复合时变密码和时变式数据加密方法
【专利摘要】复合时变密码和时变式数据加密方法，涉及信息和电子技术，主要提供一种“复合时变密码”和一种“时变式数据加密方法”的原理方法。1、“复合时变密码”它是对“时变密码”的升级，是在基本密码基础上，融入包括时间变量、序列码、附加码在内的多种变量。使基本密码与选定的变量相互间进行约定的运算，其约定的运算方法通过编码定义，而且使这种运算可以多次循环，以增加破解难度。该系统的构建成本费用低、安全性更强。2、“时变数据加密方法”是利用“复合时变密码”的算法，进行数据的加密、解密的方法。它算法简单，可靠性高。可以广泛应用在日常生活、经济、军事等领域。
【专利说明】复合时变密码和时变式数据加密方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及"复合时变密码"和"时变式数据加密方法"，是一种"动态密码"的原 理方法和一种"数据文件加密"的原理方法，属于信息技术和电子【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 在信息社会，大量地存在着各类"求证"和"验证"活动。"管理者"要对"客户"进 行身份认证，往往以验证"密码"的形式进行。其过程一般由客户提出"求证"申请，提交"密 码"；而管理者进行"验证"，则把客户提交的"密码"，与预先存储在于管理方的"密码"相比 较，如果一致，则认可客户身份的真实性，如果不一致则不认可。
[0003] 目前，社会上普遍使用的一般是"静态密码"，其"密码"是固定不变的，它易于记 忆，使用简单方便，易于推广；但缺点是安全性差，密码容易被盗用。还有一种是"动态密 码"，是根据专门的算法生成一个不可预测的随机数字组合，每个密码只能使用一次，可以 有效保护交易和登录的认证安全，"动态密码"无需定期更换密码，安全省心，目前也已经被 广泛地应用；但这些"动态密码"却存在成本高和操作不便的两大问题，它往往需要硬件支 持，使用携带不方便。
[0004] 为克服以上这些密码的缺点，本人提出了 "时变密码"的概念，并于2013年4月3 日进行了专利申请，名称为《时变密码和时变密码锁》（专利申请号为201310115701. 5)。
[0005] 但由于在《时变密码和时变密码锁》的专利申请时，只对"时变密码"的典型部分的 进行了权利要求和说明，有进一步升级、优化的空间，其要求保护的权利范围也过于狭窄。
[0006] 与此类似的，数据加密的活动也大量存在各类于通信过程中，其安全性问题也非 常突出。为此人们也使用了各种各样的加密方法，如：替换加密法、换位加密法、回转轮加 密法、多码加密法，等等。也有很多标准，如：美国的数据加密标准DES，国际数据加密算法 IDEA，等等。这些加密方法和标准，在军事、在商业等领域都有大量应用。
[0007] 为了加强数据加密的防破解能力，很多算法大多都采用复杂的函数，往往整个设 计过程不公开，使得人们会担心破译者利用函数的薄弱环节攻破，或者设计者有后门。所以 人们非常需要加密简便而破解困难的密码系统。
[0008] 在要此特别说明一下的是，由于在现实生活中，人们对"密码"有两种不同的理解， 容易混淆。或者说，"密码"有两种不同的含义：秘密的号码，加密的代码。
[0009] "秘密的号码" 一般是指不对外公开的秘密的号码，是一种特定的暗号、口令，它可 以是一组数字或字符。
[0010] "加密的代码"一般是指经特别编制的可以公开的代码（电码、文件），但这些代码 是通过一种变换手段加密了的，其本身含义是秘密的，需要解密才能有意义的，它可以是一 组数字或字符，也可以是整篇文件。这种"密码"也称为"密文"，与之对应的称为"明码"或 "明文"。
[0011] 所以，在本专利系列文件中，为防止产生歧义，遵照俗定约成的，对两种"密码"作 如下阐说：
[0012] "密码"专指秘密的号码，是秘密的口令，一种特定的暗号、口令。
[0013] "密文"专指加密的代码，是加密的数据（文件），是"明文"通过"加密方法"得出 的代码。
【发明内容】
[0014] 为了进一步优化"时变密码"的发明，更加完善其权利要求的保护的范围，本发明 提供升级的一种"复合时变密码"的方法，它可以更加有效地防止密码被盗，而且适用范围 更加广泛。
[0015] 同时，本发明还根据该"复合时变密码"的原理，提供了一种新的数据加密方法，即 "时变式数据加密方法"，它可以使人们对数据的加密，多一种安全、便捷的方法的选择。
[0016] 为了达到上述目的，本发明为解决以上问题所采用的技术方案是：
[0017] -、本发明为其中的"复合时变密码"系统所采用的技术方案如下。
[0018] 在基本密码（基码）的基础上，融入变量"附属码"。"附属码"可以包括时间变量 (值）、序列码（号）、附加码等多种变量。（为叙述方便，把时间变量、序列码、附加码统一 归纳称为"附属码"。）
[0019] 使"基码"与选定的"附属码"相互间进行约定的运算，其算法由编码定义，并且可 以使这种计算多次循环，以增加破解难度。
[0020] 具体的就是，使该密码系统具有"元始码"、"附属码"、"时变码"等，并具有"运算方 法""选算方法""自算方法"和"计次方法"。
[0021] 其中"元始码"是由"基码"、"运算码"组成的，它们均可以为数字、字符。
[0022] 其中的"运算码"除了定义"选算方法""运算方法"外，还可以定义"自算方法"。
[0023] "自算方法"是用于确定对"基码"进行选择、变换、运算的，其生成结果为"基衍 码"，
[0024] 其中的"选算方法"所针对的对象除"时间参数"外，还可以有"序列码"和"附加 码"，也即通过"选算方法"可以对"时间参数"和"序列码"、"附加码"中的一种或者多种数 值进行选择、变换、运算而生成"时衍码"。
[0025] 通过"运算方法"对"基衍码"（替代了 "基码"）和"时衍码"间进行交互运算后， 其结果可以先生成"中间码"，"中间码"继续分解为新的"基码"和"运算码"，可以再定义相 应的计算方法，重复进行相应的运算，最后的"基衍码"和"时衍码"间进行交互运算结果才 生成"时变码"。
[0026] 其中间的重复的次数也可以由"运算码"定义确定。
[0027] 也即"运算码"可以定义运算、选算、自算、计次（重复次数）各类运算方法。
[0028] "运算方法"特指：针对"基衍码"和"时衍码"间进行交互运算的算法。
[0029] "选算方法"特指：针对"时间参数"和"序列码"、"附加码"中的一种或者多种数值 进行选择、变换、运算的算法。
[0030] "自算方法"特指：针对"基码"进行选择、变换、运算的算法。
[0031] "重复次数"特指：循环生成"中间码"次数。
[0032] 这些算法都可以是的基本算术运算，也可以是逻辑运算。其名称是为了叙述方便， 加以区别，人为的命名。
[0033] "时间参数"是指由时钟产生的"时间值参数"，或称"时间值"。
[0034] "序列码"是指"序列号"的编码，当产生密码或加密有若干次时，可记录其序列。
[0035] 在专利申请号为201310115701. 5的《时变密码和时变密码锁》申请文件中，对定 义算法的码元，按功能命名"运算码"、"选运码"。所以，在本申请文件中，对定义算法的码 元，扩展后也可以按功能命名"运算码"、"选运码"、"自选码"、"计次码"等，再对应各类算法。
[0036] 考虑到文章叙述的简洁，本文件统一用"运算码"概括，但变换计算过程是一样的， 只是省略中间名称的具体命名。
[0037] 二、本发明为其中的"时变式数据加密方法"系统所采用的技术方案如下。
[0038] 所谓的"加密方法"指的是双方文件传输过程中进行加密所采取的方法。发送方 将"明文"在"密钥"的控制下进行运算得到"密文"，传送到接收方，接收方将"密文"在"密 钥"的控制下进行运算得到"明文"。
[0039] 它可以分为分组密码和序列密码。1、分组密码，是发送方将"明文"划分η比特的 数据组，然后在"密钥"的控制下进行运算得到"密文"，传送到接收方，接收方将"密文"也 划分η比特的数据组，然后在"密钥"的控制下进行运算得到"明文"。2、序列密码，又称为 密钥流密码，是不分组的直接加密、解密。
[0040] "时变数据加密方法"是一种基于"复合时变密码"的数据加密方法，它是利用"复 合时变密码"（也可以是未升级前的"时变密码"）的算法，进行实施、进行加密、解密的。
[0041] 发送方把"密钥"作为"元始码"，按其变换原理，先计算出"时变码"，然后把"明码" 的数据进行分组，每组均与"时变码"进行"异或"，其结果作为"密文"传送到接收方，
[0042] 接收方也将"密钥"作为"元始码"，先计算出"时变码"，然后把接收的"密文"的数 据进行分组，每组均与"时变码"进行"异或"，（组合后）得出"明文"。
[0043] 当然，如果一旦"明码"足够短而"时变密码"足够长，加密、解密过程就不用分组。
[0044] 根据"异或"的逻辑运算法则，Α与Β异或后，其值再与Β异或，其结果仍为Α。艮Ρ， (A θ B) ? B = A。
[0045] 设发送方，使A为"明码"，B为由"密钥"生成的"时变码"，则可得"密文"为 (Α θ B)。那么，接收方，就可以计算（Α θ Β) θ B，就重新得"明码"A。
[0046] 由于发送（接收）方，是通过"密钥"计算生成的B，是他人不可知、不可预测的，所 以（Α ? B)也就不可知、不可预测，作为"密文"安全性可以非常好。
[0047] 归根到底，密码是一种用来混淆的技术，它就是将正常的、可识别的信息转变为无 法识别的信息。"时变数据加密方法"就达到了这样的目的。
[0048] 三、本发明为其中的"复合时变密码"及"时变式数据加密方法"系统所采用的技 术方案还可以如下。
[0049] 1、"运算码"对运算方法、选算方法、自算方法、重复次数的定义，可以是合并混合 定义的。即"运算方法"、"选算方法"、"自算方法"、"重复次数"中的几种算法捆绑在一起被 "运算码"中某几位定义，如"运算码"中第一位的"01"代表着"运算方法"是加，"选算方法" 是减，"自算方法"乘2, "重复次数"是3次；"02"代表着"运算方法"是减，"选算方法"是 减，"自算方法"乘3，"重复次数"是1次。等等。
[0050] 2、"运算码"对运算方法、选算方法、自算方法、重复次数的定义，也可以是分开的 按位各自对应定义的。即"运算码"中某几位定义"运算方法"、某几位定义"选算方法"、某几 位定义"自算方法"、某几位定义"重复次数"，相当于"时变密码"中直接有"运算码"、"选算 码"等等，如"运算码"中第一位的"1、2、3、……"分别代表"运算方法"的"+、_、*、……"， 第二位的"1、2、3、……"分别代表"选算方法"的"+、_、*、……"，第三位的"1、2、3、……" 分别代表"自算方法"的"+、_、*、……"，等等。可以在变换过程中变换后再分开定义，也 可以分开后的各自变换各自定义。
[0051] 3、"运算码"码元的位置在每一次重复运算过程中，可以是可以相同，也可以不同。 如某码元第一次的位置在第一位，第二次的位置在第三位。
[0052] 4、运算码"对运算方法、选算方法、自算方法的定义，在重复运算过程中，可以是每 一次可以相同，也可以不同。如第一次，1代表相加、2代表相减；而第二次1代表相减、2代 表相乘。
[0053] 四、其技术方案也还可以如下。
[0054] 1、"自算方法"对"基码"进行选择、变换、运算而生成的"基衍码"，其长度相对"基 码"可以相同，也可以是变化的。这样让破译者感到更加没有规律。
[0055] 2、"基码"也可以是直接从"元始码"的多段码元中选择不同的一段，也即循环运算 过程中各次的"基码"可以不一样。这样每一次的"基码"可以不一定就是前面的"基码"， 相当于多个"元始码"中选择一个，也可以由随机的"附加码"定义选择。如事先准备一长 串1000位的数，每次选择其中的一段，运算码对应的控制位是1，表示第一位开始的64位， 2表示表示第一位开始的64位……，13表示第3位开始的偶数的64位……，这样运算不复 杂，但更加安全。
[0056] 3、"选算方法"对"时间参数"、"序列码"、"附加码"进行的选择、变换、运算，其针对 的对象，可以全部的、也可以是其中一个的，在循环运算过程中各次可以是相同的、也可以 不同的。如第一次运算，选择"时间参数"中的天、小时，又选择"序列码"但没有"附加码"， 第二次运算选择"时间参数"的周、分，有"附加码"，等等。
[0057] 4、附加码可以每一次都不一样，可以随机产生，可以使得计算结果更加复杂。
[0058] 5、附加码、序列、时间参数，可以由发送方和接收任何一方产生，而向对方传送。作 为"附属码"可以统一由一方产生，也可以交叉传送，时间参数和序列可以各自独立产生。时 间参数可以双方同步即可，不一定是标准时间。
[0059] 五、其技术方案也还可以如下。
[0060] 1、在"时变数据加密方法"中，序列码可以是"明文"（或"密文"）按位、或按字节、 或按字段、或按分组编码的，可以从1开始计数，也可以从1以外的其他数开始，如150开 始，以增加破解难度。
[0061] 2、序列码也可以是时间值的延续，可以是在每一个时间段后序列重新计数的。
[0062] 六、其技术方案也还可以如下。
[0063] 1、附加码、序列码、时间参数等附属码可以与"复合时变码"或"密文"在同一信道 上传输的，也可以相互间在不同的信道上传送。无论是作为口令还是密文使用，相互间在其 他不同的信道上传送，被截获的概率更少安全性更强。
[0064] 2、附属码也可以是加在"密文"的信源内传输。在信源中传送，相当于内容也参与 加密计算，破解更加困难。
[0065] 本发明的有益效果：
[0066] 本发明"复合时变密码"的有益效果是，由于它是对"时变密码"的升级，所以它具 备"时变密码"的优点，而且它不仅引进了时间值的运算，而且引进了序列码、附加码等动态 变量，引入循环运算，更加安全，而构建的成本费用也低，也更适合有软件或微电脑的器件 上使用。
[0067] 本发明"时变式数据加密方法"的有益效果：
[0068] 由于是"时变数据加密方法"是一种基于复合时变密码的数据加密方法，它是利用 "复合时变密码"的算法，进行实施、进行加密、解密的，因而它简单易行、安全可靠。
[0069] 1、算法简单、直观，不存"后门"。整个过程都是常规的变化，如：选择（是数据选 择其中几段或者几个位）、变换（说码位的次序变换）、运算（是基本算术运算和逻辑运算） 等，不需要采用复杂的函数，对使用者来说都是可公开的，也不存在其他薄弱环节。
[0070] 2、计算变化是无规律的、发散的。它是以编码定义算式，使编码与各运算方法挂 钩，是人为的、无规律的约定，这就使得整体的计算方法是人为定义的、发散的、无规律，要 破译只有采用穷举法。
[0071] 3、加密的成本低，而破译的开销非常大。普通基本的运算可以进行无限的变化约 定，如果密钥是可以选择的（密钥多个选择一个，或在一长串中选取一段）在密钥长度一定 的情况下，穷举法的开销可以无限大。如果密钥64bit，可设超长的6400bit元始码，然后简 单地进行选择。
[0072] 如果算法定义不开放，双方只是自己内部定义，而且随时变化，变换法则可以完全 无限，外人根本无法破解。
[0073] 如果算法定义开放，一旦元始码有足够长度，外人也很难无法破解。
[0074] 即使元始码万一被盗，由于存在附属码，它可以在不同位置，在不同时间随机加 入，也完全可以保护，使得外人难以破解。
【专利附图】
【附图说明】
[0075] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0076] 图1是"复合时变密码"的工作原理的一种流程框图。
[0077] 图2是常规使用的分组密码体制的框图。
[0078] 图3是一种"时变数据加密方法"的工作原理的一种流程框图。
[0079] 图中，其数据变化的流程主要涉及各类数码、算法、数据来源、流向、具体运算、"异 或"运算等几部分。在图中分别为：
【权利要求】
1. 复合时变密码和时变式数据加密方法，一种动态密码系统和一种利用其原理实现的 数据加密方法，复合时变密码是对"时变密码"的一种升级，"时变密码"是指通过"元始码" 结合时间参数进行运算而成的，"元始码"中的"运算码"定义着"选算方法"、"运算方法"， 通过这些算法又使"元始码"中的"基码"与时间参数进行一系列运算而生成动态的"时变 码"，在此基础上升级的复合时变码，其特征是：其中的"运算码"除定义"选算方法"、"运算 方法"外，还可以定义"自算方法"，"自算方法"是用于确定对"基码"进行选择、变换、运算 的，其生成结果为"基衍码"，其中的"选算方法"所针对的对象除"时间参数"外，还可以有 "序列码"和"附加码"，也即通过"选算方法"可以对"时间参数"和"序列码"、"附加码"进 行选择、变换、运算而生成"时衍码"，通过"运算方法"对"基衍码"和"时衍码"间进行交互 运算后，可以生成"中间码"，"中间码"继续分解为新的"基码"和"运算码"，可以再定义相 应的算法，重复进行相应的运算，最后的"基衍码"和"时衍码"间进行交互运算结果才生成 "时变码"，其中间的重复的次数也可以由"运算码"定义确定。
2. 根据权利要求书1所述的复合时变密码和时变数据加密方法，其中的"加密方法"指 的是，发送方将"明文"在"密钥"的控制下进行运算得到"密文"，传送到接收方，接收方将 "密文"在"密钥"的控制下进行运算得到"明文"，"时变数据加密方法"其特征是：该加密方 法是利用"复合时变密码"的算法原理进行实施的，发送方把"密钥"作为"元始码"而计算 出"时变码"，把"明码"的数据进行分组，每组均与"时变码"进行"异或"，结果作为"密文" 传送到接收方，接收方也将"密钥"作为"元始码"而计算出"时变码"，把接收的"密文"的 数据进行分组，每组均与"时变码"进行"异或"，得出"明文"。
3. 根据权利要求书1或2所述的复合时变密码和时变式数据加密方法，其特征是："运 算码"对运算方法、选算方法、自算方法、重复次数的定义，可以是合并混合定义的，也可以 是分开的按位各自对应定义的，码元的位置在每一次重复运算过程中，也可以是不同的， "运算码"对运算方法、选算方法、自算方法的定义结果，在重复运算过程中，每一次也可以 是不同的。
4. 根据权利要求书1或2所述的复合时变密码和时变式数据加密方法，其特征是："自 算方法"对"基码"进行选择、变换、运算而生成的"基衍码"，其长度相对"基码"而言也可以 是变化的，"基码"也可以是直接从"元始码"的多段码元中选择一段，也即循环运算过程中 各次的"基码"可以不一样，"选算方法"对"时间参数"、"序列码"、"附加码"进行的选择、变 换、运算，其针对的对象，可以是其中一个的、也可以是多个或全部的，在循环运算过程中各 次定义的算法也可以是不同的，附加码、序列、时间参数，可以由发送方和接收任何一方产 生，而向对方传送，附加码也可以每一次都不一样。
5. 根据权利要求书1或2所述的复合时变密码和时变式数据加密方法，其特征是：在 "时变数据加密方法"中，序列码可以是"明文"或"密文"按位、或按字节、或按字段、或按分 组编码的，序列码也可以是时间值的延续。
6. 根据权利要求书1或2所述的复合时变密码和时变式数据加密方法，其特征是：附 加码、序列码、时间参数与"复合时变码"或"密文"，相互间也可以在不同的信道上传送的， 附加码、序列码、时间参数也可以是加在"密文"的信源内传输的。
【文档编号】H04L9/16GK104125059SQ201310160790
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月28日 优先权日:2013年4月28日
【发明者】陈麟华 申请人:陈麟华