一种通感一体化平台的感知信息与通信信息的语义加密传输方法、装置以及设备与流程

本发明涉及信息安全，尤其涉及一种通感一体化平台的感知信息与通信信息的语义加密传输方法、装置以及设备。

背景技术：

1、广覆盖下的通信感知一体化路由系统可以突破传统嵌入式传感监控网络受地理拓扑结构的限制，利用wifi频段的波粒二象性实现阴影范围的无缝隙感知与通信覆盖。然而，通信感知一体化平台下的感知信息与通信信息的耦合会引起敏感感知信息与敏感通信信息泄露的两方面的物理层安全问题，当未授权感知或未授权窃听端口具备与目标合法端口相当水平的算力时，未授权感知或未授权窃听端口有能力通过对少量感知语义关键词与通信语义关键词的截取和观察，利用其与合法端口同等算力的感知与通信语义库获取大量敏感感知和通信信息。具体而言，从场景感知的角度看，当通感一体化平台各个端口的语义感知算力无差别的均衡分布时，即这些端口的感知语义库均具有根据感知语义关键词还原完整的感知场景能力时，通感一体化平台中的合法感知端口与未授权感知端口均能通过网络中传递的感知语义关键词复原出感知场景，此时对感知语义关键词的隐私性保护是防止敏感感知内容泄露的关键。从通信信息传递的角度看，当通感一体化平台各个端口的语义通信算力无差别的均衡分布时，特别是当通信网络中的未授权窃听者具备与合法通信端算力程度相当的通信语义库时，其均具有根据通信语义关键词完整复原出完整通信内容的能力，此时对通信语义关键词的隐私性保护是防止敏感通信信息泄露的关键。

2、因此，如何在通信信息与感知信息耦合的场景下防止敏感感知信息与敏感通信信息的泄露，是当前广覆盖场景中的通信感知一体化平台下所需要关注的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种通感一体化平台的感知信息与通信信息的语义加密传输方法、装置以及设备，旨在解决如何提高感知信息与通信信息传输的完整性和安全性等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种通感一体化平台的感知信息与通信信息的语义加密传输方法，所述方法包括感知语义加密处理分支以及通信语义加密处理分支；其中，所述感知语义加密处理分支包括：

3、收集感知信息并进行预处理，得到感知候选关键词，并从所述感知候选关键词中选取感知语义关键词；

4、确定所述感知语义关键词中的敏感感知语义关键词，将所述敏感感知语义关键词进行加密，并通过计算信道平均保密率，选择所述信道平均保密率最高的信道传输所述感知语义关键词；

5、利用预设的感知语义库对接收到的所述感知语义关键词进行恢复与重建，并将得到的恢复感知信息进行输出；

6、所述通信语义加密处理分支包括：

7、收集通信信息并进行预处理，得到通信候选关键词，并从所述通信候选关键词中选取通信语义关键词；

8、确定所述通信语义关键词中的敏感通信语义关键词，将所述敏感通信语义关键词进行加密，并通过计算信道平均保密率，选择所述信道平均保密率最高的信道传输所述通信语义关键词；

9、利用预设的通信语义库对接收到的所述通信语义关键词进行恢复与重建，并将得到的所述通信信息进行输出。

10、优选的，所述收集感知信息并进行预处理，得到感知候选关键词，并从所述感知候选关键词中选取感知语义关键词，包括：

11、对所述感知信息划分为完整的句子并对每一句子进行过滤处理，得到所述感知候选关键词；

12、将所述感知候选关键词定义为包括节点和边的有向图gp=(vp, ep)，其中vp表示所述感知候选关键词组成的感知候选关键词节点集合，ep是一个vpvp的集合，表示感知候选关键词节点之间的关联值；

13、根据计算每一感知候选关键词节点基于有向图的得分，其中，为阻尼系数，vpm表示指向感知候选关键词节点vpi的节点，vpi、vpj表示感知候选关键词节点，对于每一个感知候选关键词节点vpi，in(vpi)表示指向该节点的关键词集合，out(vpi)表示该节点指向的关键词集合，ws(vpj)表示节点j处的感知候选关键词基于有向图的得分，wp,ji、wp,jm表示权重；

14、根据得分迭代传播各感知候选关键词节点的权重直至收敛，并对每一感知候选关键词节点的权重进行排序，选取权重最高的n个所述感知候选关键词作为所述感知语义关键词。

15、优选的，所述确定所述感知语义关键词中的敏感感知语义关键词，将所述敏感感知语义关键词进行加密，并通过计算信道平均保密率，选择所述信道平均保密率最高的信道传输所述感知语义关键词，包括：

16、根据感知信息敏感度确定所述感知语义关键词中的敏感感知语义关键词；

17、利用量子近似优化算法寻找最优加密策略对所述敏感感知语义关键词进行加密；

18、根据计算信道平均保密率，并将信道平均保密率最高的信道作为安全传输路径对所述感知语义关键词进行传输，其中，r表示所述信道平均保密率，上标+表示运算结果取正数部分，表示接收器在第n个时隙内是否接收数据，snrn,u和snrn,s分别用来计算第n个时隙接收器对于传感器的等效信噪比和监听者与传感器之间的等效信噪比，lb(˙)表示以2为底的对数运算，相当于log2(˙)。

19、优选的，所述利用预设的感知语义库对接收到的所述感知语义关键词进行恢复与重建，并将得到的恢复感知信息进行输出，包括：

20、利用动态多层语义感知机模型对所述感知语义关键词进行语义分类，得到感知语义分割结果；

21、基于所述感知语义库对所述感知语义分割结果中的每一所述感知语义关键词进行特征匹配，并将所述感知语义关键词映射至对应所述感知语义库的感知信息空间中，通过所述感知信息空间的特征进行重建，得到恢复感知信息；

22、计算所述恢复感知信息与所述感知信息的第一互信息，根据所述第一互信息评估所述恢复感知信息与所述感知信息的相似度。

23、优选的，所述收集通信信息并进行预处理，得到通信候选关键词，并从所述通信候选关键词中选取通信语义关键词，包括：

24、对所述通信信息划分为完整的句子并对每一句子进行过滤处理，得到所述通信候选关键词；

25、将所述通信候选关键词定义为包括节点和边的有向图gc=(vc, ec)，其中vc表示所述通信候选关键词组成的通信候选关键词节点集合，ec是一个vcvc的集合，表示通信候选关键词节点之间的关联值；

26、根据计算每一通信候选关键词节点基于有向图的得分，其中，为阻尼系数，vm表示指向通信候选关键词节点vci的节点，vci、vcj表示通信候选关键词节点，对于每一个通信候选关键词节点vci，in(vci)表示指向该节点的关键词集合，out(vci)表示该节点指向的关键词集合，wc,ji、wc,jm表示权重，ws(vcj)表示节点j处的通信候选关键词基于有向图的得分；

27、根据得分迭代传播各通信候选关键词节点的权重直至收敛，并对每一通信候选关键词节点的权重进行排序，选取权重最高的n个所述通信候选关键词作为所述通信语义关键词。

28、优选的，所述确定所述通信语义关键词中的敏感通信语义关键词，将所述敏感通信语义关键词进行加密，并通过计算信道平均保密率，选择所述信道平均保密率最高的信道传输所述通信语义关键词，包括：

29、根据通信信息敏感度确定所述通信语义关键词中的敏感通信语义关键词；

30、利用量子近似优化算法寻找最优加密策略对所述敏感通信语义关键词进行加密；

31、根据计算信道平均保密率，并将信道平均保密率最高的信道作为安全传输路径对所述通信语义关键词进行传输。

32、优选的，所述利用预设的通信语义库对接收到的所述通信语义关键词进行恢复与重建，并将得到的所述通信信息进行输出，包括：

33、利用动态多层语义感知机模型对所述通信语义关键词进行语义分类，得到通信语义分割结果；

34、基于所述通信语义库对所述通信语义分割结果中的每一所述通信语义关键词进行特征匹配，并将所述通信语义关键词映射至对应所述通信语义库的通信信息空间中，通过所述通信信息空间的特征进行重建，得到恢复通信信息；

35、计算所述恢复通信信息与所述通信信息的第二互信息，根据所述第二互信息评估所述恢复通信信息与所述通信信息的相似度。

36、为实现上述目的，本发明还提供一种通感一体化平台的感知信息与通信信息的语义加密传输装置，所述装置包括感知语义加密处理分支以及通信语义加密处理分支；其中，所述感知语义加密处理分支包括：

37、第一预处理单元，用于收集感知信息并进行预处理，得到感知候选关键词，并从所述感知候选关键词中选取感知语义关键词；

38、感知加密单元，用于确定所述感知语义关键词中的敏感感知语义关键词，将所述敏感感知语义关键词进行加密，并通过计算信道平均保密率，选择所述信道平均保密率最高的信道传输所述感知语义关键词；

39、感知重建单元，用于利用预设的感知语义库对接收到的所述感知语义关键词进行恢复与重建，并将得到的恢复感知信息进行输出；

40、所述通信语义加密处理分支包括：

41、第二预处理单元，用于收集通信信息并进行预处理，得到通信候选关键词，并从所述通信候选关键词中选取通信语义关键词；

42、通信加密单元，用于确定所述通信语义关键词中的敏感通信语义关键词，将所述敏感通信语义关键词进行加密，并通过计算信道平均保密率，选择所述信道平均保密率最高的信道传输所述通信语义关键词；

43、通信重建单元，用于利用预设的通信语义库对接收到的所述通信语义关键词进行恢复与重建，并将得到的所述通信信息进行输出。

44、为了实现上述目的，本发明还提出一种通感一体化平台的感知信息与通信信息的语义加密传输设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行以实现如上述实施例所述的一种通感一体化平台的感知信息与通信信息的语义加密传输方法的步骤。

45、为了实现上述目的，本发明还提出一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现如上述实施例所述的一种通感一体化平台的感知信息与通信信息的语义加密传输方法的步骤。

46、有益效果：

47、以上方案，通过对感知信息/通信信息进行预处理，选取其中的关键词作为感知语义关键词/通信语义关键词，通过确定敏感感知语义关键词/敏感通信语义关键词并进行加密处理，通过计算信道平均保密率最高的信道对感知语义关键词/通信语义关键词进行传输，并在接收端利用预设的语义库对感知语义关键词/通信语义关键词进行恢复和重建，将恢复得到的感知信息/通信信息进行输出，能够实现敏感感知信息与敏感通信信息在耦合传输过程中不被未授权的访问者窃取或篡改，保障了感知信息与通信信息两个层面内容的完整性和隐私性，提高传输的安全性。