于或等于n；
9.所述结构编码器被配置为依据所述纠错编码信息对待处理信息进行n路纠错编码，得到n个异构的编码待处理信息，并将所述n个异构的编码待处理信息分别分发至匹配的所述在线元信道；
10.任意一个所述在线元信道，被配置为使用所述编码处理规则对接收到的所述编码待处理信息进行处理，得到响应数据；
11.所述纠错译码器被配置为，对n个所述响应数据进行纠错译码，得到所述待处理信息的响应信息。
12.可选的，所述反馈控制器还被配置为：
13.在所述从所述m个元信道中选取n个元信道之前，构造所述m个元信道，所述构造所述m个元信道包括：对所述m个元信道的元信道程序和/或元信道数据进行纠错编码，得到所述m个所述编码处理规则异构的元信道。
14.可选的，所述反馈控制器被配置为从所述m个元信道中选取n个元信道，作为在线元信道，并下发纠错编码信息，包括：
15.所述反馈控制器被配置为，依据所述纠错译码过程中的错误信息，从所述m个元信
道中选取n个元信道，并下发所述纠错编码信息。
16.可选的，所述反馈控制器还被配置为：
17.依据所述纠错译码过程中的错误信息，更新所述在线元信道和所述纠错编码信息的至少一项。
18.可选的，还包括：
19.记忆消除模块，被配置为消除下线的所述元信道的记忆。
20.可选的，所述处理规则包括：
21.元信道数据和元信道程序；
22.所述编码处理规则包括：
23.所述元信道数据经过纠错编码生成的编码元信道数据，以及所述元信道程序经过纠错编码生成的编码元信道程序的至少一项；
24.所述待处理信息包括：指令和待处理数据；
25.所述编码待处理信息包括：所述指令经过纠错编码生成的编码指令，以及所述待处理数据经过纠错编码生成的编码待处理数据的至少一项。
26.可选的，所述编码处理规则与所述处理规则相比，语义不变；
27.所述编码待处理信息与所述处理信息相比，语义不变。
28.可选的，所述m个元信道的所述编码处理规则异构，包括：
29.所述m个元信道的元信道数据的数据内容异构、元信道数据的数据结构异构、元信道程序的指令内容异构、以及元信道程序的指令序列异构中的至少一项；
30.其中，所述元信道数据的数据内容异构包括签名多样化、标签多样化、校验多样化、加密多样化、加扰多样化、压缩多样化、变换多样化、以及编译多样化中的至少一项；
31.所述元信道数据的数据结构异构包括帧间和帧内堆栈布局随机化、堆随机化、基本块多样性、编译多样化、以及将堆栈变量提升到堆的转换多样性中的至少一项；
32.所述元信道程序的指令内容异构包括签名多样化、标签多样化、校验多样化、加密多样化、加扰多样化、压缩多样化、变换多样化、编译多样化、指令随机标签多样化、以及指令集随机化中的至少一项；
33.所述元信道程序的指令序列异构包括对元信道操作序列进行动态异构冗余的指令位置随机化、基本块多样性、块级指令位置随机化、概率控制流完整性、结构化非重叠代码、调用序列多样性、适配的处理器多样性、适配的操作系统多样性、适配的软件协议多样性、适配的数据库多样性、编译多样化、以及使用的编程语言多样性中的至少一项。
34.可选的，所述n个异构的编码待处理信息包括：
35.所述n个满足数据内容异构、数据结构异构、指令内容异构、以及指令序列异构中的至少一项的编码待处理信息；
36.其中，所述内容异构包括满足签名多样化、标签多样化、校验多样化、加密多样化、加扰多样化、压缩多样化、变换多样化、以及编译多样化中的至少一项；
37.所述数据结构异构包括帧间和帧内堆栈布局随机化、堆随机化、基本块多样性、以及将堆栈变量提升到堆的转换多样性中的至少一项；
38.所述指令内容异构包括签名多样化、标签多样化、校验多样化、加密多样化、加扰多样化、压缩多样化、变换多样化、编译多样化、指令随机标签多样化、以及指令集随机化中
的至少一项；
39.所述指令序列异构包括对元信道操作序列进行动态异构冗余的指令位置随机化、、块级指令位置随机化、基本块多样性、概率控制流完整性、结构化非重叠代码、调用序列多样性、适配的处理器多样性、适配的操作系统多样性、适配的软件协议多样性、适配的数据库多样性、编译多样化、以及使用的编程语言多样性中的至少一项。
40.可选的，所述纠错译码器被配置为，对n个所述响应数据进行纠错译码，得到所述待处理信息的响应信息，包括：
41.所述纠错译码器被配置为，使用与纠错编码方式对应的解密方式，对所述n个响应数据进行解码，得到n个待判决数据；对所述n个待判决数据进行纠错判决，得到所述处理结果信息。
42.一种基于动态冗余异构编码的数据处理方法，包括：
43.对待处理信息进行n路纠错编码，得到n个异构的编码待处理信息；
44.对所述n个异构的编码待处理信息进行n路冗余处理，得到n个响应数据；其中，所述n路冗余处理中的任意一路处理的流程包括：依据预先配置的编码处理规则，对匹配的所述编码待处理信息进行处理，所述编码处理规则由预先配置的处理规则经过纠错编码生成；所述n路处理使用的编码处理规则异构；
45.对n个所述响应数据进行纠错译码，得到所述待处理信息的响应信息。
46.一种电子设备，包括：
47.存储器和处理器；
48.所述存储器用于存储程序，所述处理器用于运行所述程序，以实现上述基于动态冗余异构编码的数据处理方法。
49.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被电子设备运行时，实现上述基于动态冗余异构编码的数据处理方法。
50.本申请所述的基于动态冗余异构编码的数据处理系统、方法及设备，分别对待处理信息和处理规则进行纠错编码，形成编码待处理信息和编码处理规则，使用编码处理规则处理编码待处理信息得到响应数据，再对n个响应数据进行纠错译码，得到待处理信息的处理结果信息，因为n个编码待处理信息异构，且n个元信道使用的编码处理规则异构，因此，能够增加处理过程的随机性，再结合纠错编译码的方式，能够纠正数据处理过程中的广义扰动，从而提高数据处理的安全性。
附图说明
51.为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
52.图1为本申请实施例公开的一种基于动态冗余异构编码的数据处理系统的结构示意图；
53.图2为本申请实施例公开的基于动态冗余异构编码的数据处理系统实现数据处理功能的流程示例图；
54.图3为本申请实施例公开的一种基于动态冗余异构编码的数据处理方法的流程图。
具体实施方式
55.下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
56.图1为一种基于动态冗余异构编码的数据处理系统，包括：结构编码器1、编码信道2、反馈控制器3以及纠错译码器4，可选的，还可以包括记忆消除模块5。下面将对上述各个组件的功能进行详细的介绍。
57.编码信道2中包括m个冗余的元信道，冗余的元信道是指实现的功能(或目的)相同的元信道，例如，均为对待处理信息进行清洗。m为大于或等于2的整数。
58.各个元信道中预先配置编码处理规则，编码处理规则由为各个元信道预先配置的处理规则经过纠错编码生成。因为编码处理规则以及处理规则用于实现元信道的功能，并且m个元信道冗余，所以，预先配置的处理规则实现的功能(或目的)相同。
59.本实施例中，m个元信道的编码处理规则异构，具体的异构实现形式以及纠错编码方式均在后续内容中说明。
60.反馈控制器3被配置为从m个元信道中选取n个元信道，作为在线元信道，并下发纠错编码信息，其中，n为大于或等于2的整数，且m大于或等于n。
61.结构编码器1被配置为依据纠错编码信息对待处理信息进行n路纠错编码，得到n个异构的编码待处理信息，并将n个异构的编码待处理信息分别分发至匹配的在线元信道。
62.匹配的在线元信道是指，编码待处理信息能被编码处理规则识别的在线元信道。
63.任意一个在线元信道，被配置为使用编码处理规则对接收到的编码待处理信息进行处理，得到响应数据。
64.纠错译码器4被配置为，对n个响应数据进行纠错译码，得到待处理信息的响应信息。
65.记忆消除模块5被配置为消除下线的元信道的记忆。其中，在线元信道下线后，即为下线的元信道。
66.图1所示的系统，多个冗余的元信道具有异构的编码处理规则，并使用异构的编码处理规则分别对异构的编码待处理信息处理，得到响应数据，所以，数据过程具有较高的随机性，再对响应数据进行纠错译码，得到结果信息，所以在较高随机性的基础上，再结合纠错译码的特性，使得系统能够纠正广义扰动，所以安全性高，进一步的，还能消除下线的元信道的记忆，能够进一步提高纠正广义扰动的能力，从而进一步提高安全性。
67.下面将以m和n均为3为例，对图1所示的系统中的各组件的功能，进行进一步说明。图2为图1所示的系统中的各个组件通过交互实现数据处理的流程，包括以下步骤：
68.s21、反馈控制器3构造3个冗余的元信道。
69.具体的，反馈控制器3将各个元信道的处理规则进行纠错编码，得到编码处理规则。
70.通常元信道的处理规则包括元信道数据和元信道程序，因此，异构的编码处理规则可以包括异构的编码元信道数据、以及异构的编码元信道程序中的至少一项。
71.可选的，编码元信道数据异构包括：编码元信道数据的数据内容异构、以及编码元信道数据的数据结构异构中的至少一项。
72.可选的，所述编码元信道数据的数据内容异构包括签名多样化、标签多样化、校验多样化、加密多样化、加扰多样化、压缩多样化、变换多样化、以及编译多样化中的至少一项。
73.可选的，编码元信道数据的数据结构异构包括：帧间和帧内堆栈布局随机化、堆随机化、基本块多样性、编译多样化、以及将堆栈变量提升到堆的转换多样性中的至少一项。
74.可选的，编码元信道程序异构包括：编码元信道程序的指令内容异构、以及编码元信道程序的指令序列异构中的至少一项。
75.可选的，编码元信道程序的指令内容异构包括签名多样化、标签多样化、校验多样化、加密多样化、加扰多样化、压缩多样化、变换多样化、编译多样化、指令随机标签多样化、以及指令集随机化中的至少一项。
76.可选的，编码元信道程序的指令序列异构包括对元信道操作序列进行动态异构冗余的指令位置随机化、基本块多样性、、块级指令位置随机化、概率控制流完整性、结构化非重叠代码、调用序列多样性、适配的处理器多样性、适配的操作系统多样性、适配的软件协议多样性、适配的数据库多样性、编译多样化、以及使用的编程语言多样性中的至少一项。
77.实现上述异构条件的纠错编码方式可以为：1、使用现有的n种异构的纠错编码方式。2、自定义n种异构的纠错编码方式。
78.本实施例中，假设元信道的实现的功能为“将网址转换为域名”，元信道数据以作为配置数据的映射关系为例：元信道数据为网址与域名的映射关系“www.abc.com
‑‑
1.2.3.4”。对映射关系中的两部分分别进行纠错编码，得到编码元信道数据为：
79.第1路处理使用的编码元信道数据为：“www.123.com
‑‑
a.b.c.d”，
80.第2路处理使用的编码元信道数据为：“www.456.com
‑‑
1.3.2.4”，
81.第3路处理使用的编码元信道数据为：“www.789.com
‑‑
1.1.1.1”。
82.本实施例中，以最大粒度异构的编码元信道程序为例：
83.第1路在线元信道的编码元信道程序满足：适配intel处理器、适配freebsd操作系统、适配unbound软件协议、使用python编程语言、以及适配oracle数据库。
84.第2路在线元信道的编码元信道程序满足：适配arm处理器、适配centos操作系统、适配nsd软件协议、使用java编程语言、以及适配access数据库。
85.第3路在线元信道的编码元信道程序满足：适配fpga处理器、适配unix操作系统、适配bind软件协议、使用c++编程语言、以及适配mysql数据库。
86.本实施例中，也不对纠错编码的方式进行限定，纠错编码的具体实现过程，可以参见现有技术。
87.除了对元信道数据和元信道程序进行纠错编码之外，反馈控制器3构造元信道的其它步骤，可以参见现有技术。
88.s22、反馈控制器3选择全部元信道为在线元信道，并下发纠错编码信息。
89.具体的，可以依据所述纠错译码过程中的错误信息，从所述m个元信道中选取n个
元信道，并下发纠错编码信息。
90.具体的，错误信息包括与其它码字不同的码字，以及错误程度。错误信息的具体确定方式可以参见现有技术。
91.可以理解的是，选择在线元信道的一种示例为：错误程度越高，则n越大，以降低错误程度。下发纠错编码信息的一种示例为：错误程度越高，纠错编码信息指示纠错编码算法之间的异构性越强。
92.可以理解的是，在纠错译码器没有进行纠错译码(例如系统初始运行)的情况下，可以依据初始配置选择在线元信道，并洗发纠错编码信息。
93.s23、结构编码器1依据纠错编码信息对待处理信息进行3路纠错编码，得到3个异构的编码待处理信息，并将3个异构的编码待处理信息分别分发至匹配的在线元信道。
94.具体的，待处理信息中包括指令和待处理数据，本实施例中，假设待处理信息为：“访问www.abc.com”，即指令为“访问”，待处理数据为“www.abc.com”。
95.纠错编码信息指示对待处理信息中的指令和/或待处理数据进行纠错编码的方式，本实施例中，以对指令或待处理数据均进行纠错编码为例。
96.可以理解的是，因为编码待处理信息后续由在线元信道处理，所以，生成编码待处理信息要能够被元信道的编码处理规则识别(即匹配)，所以，纠错编码信息具体指示对待处理信息使用的编码算法以及分发方式。分发方式指示编码待处理信息分发至哪个在线元信道。
97.接上例，依据纠错编码信息，对待处理信息中的待处理数据进行如下纠错编码：“www.123.com”、“www.456.com”、“www.789.com”。
98.将指令进行如下纠错编码：
99.第1路编码指令满足：适配intel处理器、适配freebsd操作系统、适配unbound软件协议、使用python编程语言、以及适配oracle数据库。
100.第2路编码指令满足：适配arm处理器、适配centos操作系统、适配nsd软件协议、使用java编程语言、以及适配access数据库。
101.第3路编码指令满足：适配fpga处理器、适配unix操作系统、适配bind软件协议、使用c++编程语言、以及适配mysql数据库。
102.并且，将“www.123.com”和第1路编码指令分发至第1路编码元信道，“www.456.com”和第2路编码指令分发至第2路编码元信道，“www.789.com”和第3路编码指令分发至第3路编码元信道、以实现编码指令、编码待处理数据、编码元信道数据和编码元信道程序之间的匹配。
103.s24、任意一个在线元信道使用编码元信道数据和编码元信道程序，依据编码指令，对编码待处理数据进行处理，得到响应数据。
104.可选的，为了在实现提高安全性的过程中，还不降低结果信息的准确性，无论是对待处理信息中的指令还是对元信道程序进行纠错编码，均要遵循语义不变原则。即：对待处理信息中的指令进行n路语义不变的纠错编码，得到n个语义不变的且异构的编码指令。并且编码元信道程序与元信道程序相比，语义不变。
105.语义不变是指，纠错编码得到的指令和元信道程序，不影响对待处理数据的处理。具体的，数据的语义不变包括两种情况：1、数据结构不变，即类型和长度不变。2、数据结构
改变，相应改变元信道程序，以适应数据结构的改变。程序或指令的语义不变包括：对数据的处理逻辑或功能不变。
106.s25、纠错译码器5使用与纠错编码方式对应的解密方式，对n个响应数据进行解码，得到n个待判决数据，对n个待判决数据进行纠错判决，得到处理结果信息。
107.s26、反馈控制器3依据纠错译码过程中的错误信息，更新在线元信道、和纠错编码信息的至少一项。
108.具体的，更新在线元信道可以为使用未在线的元信道替换在线元信道，或者减少或增加在线元信道的数量。
109.s27、记忆消除模块5消除下线的元信道的记忆。
110.图2所示的流程，以具体场景为例，对数据处理(计算、通信)过程进行dhr纠错编码，使得各动态异构冗余元信道处理结果中的广义扰动错误是随机的，基于相对正确公理(最近邻译码/最大似然译码)通过纠错译码纠正，从而使得数据处理过程具有较高的安全性。
111.图3为本申请实施例公开的一种基于动态冗余异构编码的数据处理方法，可以概括为以下步骤：
112.s31、对待处理信息进行n路纠错编码，得到n个异构的编码待处理信息。
113.s32、对n个异构的编码待处理信息进行n路冗余处理，得到n个响应数据。
114.其中，n路冗余处理中的任意一路处理的流程包括：依据预先配置的编码处理规则，对匹配的所述编码待处理信息进行处理，所述编码处理规则由预先配置的处理规则数据经过纠错编码生成；n路处理使用的编码处理规则异构。
115.s33、对n个响应数据进行纠错译码，得到待处理信息的响应信息。
116.以上各个步骤的具体实现方式，可以参见上述实施例，这里不再赘述。
117.本申请实施例还公开了一种电子设备，包括存储器和处理器。其中所述存储器用于存储程序，所述处理器用于运行所述程序，以实现上述实施例所述的基于动态冗余异构编码的数据处理方法。
118.本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被电子设备运行时，实现上述实施例所述的基于动态冗余异构编码的数据处理方法。
119.本申请实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
120.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
121.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。