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CN114095406A - 一种密文数据机密性检测方法及电子装置 - Google Patents

一种密文数据机密性检测方法及电子装置 Download PDF

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CN114095406A CN202010789604.4A CN202010789604A CN114095406A CN 114095406 A CN114095406 A CN 114095406A CN 202010789604 A CN202010789604 A CN 202010789604A CN 114095406 A CN114095406 A CN 114095406A
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Abstract

本发明提供一种密文数据机密性检测方法，其步骤包括：解析待检测密文，获取n个单字节组成的二进制形式密文串，并以每一单字节为一元素存入密文数组；对密文数组中的元素Pi按照同一数值进行聚类，得到A个公共前缀长度为1的位置索引集合A1，a；通过位置索引集合A1+q，b中的各位置索引，对获取的元素Pi+q聚类，得到位置索引集合A1+(q+1)，c；根据一设定公共前缀长度q′，获取位置索引集合Aq′，b′，并根据各位置索引集合Aq′，b′中位置索引数量及各位置索引在密文数组中的位置，判断待检测密文的机密性。本发明只记录各个子密文的首元素在数组中的索引，在需要时通过首元素的索引与子密文长度定位相应的子密文，从而显著降低系统内存开销。

Description

一种密文数据机密性检测方法及电子装置
技术领域
本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种密文数据机密性检测方法及电子装置。
背景技术
大数据时代下，保护数据机密性至关重要。加密是实现数据机密性的主要手段，如果敏感数据没有得到有效的加密保护，将面临极高的信息泄露风险。
现有方法主要通过检测传输的数据报是否采用加密算法(如算法标识符)来衡量其数据机密性。然而在实际应用中，尽管密码算法强度在当前计算能力下是可证明安全的，却可能由于密码系统实现上的不足，导致加密的安全强度下降甚至加密环节形同虚设，最终造成机密信息泄露。因此，对于密文形式的数据，不仅需要检测密文是否采用安全强度满足需要的加密算法，还应当对密文质量进行检测。
现有密文质量检测方法中，会对密文重复子串进行统计。但是现有方法在执行过程中，需要保存子密文的完整内容，导致系统存储子密文所需的运行内存随着密文长度的提高而增长。例如：当密文长度达到1GB时，所有长度为16字节的子密文，其大小约占16GB左右，这对电脑配置提出了很大的挑战。因此，如何在保证检测强度的同时，降低检测复杂度，是当前密文数据机密性检测需要解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种密文数据机密性检测方法及电子装置，可以有效的判断密文加密质量优劣，以提高密文质量检测的效率。本发明的技术方案如下：
一种密文数据机密性检测方法，其步骤包括：
1)解析待检测密文，获取n个单字节组成的二进制形式密文串，并以每一单字节为一元素存入密文数组；
2)对密文数组中的元素Pi按照同一数值进行聚类，得到A个公共前缀长度为1的目标子密文位置索引集合A1，a，其中0≤i≤n-t，1≤A≤n-t+1，1≤a≤A，t为目标子密文最大长度；
3)对B个公共前缀长度为(1+q)的目标子密文位置索引集合A1+q，b中的各位置索引，通过在密文数组上的索引位置与公共前缀长度，获取元素Pi+q，并对同一数值的Pi+q进行聚类，得到C个公共前缀长度为(1+q+1)的目标子密文位置索引集合A1+(q+1)，c，其中1≤q≤t-2，A≤B≤n-t+1,B≤C≤n-t+1，1≤b≤B，1≤c≤C；
4)根据一设定公共前缀长度q′，获取B′个目标子密文位置索引集合Aq′，b′，并根据各目标子密文位置索引集合Aq′，b′中位置索引数量及各位置索引在密文数组中的位置，判断待检测密文的机密性，其中1≤q′≤t，1≤b′≤B′,1≤B′≤n-t+1。
进一步地，对待检测密文解析前，通过以下步骤判断待检测密文是否通过SM2加密算法加密：
1)搜索待检测密文中起始标志字节0x04；
2)提取x＝0x04后第一个32字节，y＝0x04后第二个32字节；
3)若坐标(x，y)在SM2算法规定的椭圆曲线y2＝x3+ax+b上，则该待检测密文可能是通过SM2加密算法加密；
4)如果没有找到标志0x04或者坐标(x，y)不在所述椭圆曲线上，则判断该密文不可能由SM2算法加密而成。
进一步地，获取待检测密文的方法包括抓包工具。
进一步地，通过以下步骤得到A个公共前缀长度为1的目标子密文位置索引集合A1，a：
1)初始化A个动态数组table[a]；
2)对密文数组中元素Pi的位置索引i，计算索引indexi＝(int)text[i]；
3)将索引indexi相同的i存入一个动态数组table[a]中，得到A个公共前缀长度为1的目标子密文位置索引集合A1，a。
进一步地，通过以下步骤得到C个公共前缀长度为(1+q+1)的目标子密文位置索引集合A1+(q+1)，c：
1)初始化C个动态数组subTable[c]；
2)将table[b]中存储的目标子密文位置索引为*iteri，计算索引indexi＝(int)text[*iteri+(q+1)]，并将索引indexi相同的*iteri存入一个动态数组subTable[c]中，得到C个公共前缀长度为(1+q+1)的目标子密文位置索引集合A1+(q+1)，c。
进一步地，通过以下步骤判断待检测密文的机密性：
1)根据设定公共前缀长度q′相应的目标子密文长度t′，设定目标子密文索引的重复次数阈值h与一目标子密文索引在密文数组中的连续位置阈值m；
2)根据各目标子密文索引指向密文数组中的位置，计算各目标子密文索引的最大连续数量；
3)若各目标子密文的出现次数与最大连续数量分别小于重复次数阈值h与连续位置阈值m，则判断待检索密文的机密性符合要求。
进一步地，重复次数阈值
Figure BDA0002623289030000031
进一步地，连续位置阈值
Figure BDA0002623289030000032
一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述所述的方法。
一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机以执行上述所述的方法。
与现有技术相比，本发明只记录各个子密文的首元素在密文数组中的索引，在需要时通过首元素的索引与子密文长度定位相应的子密文，从而显著降低系统内存开销。
附图说明
图1为密文质量检测方法的流程框架图。
图2为SM2加密算法识别模块的流程框架图。
图3为本发明一实施例的密文质量检测技术流程图。
具体实施方式
为了使本发明更好地被本领域技术人员理解，并使本发明的目的、技术方法和优点能够更加清晰明确，下面结合附图对本发明提出的方法作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的密文质量检测方法，包括：
(1)密文预处理模块
在密文预处理模块，使用抓包工具得到数据包，将数据包解析得到的二进制形式密文串，以单字节为单位存入密文数组text[]。使用时，可根据密文实际大小生成动态数组。
(2)密文数组分割模块
对模块(1)中得到的密文数组text[]，其长度为textLen；以及目标子密文长度为aimLen；初始化28个动态数组＜vector＞，记为table[256]。
对于密文数组text[]中元素的位置索引，根据该索引处元素大小存入不同子数组中，具体操作如下：
(i)对密文数组text[]中元素的位置索引i,计算index＝(int)text[i]，将对应的i存入table[index]中；
(ii)对满足0≤i≤密文数组长度textLen-目标子密文长度aimLen的所有i，重复(i)步骤。
(3)基于递归的子密文统计模块
(i)给定容器table[i],密文数组text[]，公共前缀数coLen(初始为1)；
(ii)初始化28个动态数组<vector>，记为subTable[256]；
(iii)记table[i]中存储的原密文元素位置索引为*iter，计算
index＝(int)text[*iter+coLen]，并将对应的*iter存入subTable[index]；
(iv)对table[i]中存储的所有位置索引*iter(table[i].begin()≤iter＜table[i].end())，重复步骤(iii)；
(v)完成步骤(iv)后，使coLen＝coLen+1；
(vi)判断公共前缀数coLen是否等于子密文目标长度aimLen：
如果coLen等于aimLen：则执行模块(4)输出局部结果；
如果coLen小于aimLen，然后对每一个动态数组subTable[j](0＜＝j＜28)，执行模块(3)。
(4)aimLen长子密文，其重复次数及位置数据输出模块
(i)给定subTable[k]，密文数组text[]；
(ii)subTable[k]中存储的密文位置索引为*iter，此模块被执行时隐含所有以subTable[k]中存储的密文位置索引作为首地址的aimLen长子密文均相同，并且该子密文内容为text[*iter]||text[*iter+1]||text[*iter+2]||…||text[*iter+aimLen-1]；该子密文出现次数为subTable[k]中存储的位置索引个数；计算并输出该子密文出现次数；
(iii)对所有k(0＜＝k＜28)，执行步骤(i)、(ii)。
(5)对所有i(0＜＝i＜28)执行模块(3)。
在理想的加密过程中，应当以均匀分布把明文映射到密文空间，明文应以相同的概率映射到密文空间的任一区域。因此在密文分布均匀的情况下，coLen越大，重复的次数就会越少，那么如果(i)某个子密文重复次数超过阈值或(ii)某个子密文出现位置连续，就可能存在问题。
具体的，(i)子密文重复次数阈值表示为
Figure BDA0002623289030000051
(ii)子密文出现位置连续次数阈值表示为
Figure BDA0002623289030000052
其中t表示目标子密文长度。
因此，当选定目标子密文长度后，这个目标子密文长度是具有意义的。小于此长度的重复子密文统计结果作为可选的参考，相当于选定了多个目标子密文长度。
(6)SM2加密算法识别模块
请参考图2，本发明同时针对SM2加密算法提供识别功能，具体识别步骤如下：
(i)在模块(1)中得到的密文串中搜索SM2算法密文起始标志字节0x04，如果找到该标志字节0x04：提取x＝0x04后第一个32字节；y＝0x04后第二个32字节。
(ii)计算坐标(x，y)是否在SM2算法规定的椭圆曲线y2＝x3+ax+b上。如果坐标(x，y)在SM2算法规定的椭圆曲线上，则判断该密文可能由SM2算法加密而成。
(iii)如果没有找到标志0x04或者坐标(x，y)不在上述椭圆曲线上，则判断该密文不可能由SM2算法加密而成。
图3为本发明一实施例的密文质量检测技术流程图。在本例中，密文为0x00，0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x00,0x01,0x02,0x03,0x00,0x01,0x02,0x00,0x01,0x00，欲找到所有长度coLen＝3的子串出现的次数和对应的位置。输入：0x00，0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x00,0x01,0x02,0x03,0x00,0x01,0x02,0x00,0x01,0x00
设置密文子串长度：coLen＝3
输出：子密文串[0x00，0x01，0x02]，出现4次，出现位置{0，6，11，15}；
子密文串[0x00，0x01，0x00]，出现1次，出现位置{18}；
子密文串[0x01，0x02，0x03]，出现3次，出现位置{1，7，12}；
子密文串[0x01，0x02，0x00]，出现1次，出现位置{16}；
子密文串[0x02，0x03，0x04]，出现2次，出现位置{2，8}；
子密文串[0x02，0x03，0x00]，出现1次，出现位置{13}；
子密文串[0x02，0x00，0x01]，出现1次，出现位置{17}；
子密文串[0x03，0x04，0x05]，出现1次，出现位置{3}；
子密文串[0x03，0x04，0x00]，出现1次，出现位置{9}；
子密文串[0x03，0x00，0x01]，出现1次，出现位置{14}；
子密文串[0x04，0x05，0x00]，出现1次，出现位置{4}；
子密文串[0x04，0x00，0x01]，出现1次，出现位置{10}；
子密文串[0x05，0x00，0x01]，出现1次，出现位置{5}
具体步骤如下：
S1：将密文Text以字节为单位放入数组text[]，得到[0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x00,0x01,0x02,0x03,0x00,0x01,0x02,0x00,0x01,0x00]
S2：将数组元素对应的位置索引(i)划分到不同数组中，使得同一子数组的所有位置索引，它们对应的元素值相同。
例如：i＝0与i＝6时，对应的元素均为0x00，则0和6被放入同一子数组中。
S3：经过S2后得到6个子数组，分别为A1,B1,C1,D1,E1,F1。
S4：对A1包含的i＝{0，6，11，15，18}，根据text[i+1]是否一致将其划分至不同的子数组中。
例如：对于i＝0和i＝6，相应的text[i+1]均为0x01，因此它们被划分进相同的子数组A2。
S5：对A2包含的i＝{0，6，11，15，18}，根据text[i+2]是否一致将其划分至不同的子数组中。
例如：对于i＝0和i＝18，相应的text[i+2]分别为0x02和0x00，因此它们被划分进不同的子数组A3,A4。
S6：经过S3、S4步骤，可以输出保存长度coLen＝3的字符串有两组：第一组为0x00||0x01||0x02，共出现4次，分别出现在位置i＝{0，6，11，15}；第二组为0x00||0x01||0x00，共出现1次，出现在位置i＝{18}。
S7：对B1,C1,D1,E1，F1重复步骤S4、S5、S6,得到所有长度coLen＝3的子串出现的次数和对应的位置。
S8：设置重叠子串阈值，通过比较重复子串统计值与重复子串阈值的大小，判断密文质量。具体的，根据所述计算方法，本例的子密文重复次数阈值为
Figure BDA0002623289030000061
子密文位置连续次数阈值
Figure BDA0002623289030000062
将统计结果与上述阈值对比分析可知，本例统计结果均在阈值范围内。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应当以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种密文数据机密性检测方法，其步骤包括：
1)解析待检测密文，获取n个单字节组成的二进制形式密文串，并以每一单字节为一元素存入密文数组；
2)对密文数组中的元素Pi按照同一数值进行聚类，得到A个公共前缀长度为1的目标子密文位置索引集合A1，a，其中0≤i≤n-t，1≤A≤n-t+1，1≤a≤A，t为目标子密文最大长度；
3)对B个公共前缀长度为(1+q)的目标子密文位置索引集合A1+q，b中的各位置索引，通过在密文数组上的索引位置与公共前缀长度，获取元素Pi+q，并对同一数值的Pi+q进行聚类，得到C个公共前缀长度为(1+q+1)的目标子密文位置索引集合A1+(q+1)，c，其中1≤q≤t-2，A≤B≤n-t+1,B≤C≤n-t+1，1≤b≤B，1≤c≤C；
4)根据一设定公共前缀长度q′，获取B′个目标子密文位置索引集合Aq′，b′，并根据各目标子密文位置索引集合Aq′，b′中位置索引数量及各位置索引在密文数组中的位置，判断待检测密文的机密性，其中1≤q′≤t，1≤b′≤B′,1≤B′≤n-t+1。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对待检测密文解析前，通过以下步骤判断待检测密文是否通过SM2加密算法加密：
1)搜索待检测密文中起始标志字节0x04；
2)提取x＝0x04后第一个32字节，y＝0x04后第二个32字节；
3)若坐标(x，y)在SM2算法规定的椭圆曲线y2＝x3+ax+b上，则该待检测密文可能是通过SM2加密算法加密；
4)如果没有找到标志0x04或者坐标(x，y)不在所述椭圆曲线上，则判断该密文不可能由SM2算法加密而成。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取待检测密文的方法包括抓包工具。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤得到A个公共前缀长度为1的目标子密文位置索引集合A1，a：
1)初始化A个动态数组table[a]；
2)对密文数组中元素Pi的位置索引i，计算索引indexi＝(int)text[i]；
3)将索引indexi相同的i存入一个动态数组table[a]中，得到A个公共前缀长度为1的目标子密文位置索引集合A1，a。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤得到C个公共前缀长度为(1+q+1)的目标子密文位置索引集合A1+(q+1)，c：
1)初始化C个动态数组subTable[c]；
2)将table[b]中存储的目标子密文位置索引为*iteri，计算索引indexi＝(int)text[*iteri+(q+1)]，并将索引indexi相同的*iteri存入一个动态数组subTable[c]中，得到C个公共前缀长度为(1+q+1)的目标子密文位置索引集合A1+(q+1)，c。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤判断待检测密文的机密性：
1)根据设定公共前缀长度q′相应的目标子密文长度t′，设定目标子密文索引的重复次数阈值h与一目标子密文索引在密文数组中的连续位置阈值m；
2)根据各目标子密文索引指向密文数组中的位置，计算各目标子密文索引的最大连续数量；
3)若各目标子密文的出现次数与最大连续数量分别小于重复次数阈值h与连续位置阈值m，则判断待检索密文的机密性符合要求。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，重复次数阈值
Figure FDA0002623289020000021
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，连续位置阈值
Figure FDA0002623289020000022
9.一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1-8中任一所述方法。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行如权利要求1-8中任一所述方法。
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