CN1316778C - 用于安全地传送数据的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于传送数据的方法、装置和计算机程序产品通过自适应地转换数据和将分段的转换数据分散在多个传送信道上而使数据安全。该方法、装置和计算机程序产品可以优先地选择低费用信道来传送较大的数据量；可以打乱数据并在高安全性的优化信道上分开地传送排序信息；可以在低安全性的信道上通过密码方法隐蔽数据；可以在诸如环球网站点中通过静态地安排数据的数据段隐蔽数据的序列，同时在较高安全性的优先信道上提供序列数据。还可以提供一种用于从多个信道上的信号恢复信息内容的接收方法、装置和计算机程序产品。

Description

用于安全地传送数据的方法和装置

技术领域

本发明涉及安全地传送数据，尤其涉及实现对破坏安全的改进保护，既使当数据在遭受截取的信道上发送时。

背景技术

贯穿人类历史数据在传送期间的安全性已引起人们的兴趣。安全通信自远古以来已是商业的基本部分。

最近，特别是自计算能力和数据传送技术手段的广泛适用以来，凭借着使数据在电信信道上安全的传送的先进手段和解密消息的同样先进技术手段，在希望使消息安全的人们和希望“毁损”它们的人们之间存在着快速加速的竞赛。

一直在寻找通过增加解密可行性的阈值使传送期间的数据安全的新技术手段，并且同样地一直在寻找被认为是不可行的提供可行性解密的手段。类似地，安全地发送信息的处理和传送费用正受到关注。在商业交易期间要传送的数据量正在增加，并且使用公用网络的费用在持续地降低，而使用私有网络的费用越来越高。能够在比如互联网的不很昂贵的开放信道上发送更多数据，特别是在大批数据应用中会是有利的，但是使在此种介质上的传送的安全性达到商业保密目的所需的通常标准是困难的。

已经有各种减轻结合安全性和低费用的问题的尝试。

例如，已公布的欧洲专利申请号为EP 0 993 142 A1的申请建议了一种为数据提供安全性的方法，其中将传送数据的大批量加密并在本质上不甚安全的信道上传送，而将选出的数据段在比如电话网络的通常为私有的信道上传送。因此防止了不甚安全的信道上的偷听者读取所有数据。公开的还有根据从数据本身推导出的公式使用一个或更多的扰频算法对数据进行扰频的理念。

公布的PCT专利申请号为WO 00/18078的申请建议了一种方法，其中将消息进行分解并在两个信道上以下列方式进行传送：寸要在不甚安全的信道上发送的消息部分进行加密而保持在安全信道上传送的部分不加密。

期望找到一种通过减小未被授权人恢复消息的信息内容的计算可行性而进一步增加消息安全性、和降低处理及传送费用的途径。

发明内容

本发明在第一方面相应地提供一种用于安全地传送数据的方法，包括下列步骤：使用数据依赖位置自适应转换技术自适应性地对所述数据进行转换；将所述数据分裂为数据段；在作为安全信道的第一传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段；在作为不安全信道的第二传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段；以及重新安排在所述第二传送信道上传送所述一个或多个数据段的序列，选择在接收者端组合整个数据传送所需的排序‘头’信息在安全信道上进行传送。

最好，在所述不安全信道上传送的所述数据段比在所述安全信道上传送的数据段数量多。

最好，所述数据依赖位置自适应转换技术为自适应压缩技术。

第一方面的方法还包括下列步骤：从所述第一和所述第二传送信道接收所述一个或多个数据段；重新排列所述一个或多个数据段；对所述数据段执行自适应逆向转换以恢复原始信息内容；以及输出所述原始信息内容。

在第二方面，本发明提供一种用于安全地传送数据的装置，包括：数据依赖位置自适应转换器，用于自适应地转换所述数据；分裂器，用于将所述数据分裂成数据段；用于在作为安全信道的第一传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段的传送器；和用于在作为不安全信道的第二传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段的传送器；序列重排器，用于重新安排在所述第二传送信道上传送所述一个或多个数据段的序列，选择在接收者端组合整个数据传送所需的排序‘头’信息在安全信道上进行传送。

最好，在所述不安全信道上传送的所述数据段比在所述安全信道上传送的数据段数量多。

最好，所述数据依赖位置自适应转换技术为自适应压缩技术。

最好，该装置还包括：接收机，用于从所述第一和所述第二信道接收信号；序列重排器，用于重新排列所述信号；依赖位置自适应逆向转换器，用于转换所述信号；以及输出，用于输出信息内容。

在第三方面，本发明提供一种具体地嵌入存储介质中，从而当装载到计算机系统中并被执行时安全地传送数据的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：用于使用数据依赖位置自适应转换技术自适应地转换所述数据的计算机程序代码器件；用于将所述数据分裂为数据段的计算机程序代码器件；用于在第一传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段的计算机程序代码器件；以及用于在第二传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段的计算机程序代码器件。

第三方面的计算机程序产品最好还包括用于重新安排在所述第二传送信道上传送所述一个或多个数据段的序列的计算机程序代码器件。

在第四方面，本发明提供了一种用于接收由下面方法预先编码和传送的被安全地传送的数据的方法，所述下面方法包括下列步骤：使用数据依赖位置自适应转换技术自适应性地对所述数据进行转换；将所述数据分裂为数据段；在第一传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段；以及在第二传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段。

在第五方面，本发明提供了一种用于接收由至少一种装置或一种计算机程序产品预先编码和传送的被安全地传送的数据的装置，所述预先编码和传送数据的装置包括：数据依赖位置自适应转换器，用于自适应地转换所述数据；分裂器，用于将所述数据分裂成数据段；用于在第一传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段的传送器；和用于在第二传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段的传送器。

附图说明

现在将仅通过例子参考附图说明本发明的优选实施例。在附图中：

图1是表示本发明的当前优选实施例的方法的处理流程图。图1还图示了在计算机程序产品中实现本发明的当前优选实施例所需的计算机程序代码步骤。

图2是图示了在硬件上根据本发明的当前优选实施例的装置的方框级设备示意图。

图3是表示结合信息恢复方法的本发明的优选进一步特征的处理流程图。图3还图示了在计算机程序产品中实现所述优选特征所需的计算机程序代码步骤。

图4是图示了在硬件上体现本发明的优选特征的装置的方框级设备示意图。

具体实施方式

现在转到图1，图1示出了根据当前优选实施例的方法的步骤。图1还图示了在计算机程序产品中实现本发明的当前优选实施例所需的计算机程序代码步骤，但为了简洁起见，将在此说明该方法步骤。对于现有编程技术领域的技术人员而言很清楚，该方法在实现每个逻辑方法步骤的程序代码器件中将其提供给实施例。

该方法在开始步骤100开始，并且要传送的数据在输入102处被接收。然后数据在步骤104经过自适应转换技术处理。当前最优选的是该技术为自适应压缩形式，例如，Lempel-Ziv压缩、自适应Huffman压缩、自适应算术编码等。这些压缩方法在现有技术领域是已知的，将不进行进一步说明，除了指出它们具有共同的特点，在于压缩数据流中的所有数据都是依赖位置的。即，数据流中位于一个点的位的特定模式意味着一种意义，位于数据流中“稍后”点意味着不同的意义。当数据流的长度增加时向后依赖性变得更强。进一步的特征为这些方法可以使用可变长度标记表示明码正文的可变长度。特别有利的是，自适应词典Lempel-Ziv压缩依赖于原语协商一致表意基础词典的存在，在所述原语上自适应地建立了完全自适应词典作为压缩数据流。除非数据信号的截取者知道基础词典是什么，否则理解如何截取数据以恢复信息内容是非常困难的。

例如，在可变长度自适应词典Lempel-Ziv编码中，可以将9位序列用于表示表意词典的索引的第一4096标记，然后可以将信号附加到数据流以指示为下一个4096标记“向上改变(change-up)”到10位标记。这两个特征被认为是传送信道受到破坏的情况下的缺点，例如，在移动电话中，接收者可能会通过火车隧道下面，或进入其它信号中断的“死区”。如果传送正在进行，因为当前传送的数据具有对较早数据的向后依赖性，故接收者变得不能够继续解压缩数据流。连续性已受到破坏，接收者不知道现在正在接收的标记表示什么，甚至有可能不知道它们现在有多长。

然而在传送者希望防止接收者重建数据流的情况下可以利用该缺点，如同当数据需要防止被偷听接收者偷听的保护时提供传送的安全性的情况。本发明的当前最优选实施例利用了自适应压缩的这个特征。或者，替代自适应压缩可以使用其它形式的自适应转换，比如自适应(或“滚动”)加密。使用自适应压缩作为保护数据安全性的器件的部件比加密的优点是：数据被同时压缩和保护，从而节约了处理时间和费用及传送时间和费用。

回到图1，现在在步骤106在安全信道上发送自适应转换数据的头段。在编程语言中使用头函数以对从数据序列的开始取出的数据进行操作对于现有技术领域中的技术人员来说是已知的，在这里不需要进一步解释。可以根据数据类型、重复次数和固有的可预言性对发送的头数据长度进行最优化。例如，在Lempel-Ziv示例实施例的情况下，最好传送头信息和第一4096标记的一些部分，从而使偷听者不知道数据流相对于表意词典的开始的起始位置。

在步骤108，现在将自适应转换数据分裂为多个数据段，该数据段由伪随机数产生器功能预先提供的时钟或计数器功能确定。应该抑制伪随机数产生器功能提供位于确定时钟或计数器最小值和相应最大值之间的输出以给出变长数据脉冲。还可以有利地使该功能偏离以优先地为要在传统上更昂贵的安全信道上序列地传送的数据选择更短的产生长度。

在步骤110基于从伪随机数产生器功能的输出设置第一计数器或时钟(下文中称为计数器1)，在步骤112在不安全信道上传送尾数据的数据段，直到或者在步骤114用信号通知数据末尾(end-of-data)条件，或者在步骤116计数器1到达其阈值并“翻转(flip)”为止。如同头一样，尾函数是如同头函数的已知编程语言函数，但其在头操作后对从序列的余下部分的数据进行操作。如果还没有到达数据末尾，并且计数器1已翻转，则在步骤118设置计数器或时钟(下文中称为计数器2)。在步骤120在安全信道上传送尾数据的下一个数据段，直到或者在步骤122用信号通知数据末尾条件，或者在步骤124计数器2翻转。如果计数器2在步骤124已翻转，则控制返回到步骤110，其中设置计数器1并且从步骤110起的处理重复直到在或者步骤114或者步骤122用信号通知数据末尾，此时处理到达结束步骤128。

现在回到图2，图2示出了图示在硬件上根据本发明的当前优选实施例的装置的方框级设备示意图。

图2示出了具有输入DATA_IN到自适应转换设备204的装置200。在当前最优实施例中自适应转换设备204可以是硬件Lempel-Ziv编码器。或者它可以是，例如用于执行比如其它器件的自适应压缩或自适应加密的任何其它自适应转换的设备，如上所述。自适应转换设备204可操作地连接到分裂器206，该分裂器可以是任何的商业上可用的已知信号分裂设备。

分裂器206从自适应转换设备204的输出接收序列数据信号并在其两个或多个输出之间分裂它们。从分裂器206的输出路径受开关设备208的控制，该开关设备包括抑制伪随机数产生器210。

为各种目的抑制伪随机数的概念在现有技术领域是已知的。这种产生器的一种实现为使其普通算术输出转换为模数算术系统中的数的普通伪随机数产生器。

产生器210依次可操作地连接到计数器设备212，该计数器设备可以是替换实施例中的时钟设备。计数器设备212的功能是对每个安全和不安全信道上的传送进行计数或计时并且操作触发器开关214。

触发器开关204依次操作以根据受控于计数器设备212的计数或计时选通分裂器206的输出上的信号。

分裂器206的输出因此经分裂器206的一个或其它输出被引导到序列重排器216。序列重排器216操作以重新排列要传送的数据段的次序、并保证选择在接收者端重新组合整个数据传送所需的排序“头”信息在安全信道上进行传送。

来自序列重排器216的信号现在经序列重排器216的两个输出之一送到传送端口218，在该端口准备传送每个数据段并且或者在输出DATA_OUT_1经安全信道220或者在输出DATA_OUT_2经不安全信道222传送。

以这种方式，本发明的优选实施例减小了未授权的人从截取的信号中推导信息内容的计算可行性。未授权人受到不知道被信号通知的数据的真实序列和开始点及不知道信号中标记的意义和长度的阻碍。

将会认识到上述方法典型地在运行在处理器(未示出)上的软件中被执行，并且该软件可以被提供为在比如磁或光计算机盘的任何合适的数据载体(未示出)上执行的计算机程序产品。

现在回到图3，图3示出了表示结合信息恢复方法的本发明的优选进一步特征的处理流程图。图3还图示了在计算机程序产品中实现所述优选特征所需的计算机程序代码步骤。

流程开始于开始步骤300和步骤302，从安全和不安全信道接收数据。需要理解所传送数据段的最初序列至到序列结束，在步骤304该方法包括从优先地与一些早先数据在安全信道上传送的头读取序列数据的步骤。在步骤306，基于从头读取的序列数据按序列重新组合数据。然后数据处于使用依赖位置自适应转换技术被逆向转换的条件下。基本上这与例如在本发明的当前优选实施例中使用的Lempel-Ziv压缩算法一样的原始转换的镜象反映。在步骤310，输出信息内容，并且该方法在结束步骤312结束。

图4示出了图示在硬件上体现本发明的优选特征的装置的方框级设备示意图。

在图4中示出了接收机装置400。在接收端418从信道420和422接收输入DATA_IN_1和DATA_IN_2。接收端418将数据信号送到序列重排器416，序列重排器416从由安全信道接收的头信息恢复序列数据，并重新排列数据段为从该两个信道接收的信号由合成器406进行合成作好准备。合成器406将重新组合的数据信号送到自适应转换设备404，自适应转换设备404执行逆向自适应转换以恢复原始信息内容并将其在DATA_OUT输出。

将会认识到上述方法典型地以运行在处理器(未示出)上的软件来执行，并且该软件可以被提供为在任何合适的数据载体(也未示出)诸如磁或光计算机盘上执行的计算机程序元件。同样地用于数据传送的信道可以包括所有描述的存储介质以及信号运载介质，比如有线或无线信号介质。

虽然已经以在介质上被传送的数据信号的形式描述了示例实施例，但本领域普通技术人员将会认识到数据也可以保存为例如一个或多个互联网上的环球网网页中的静态实体，在根据本发明的优选实施例的方法或装置或计算机程序产品被处理前可以由传统的浏览器器件从网页中检索该实体。

本发明可以合适地被体现为用于与计算机系统一起使用的计算机程序产品。这种实现可以包括一系列计算机可读指令，这些计算机可读指令或固定在比如计算机可读介质的具体的介质上，例如磁盘、CD-ROM、ROM或硬盘上，或可以经调制解调器或其它接收设备、在或者包括但不限于光学或模拟通信线路的可触摸介质上或不可触摸地使用包括但不限于微波、红外线或其它传送技术的无线技术传送到计算机系统。该计算机可读指令系列体现了在此前述功能的所有或一部分。

本领域的技术人员将会认识到这种计算机可读指令可以用于许多计算机体系结构或操作系统的多个编程语言来写。并且，这些指令可以使用任何现在或将来的包括但不限于半导体、磁、或光存储技术进行存储，或使用任何现在或将来的包括但不限于光、红外线或微波通信技术进行传送。预期这种计算机程序产品可以分布作为带有随附印刷或电子文档的可移动介质，例如，预装载到例如系统ROM或固定盘的计算机系统的，或者经例如互联网或环球网的网络从服务器或电子公告牌分布的压缩封装软件。

将会认识到对上述实施例的各种修改对本领域的普通技术人员是显而易见的。例如，任何或者被传送或者被静态地保存用于获取的数据可以由比如加密方法或密码或数据隐藏方法的进一步困惑方法进行处理以使截取者面对的问题更加难以对付。

以这种方式，本发明的优选实施例减小了未授权的人从截取的信号中推导信息内容的计算可行性。未授权人受到不知道被信号通知的数据的真实序列和开始点及不知道信号中标记的意义和长度的阻碍。

Claims (8)

1.一种用于安全地传送数据的方法，包括下列步骤：

使用数据依赖位置自适应转换技术自适应性地对所述数据进行转换；

将所述数据分裂为数据段；

在作为安全信道的第一传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段；以及

在作为不安全信道的第二传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段；

重新安排在所述第二传送信道上传送所述一个或多个数据段的序列，选择在接收者端组合整个数据传送所需的排序‘头’信息在安全信道上进行传送。

2.如权利要求1所述的方法，其中在所述不安全信道上传送的所述数据段比在所述安全信道上传送的数据段数量多。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述数据依赖位置自适应转换技术为自适应压缩技术。

4.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤：

从所述第一和所述第二传送信道接收所述一个或多个数据段；

重新排列所述一个或多个数据段；

对所述数据段执行自适应逆向转换以恢复原始信息内容；以及

输出所述原始信息内容。

5.一种用于安全地传送数据的装置，包括：

数据依赖位置自适应转换器，用于自适应地转换所述数据；

分裂器，用于将所述数据分裂成数据段；

用于在作为安全信道的第一传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段的传送器；和

用于在作为不安全信道的第二传送信道上传送所述数据的一个或多个数据段的传送器；序列重排器，用于重新安排在所述第二传送信道上传送所述一个或多个数据段的序列，选择在接收者端组合整个数据传送所需的排序‘头’信息在安全信道上进行传送。

6.如权利要求5所述的装置，其中所述第一信道为安全信道并且所述第二信道为不安全信道，并且其中在所述不安全信道上传送的所述数据段比在所述安全信道上传送的数据段数量多。

7.如权利要求5所述的装置，其中所述数据依赖位置自适应转换技术为自适应压缩技术。

8.如权利要求5所述的装置，还包括：

接收机，用于从所述第一和所述第二信道接收信号；

序列重排器，用于重新排列所述信号；

依赖位置自适应逆向转换器，用于转换所述信号，以恢复原始信息内容；以及

输出装置，用于输出所述信息内容。

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