CN113794560B - 一种治超仪表数据传输加密方法及其*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种治超仪表数据传输加密方法及其***，属于治超仪表数据传输加密技术领域，该一种治超仪表数据传输加密方法及其***包括以下步骤：接收端生成第一数据加密密钥；其中，第一数据加密密钥包含一公钥和一密钥；发送端向所述接收端获取所述第一数据加密密钥；发送端利用所述数据加密密钥进行加密得到第一加密数据；发送端对所述第一加密数据再次加密得到第二加密数据；根据第一数据加密密钥通过Trivium算法构建第二数据加密密钥，并在生成加密数据帧后，为该加密数据帧发放数据标识，相当于给采集数据设置了第二道屏障，进而监控了采集数据的传输路径以及操作信息，避免了采集数据被恶意攻击篡改，以确保采集数据的安全。
Description
技术领域
本发明属于治超仪表数据传输加密技术领域，具体而言，涉及一种治超仪表数据传输加密方法及其***。
背景技术
近些年来，全国各级政府不断加大治理公路车辆超限超载运输的力度，取得了重要的阶段性成果，但是由于复杂的社会经济因素，全国超限检测形势仍很严峻。建立全国性车辆超限超载检测智能治超***，是治理超限超载长效机制的重要组成部分。目前科技治超***检测数据来源于智能仪表，现场大量的测量数据需要实时传输到上位机，传输的大部分都是明文，在传输过程中很容易被篡改，导致检测数据异常，直接影响超限超载车辆的管理。
发明内容
本发明实施例提供了一种治超仪表数据传输加密方法及其***，其目的在于解决现有的科技治超***检测数据来源于智能仪表，现场大量的测量数据需要实时传输到上位机，传输的大部分都是明文，在传输过程中很容易被篡改，导致检测数据异常的问题。
鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：
一种治超仪表数据传输加密方法，该方法包括：
接收端生成第一数据加密密钥；其中，第一数据加密密钥包含一公钥和一密钥；
发送端向所述接收端获取所述第一数据加密密钥；
发送端利用所述数据加密密钥进行加密得到第一加密数据；
发送端对所述第一加密数据再次加密得到第二加密数据；
发送端为所述第二加密数据发放数字标识，并处理后传输至上位机；
上位机对数字标识进行验证，通过后逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密。
作为本发明的一种优选技术方案，所述发送端利用所述数据加密密钥进行加密得到第一加密数据，具体包括：
所述发送端获得采集数据，利用所述公钥将所述采集数据的明文加密得到密文；
将所述密文生成所述第一加密数据。
作为本发明的一种优选技术方案，所述发送端对所述第一加密数据再次加密得到第二加密数据，具体包括：
根据所述第一数据加密密钥构建第二数据加密密钥；
利用所述第二数据加密密钥对所述第一加密数据进行加密，得到所述第二加密数据。
作为本发明的一种优选技术方案，所述发送端为所述第二加密数据发放数字标识，并处理后传输至上位机，具体包括：
将所述第二加密数据生成加密数据帧；
为所述加密数据帧配发数字标识，并将加密数据帧以及所述数字标识传输至所述上位机。
作为本发明的一种优选技术方案，所述上位机对数字标识进行验证，通过后逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密，具体包括：
验证所述数字标识的真实性，若所述数字标识的验证结果正确，则逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密，若所述数字标识的验证结果错误，则反馈错误的验证结果；
根据所述第一数据加密密钥生成第三数据加密密钥，利用所述第三数据加密密钥对所述第二数据加密密钥进行解密；
利用所述第二数据加密密钥对所述第一加密数据进行解密还原到所述采集数据的明文。
另一方面，本发明实施例还提供了一种治超仪表数据传输加密***，包括：
生成模块，用于接收端生成一数据加密密钥；其中，数据加密密钥包含一公钥和一密钥；
获得模块，用于发送端向所述接收端获取所述第一数据加密密钥；
第一加密模块，用于发送端利用所述数据加密密钥进行加密得到第一加密数据；
第二加密模块，用于发送端对所述第一加密数据再次加密得到第二加密数据；
配发模块，用于发送端为所述第二加密数据发放数字标识，并处理后传输至上位机；
解密模块，用于上位机对数字标识进行验证，通过后逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一加密模块包括：
采集单元，用于所述发送端获得采集数据，利用所述公钥将所述采集数据的明文加密得到密文；
第一生成单元，用于将所述密文生成所述第一加密数据。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第二加密模块包括：
构建单元，用于根据所述第一数据加密密钥构建第二数据加密密钥；
第一加密单元，用于利用所述第二数据加密密钥对所述第一加密数据进行加密，得到所述第二加密数据。
作为本发明的一种优选技术方案，所述配发模块包括：
第二生成单元，用于将所述第二加密数据生成加密数据帧；
配发单元，用于为所述加密数据帧配发数字标识，并将加密数据帧以及所述数字标识传输至所述上位机。
作为本发明的一种优选技术方案，所述解密模块包括：
验证单元，用于验证所述数字标识的真实性，若所述数字标识的验证结果正确，则逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密，若所述数字标识的验证结果错误，则反馈错误的验证结果；
第一解密单元，用于根据所述第一数据加密密钥生成第三数据加密密钥，利用所述第三数据加密密钥对所述第二数据加密密钥进行解密；
第二解密单元，用于利用所述第二数据加密密钥对所述第一加密数据进行解密还原到所述采集数据的明文。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
(1)利用RSA算法的密码体制，基于该算法安全、易懂和易实现的优点，为采集数据加密，相当于给采集数据设置了第一道屏障，保障了采集数据的真实性。
(2)根据第一数据加密密钥通过Trivium算法构建第二数据加密密钥，并在生成加密数据帧后，为该加密数据帧发放数据标识，相当于给采集数据设置了第二道屏障，进而监控了采集数据的传输路径以及操作信息，避免了采集数据被恶意攻击篡改，以确保采集数据的安全。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1是本发明所公开的一种治超仪表数据传输加密方法的流程图；
图2是本发明所公开的一种治超仪表数据传输加密方法的结构示意图。
附图标记说明：100、生成模块；200、获得模块；300、第一加密模块；400、第二加密模块；500、配发模块；600、解密模块。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例一
参照附图1所示，本发明提供一种技术方案：一种治超仪表数据传输加密方法，该方法包括以下步骤：
S1，接收端生成第一数据加密密钥。其中，第一数据加密密钥包含一公钥和一密钥。
接收端通过RSA算法生成第一数据加密密钥，即任选两个大质数p和q，计算欧拉函数(n)＝(p-1)×(q-1)的值，选择正整数e为数据加密密钥，满足e与(n)互质且e小于(n)，根据计算最终可得到公钥(e，n)和密钥(d，n)。
S2，发送端向所述接收端获取所述第一数据加密密钥。
S3，发送端利用所述数据加密密钥进行加密得到第一加密数据。
具体地，所述发送端获得采集数据，利用所述公钥将所述采集数据的明文加密得到密文；将所述密文生成所述第一加密数据。
也就是说，发送端在获得采集数据之后，使用公钥(e，n)对采集数据的明文加密得到密文。
S4，发送端对所述第一加密数据再次加密得到第二加密数据。
具体地，根据所述第一数据加密密钥构建第二数据加密密钥；利用所述第二数据加密密钥对所述第一加密数据进行加密，得到所述第二加密数据。
也就是说，根据第一数据加密密钥通过Trivium算法构建第二数据加密密钥。
S5，发送端为所述第二加密数据发放数字标识，并处理后传输至上位机。
具体地，将所述第二加密数据生成加密数据帧；为所述加密数据帧配发数字标识，并将加密数据帧以及所述数字标识传输至所述上位机。
S6，上位机对数字标识进行验证，通过后逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密。
具体地，验证所述数字标识的真实性，若所述数字标识的验证结果正确，则逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密，若所述数字标识的验证结果错误，则反馈错误的验证结果；根据所述第一数据加密密钥生成第三数据加密密钥，利用所述第三数据加密密钥对所述第二数据加密密钥进行解密；利用所述第二数据加密密钥对所述第一加密数据进行解密还原到所述采集数据的明文。
当然，进行真实性验证时，主要验证数字标识的真伪，并从数字标识中得知该加密数据帧是否被恶意攻击篡改，若是数字标识被恶意攻击篡改或为虚假数字标识，则反馈错误的验证结果，同样无法进行后续解密操作；当数字标识验证成功后，随即将第二加密数据和第一加密数据逐一进行解密，从而保证了数据的真实性、准确性。
实施例二
本发明实施例还公开了一种治超仪表数据传输加密***，参照附图2所示，该***包括：
生成模块100，用于接收端生成一数据加密密钥；其中，数据加密密钥包含一公钥和一密钥。
获得模块200，用于发送端向所述接收端获取所述第一数据加密密钥。
第一加密模块300，用于发送端利用所述数据加密密钥进行加密得到第一加密数据。
具体地，所述第一加密模块300包括：
采集单元，用于所述发送端获得采集数据，利用所述公钥将所述采集数据的明文加密得到密文。
第一生成单元，用于将所述密文生成所述第一加密数据。
第二加密模块400，用于发送端对所述第一加密数据再次加密得到第二加密数据。
具体地，所述第二加密模块400包括：
构建单元，用于根据所述第一数据加密密钥构建第二数据加密密钥。
第一加密单元，用于利用所述第二数据加密密钥对所述第一加密数据进行加密，得到所述第二加密数据。
配发模块500，用于发送端为所述第二加密数据发放数字标识，并处理后传输至上位机。
具体地，所述配发模块500包括：
第二生成单元，用于将所述第二加密数据生成加密数据帧。
配发单元，用于为所述加密数据帧配发数字标识，并将加密数据帧以及所述数字标识传输至所述上位机。
解密模块600，用于上位机对数字标识进行验证，通过后逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密。
具体地，所述解密模块600包括：
验证单元，用于验证所述数字标识的真实性，若所述数字标识的验证结果正确，则逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密，若所述数字标识的验证结果错误，则反馈错误的验证结果。
第一解密单元，用于根据所述第一数据加密密钥生成第三数据加密密钥，利用所述第三数据加密密钥对所述第二数据加密密钥进行解密。
第二解密单元，用于利用所述第二数据加密密钥对所述第一加密数据进行解密还原到所述采集数据的明文。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个***所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
Claims (6)
1.一种治超仪表数据传输加密方法，其特征在于，该方法包括：
接收端生成第一数据加密密钥；其中，第一数据加密密钥包含一公钥和一密钥；
发送端向所述接收端获取所述第一数据加密密钥；
发送端利用所述数据加密密钥进行加密得到第一加密数据；
所述发送端获得采集数据，利用所述公钥将所述采集数据的明文加密得到密文；
将所述密文生成所述第一加密数据；
发送端对所述第一加密数据再次加密得到第二加密数据；
根据所述第一数据加密密钥通过Trivium算法构建第二数据加密密钥；
利用所述第二数据加密密钥对所述第一加密数据进行加密，得到所述第二加密数据；
发送端为所述第二加密数据发放数字标识，并处理后传输至上位机；
将所述第二加密数据生成加密数据帧；
为所述加密数据帧配发数字标识，并将加密数据帧以及所述数字标识传输至所述上位机；
上位机对数字标识进行验证，通过后逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密；
验证所述数字标识的真实性，若所述数字标识的验证结果正确，则逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密，若所述数字标识的验证结果错误，则反馈错误的验证结果；
根据所述第一数据加密密钥生成第二数据加密密钥，利用所述第二数据加密密钥对所述第二加密数据进行解密，得到第一加密数据；
利用所述第一数据加密密钥对所述第一加密数据进行解密还原到所述采集数据的明文。
2.一种治超仪表数据传输加密***，应用于权利要求1所述的一种治超仪表数据传输加密方法，该***包括：
生成模块，用于接收端生成第一数据加密密钥；其中，第一数据加密密钥包含一公钥和一密钥；
获得模块，用于发送端向所述接收端获取所述第一数据加密密钥；
第一加密模块，用于发送端利用所述数据加密密钥进行加密得到第一加密数据；
第二加密模块，用于发送端对所述第一加密数据再次加密得到第二加密数据；
配发模块，用于发送端为所述第二加密数据发放数字标识，并处理后传输至上位机；
解密模块，用于上位机对数字标识进行验证，通过后逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密。
3.根据权利要求2所述的一种治超仪表数据传输加密***，其特征在于，所述第一加密模块包括：
采集单元，用于所述发送端获得采集数据，利用所述公钥将所述采集数据的明文加密得到密文；
第一生成单元，用于将所述密文生成所述第一加密数据。
4.根据权利要求3所述的一种治超仪表数据传输加密***，其特征在于，所述第二加密模块包括：
构建单元，用于根据所述第一数据加密密钥构建第二数据加密密钥；
第一加密单元，用于利用所述第二数据加密密钥对所述第一加密数据进行加密，得到所述第二加密数据。
5.根据权利要求4所述的一种治超仪表数据传输加密***，其特征在于，所述配发模块包括：
第二生成单元，用于将所述第二加密数据生成加密数据帧；
配发单元，用于为所述加密数据帧配发数字标识，并将加密数据帧以及所述数字标识传输至所述上位机。
6.根据权利要求5所述的一种治超仪表数据传输加密***，其特征在于，所述解密模块包括：
验证单元，用于验证所述数字标识的真实性，若所述数字标识的验证结果正确，则逐一对所述第二加密数据和所述第一加密数据进行解密，若所述数字标识的验证结果错误，则反馈错误的验证结果；
第一解密单元，用于根据所述第一数据加密密钥生成第二数据加密密钥，利用所述第二数据加密密钥对所述第二加密数据进行解密，得到第一加密数据；
第二解密单元，用于利用所述第一数据加密密钥对所述第一加密数据进行解密还原到所述采集数据的明文。
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