CN116108471B - 一种综合售电平台的数据加密方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据加密技术领域，提出了一种综合售电平台的数据加密方法，包括：采集售电平台上的售电数据；将采集到的售电数据得到若干分组数据，计算得到时间差异度；根据时间差异度和已加密分组数据的数量得到第一可能性；将每个分组数据的交易额的数据进行读取，得到读取位数数值以及读取位数并得到分组数据的交易额差异，确定每个未加密数据进行下一次加密的第二可能性；根据第一可能性和第二可能性得到每个未加密的分组数据的最终可能性；基于最终可能性完成售电数据的加密。本发明避免数据不对应读取位的相似性所反映的数据表现相似性，进一步避免相似分组数据的连续加密。

Description

一种综合售电平台的数据加密方法

技术领域

本发明涉及数据加密技术领域，具体涉及一种综合售电平台的数据加密方法。

背景技术

随着互联网技术的发展，各种产业的推广逐步跨入网络营销，极大的便利了社会和生活，比如现阶段对于电力***管理已实现线上售电，对应产生了数字化售电信息，此时由于售电信息包含用户个人隐私数据，所以在进行售电信息管理时，例如售电信息传在网络传输时，首先需要对其进行加密，保证售电信息的安全性，即保证用户隐私。

对于售电平台数据主要表现为每一次售电交易所产生的数据，每一次交易是独立的，所以每一次交易数据具有明显的分组特点，也就是说可以进行分组加密。但是对于当前售电交易对应的分组数据之间存在一致性或者相似性特征，比如交易时间相近导致相似，交易额相等所表现的一致性特征。导致连续分组加密获得分组密文之间可能存在比较明显的相似或者规律变化特征，导致分组密文存在分组明文特征暴露，即使得分组加密效果不佳。

发明内容

本发明提供一种综合售电平台的数据加密方法，以解决现有的分组加密效果不佳的问题，所采用的技术方案具体如下：

本发明一个实施例提供了一种综合售电平台的数据加密方法，该方法包括以下步骤：

采集售电平台上的售电数据；

将采集到的售电数据分组得到若干分组数据，设置初始密钥以及第一个分组数据，获取分组数据的时间标签和交易额；根据已加密的分组数据的时间标签和未加密的分组数据的时间标签在不同时间格式上的差异计算得到时间差异度；根据时间差异度和已加密的分组数据的数量确定每个未加密数据进行下一次加密的第一可能性；

将每个分组数据的交易额的数据进行读取，得到读取位数数值以及读取位数，根据已加密的分组数据和未加密的分组数据在不同读取位数上的数值的差值得到读取位数数值的差异，根据已加密的分组数据和未加密的分组数据的读取位数数值的差异和读取位数数量的差异得到分组数据的交易额差异，根据交易额差异和已加密的分组数据的数量确定每个未加密数据进行下一次加密的第二可能性；

根据第一可能性和第二可能性得到每个未加密的分组数据的最终可能性；

基于最终可能性得到分组加密的顺序，以售电数据为密文，以分组加密顺序、初始密钥、第一个分组数据为全部密钥完成售电数据的加密；

所述根据时间差异度和已加密的分组数据的数量确定每个未加密数据进行下一次加密的第一可能性的方法为：

；

式中，i表示第i次加密，D_x,y表示已加密的第x个分组数据与未加密的第y个分组数据的时间差异度，n_i为第i次加密时已加密的分组数据的数量，PT_i,y表示第i次加密时分组数据时间差异度所反映的未加密的第y个分组数据进行下一次加密的可能性，记为第一可能性；

所述根据已加密的分组数据和未加密的分组数据的读取位数数值的差异和读取位数数量的差异得到分组数据的交易额差异的方法为：

；

式中，x为已加密的第x个分组数据，y为未加密的第y个分组数据，dL_x,y表示两个分组数据交易额的读取位数数值的差异，N_x,y表示两个分组数据交易额的读取位数数量的差异，d_x,y表示两个分组数据的交易额差异；

其中第二可能性为：

；

式中，d_x,y表示未加密的第y个分组数据与已加密的第x个分组数据的交易额差异，n_i为第i次加密时已加密的分组数据的数量，PN_i,y表示第i次加密时分组数据交易额差异所反映未加密的第y个分组数据进行下一次加密的可能性，记为第二可能性；

其中，最终可能性为

；

其中PT_i,y为第一可能性，PN_i,y为第二可能性，a，b分别表示PT_i,y，PN_i,y的权重，权值a大于权值b，P_i,y表示第i次加密中分组数据的综合时间标签的差异性和交易额的差异性所反映的未加密的第y个分组数据进行下一次加密的最终可能性。

优选地，所述分组数据为售电数据中每一次交易过程中所包含的所有数据。

优选地，所述根据已加密的分组数据的时间标签和未加密的分组数据的时间标签在不同时间格式上的差异计算得到时间差异度的方法为：

获得已加密的分组数据和未加密的分组数据的月份，时刻，日期，将已加密的分组数据和未加密的分组的月份，时刻，日期分别作差，将差值相加得到已加密的分组数据和未加密的分组数据的时间差异度；

其中，时间差异度为

；

式中，x，y分别表示已加密的第x个分组数据和未加密的第y个分组数据，DM_x,y表示月份之间的差异，DM_x,y取值为[0,11]，DD_x,y表示日期之间的差异，DD_x,y的取值为[0,30]，DT_x,y表示时刻之间的差异，DT_x,y的取值为[0,82]；D_x,y表示已加密的第x个分组数据与未加密的第y个分组数据的时间差异度。

优选地，所述根据已加密的分组数据和未加密的分组数据在不同读取位数上的数值的差值得到读取位数数值的差异的方法为：

将已加密的分组数据记为固定数据，将未加密的分组数据记为滑动数据，滑动数据的末位对齐固定数据的首位，滑动数据按照步长为一个读取位数进行滑动，直至滑动数据的首位对其固定数据的末位，在滑动过程中，每滑动一次做一次差，将得到的若干差值中的最小的差值作为读取位数数值的差异。

本发明的有益效果是：本发明根据分组数据之间的差异性确定分组加密的顺序，避免分组数据之间的相似性特征引起的分组密文对分组明文特征的暴露，进一步隐藏分组明文信息，有效提高分组加密效果，在分组加密顺序确定中，利用分组数据筛选、搜索方向的改变以及单次搜素数量的限制，避免每一次分组加密进行全局搜索计算，即有效减少计算量，同时能够快速获得加密可能性加大的分组数据，便于加密过程的快速进行，在分组数据交易额的差异判断中，进行数据滑动判断差异，避免数据不对应读取位的相似性所反映的数据表现相似性，进一步避免相似分组数据的连续加密。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例所提供一种综合售电平台的数据加密方法的流程示意图；

图2为数据差异示意图；

图3为读取位数数值差异计算示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种综合售电平台的数据加密方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S001，采集售电平台上的售电数据。

在售电平台中在不同时间持续发生售电过程，此时售电平台记录每一次售电过程涉及的时间、售电用户以及售电额度等信息，共同表示当前一次售电过程数据。以此获得所有售电过程数据，即获得综合售电平台数据记为售电数据，然后利用后续步骤进行加密处理。

步骤S002，将售电数据分组，得到分组数据加密的步骤，根据分组数据的时间格式得到每个未加密数据进行下一次加密的第一可能性。

对于售电数据是每一次售电交易过程中采集的数据，所以数据表现为明显的分组，即可利用分组加密进行售电数据加密。分组加密过程中分组数据之间的差异越大，密文特征越不明显，对应加密效果越好，即分组加密顺序直接影响其加密效果。

将售电数据中每一次交易过程中所包含的所有数据记为一个分组，将分组包含的数据记为分组数据，针对分组数据直接采用CBC分组加密算法，实现售电平台数据加密。

所谓分组加密即对各分组进行单独加密，将当前分组加密密文作为下一个分组加密密钥，使得加密过程连续且分组之间具有连接关系；

具体过程为：

S1 设置初始密钥序列，然后初始密钥与第一个分组明文进行异或操作，产生第一分组密文，分组明文为分组数据；

S2 第一个分组密文与第二个分组明文进行异或操作，产生第二分组密文；

S3 以此类推，完成所有分组明文加密，产生对应分组密文，涉及密钥为所设置的初始密钥。

在分组加密过程中，分组明文之间本身存在对应关系，导致在相邻分组之间的对应关系会直接体现在对应的分组密文中，导致对应的分组加密后的数据存在信息泄漏的可能。所以不同分组进行加密的顺序直接整个加密过程，为提高加密效果，本发明需要进行分组加密顺序的确定。

已知一个分组数据包括一次交易过程的所有数据，此时交易时间反应了分组数据之间具有时序关系，从而得到分组数据关于时间标签的相似性以及分组数据关于时间序列的递进关系，此时在分组加密过程中对应连续的分组密文数据存在规律变化或者重复特征，暴露分组数据特征，影响数据加密效果。

同时按照日常购电充值习惯，每一次交易额具有高度相似性，比如一般充值100、200等整数金额，所以分组数据中对应交易额标签具有高度相似性。此时在分组加密过程中，相似的时间标签以及相似的交易额标签使得分组加密过程产生的分组密文数据具有明显的相似或者一致性特征，直接影响加密效果。

针对以上分组特征，对分组加密顺序进行调整。其中对于分组中时间标签的相似性，直接选择时间间隔较远的分组作为加密过程中的相邻分组数据；对于交易额的高度相似性可以利用相同交易额的分组数据在分组加密过程中不相邻原则，避免上述特征对分组加密效果的影响。

分组数据的加密顺序主要通过选择时间标签和交易额标签不相似性选择，也就是说要令两个标签都不同的两个分组数据相邻进行加密操作，表现为下一次分组未加密的分组数据与已加密的分组数据之间具有一定的时间差异以及交易额差异。

未加密的分组数据与已加密的分组数据之间的时间标签的差异表现为时间格式的差异，比如，月份与月份的差异，日期与日期差异，时刻与时刻的差异，根据不同差异范围计算两个分组数据之间的时间差异度，公式如下：

；

式中，x，y分别表示已加密的第x个分组数据和未加密的第y个分组数据，DM_x,y表示月份之间的差异，DM_x,y取值为[0,11]，DD_x,y表示日期之间的差异，DD_x,y的取值为[0,30]，DT_x,y表示时刻之间的差异，DT_x,y的取值为[0,82]，因为时刻同时包括小时与分钟的差异，小时对应差异的取值为[0,23]，分钟对应差异的取值为[0,59]，DT_x,y则为二者差异和。D_x,y表示已加密的第x个分组数据与未加密的第y个分组数据对应时间差异度。

在实际加密过程中，完成一次分组加密后，需要在未加密的分组数据中选择下一次参与加密的分组数据。此时根据上述分组数据之间时间差异度，确定未加密的分组数据作为下一次加密的可能性，具体表示为：

；

式中，D_x,y表示已加密的第x个分组数据与未加密的第y个分组数据的时间差异度，n_i为第i次加密时已加密的分组数据的数量，在本实施例中，n_i取值为5，当已加密的分组数据的数量不足5时，n_i直接取已加密的分组数据的数量，PT_i,y表示第i次加密时分组数据时间差异度所反映的未加密的第y个分组数据进行下一次加密分组数据的可能性，该可能性记为第一可能性，值得说明的是，本实施例加密是按照顺序加密的，因此在取已加密的分组数据时，所选的已加密的分组数据为已加密的所有分组数据中最后5个加密的分组数据。

步骤S003，根据分组数据的交易额上读取位数的数量的差异以及读取位数数值的差异得到第二可能性，根据第一可能性和第二可能性得到最终可能性。

对于分组数据的交易额之间的差异直接体现为交易额数据表现形式之间的差异，此时将数据进行按位读取，并进行比较（如百位数差异、十位数差异、个位数差异），将每一个被读取的位数记为读取位数，读取位数的数值记为读取位数数值，获得所有读取位数和读取位数数值之间的差异判断分组数据的交易额的差异。

具体的，交易额之间的差异即为两个数据表现形式之间的差异，数据表现形式的差异主要为读取位数的差异以及每一个读取位数数值之间的差异。其中读取位数的差异可根据数据直接获得，但是读取位数数值之间的差异则需要根据其实际表现进行分析。

读取位数数值的差异为同一位置数值之间的差异，即十位数值与十位数值之间的差异，个位数值与个位数值的差异，但在实际中可能存在读取位数数值的差异较大，但是两个分组数据中多个读取位数的组合具有较强的一致性，此时在分组数据表现中图像存在相似性。

如图2所示，分组数据1为350，分组数据2为3500，两个分组数据均具有“350”的组合，此时如图2左侧，令两个读取位数相同的数值作差得到的读取位数数值的差异为为2+5+0，反应分组数据具有较大差异，但是如果将组合“350”对应进行分组数据差异判断，如图2右侧，则获得读取位数数值的差异为0+0+0，反应分组数据之间的差异极小。

上述方法分别获得两种读取位数数值的差异，已知在分组数据加密中，密文数据所反映的主要为数据整体表现形式，所以需要按照两个分组数据整体差异确定其表现差异，即根据分组数据中的局部差异进行判断，避免不同读取位数之间分组数据的一致性对分组数据表现差异的影响，从而获得分组数据在加密过程中表现形式的差异，便于避免相同表现的分组数据对加密结果的暴露。

读取位数数值之间的差异判断方法具体为：

读取两个分组数据，然后固定一个分组数据记为固定数据，另一个分组数据作为滑动数据，且滑动数据的末位对齐固定数据的首位，如图3左侧所示，图3中的abcd为固定数据，其中每个字母为一个读取位数数值，efg为滑动数据，其中每个字母为一个读取位数数值，滑动方向向左，接着滑动数据按照步长为一个读取位数进行滑动，直至滑动数据的首位对其固定数据的末位，如图3右侧所示。

在滑动过程中分别计算每一个滑动位置中，两个分组数据对应位置的差异和，即两个分组数据在当前对应位置读取位之间的差异。此时计算滑动过程中每一读取位数数值之间的差异，然后选择差异最小值作为当前两个读取位数之间的差异。

根据上述步骤确定分组数据的交易额之间的读取位数的差异，因为表现形式的差异主要为数据位数的差异以及读取位数数值之间的差异，基于此，判断交易额数据实际差异，公式如下：

；

式中，dL_x,y表示两个分组数据交易额的读取位数数值的差异，其值越大，交易额的差异越大，即数据表现形式的差异越大，N_x,y表示两个分组数据读取位数数量的差异，其值越大，交易额数据量差异越大，即交易额的差异越大。d_x,y即表示两个分组数据交易额差异。

根据上述分组数据之间交易额的差异，确定分组加密的顺序，即判断未加密的分组数据进行下一次分组加密的可能性。同样，与已加密的多个分组数据交易额的差异相关，即影响关系与PT_i,y的计算过方法一致，具体表示为：

；

式中，d_x,y表示未加密的第y个分组数据与已加密分组数据中最近加密的第x个分组数据之间交易额差异，n_i表示第i次加密时已加密的分组数据的数量。PN_i,y表示第i次加密时分组数据交易额差异所反映未加密的第y个分组数据进行下一次加密的可能性，记为第二可能性。

根据得到的分组数据之间的时间标签的差异性以及交易额的差异确定分组数据作为下一次加密的可能性，此时需要根据上述两个可能性关系，确定未加密的分组数据进行下一次加密的最终可能性。

已知上述分组数据中时间特征与交易额特征共同影响分组数据进行一下次加密的可能性，具体表示为：

；

其中PT_i,y为第一可能性，PN_i,y为第二可能性，a，b分别表示PT_i,y，PN_i,y的权重，因为在实际的分组数据中，交易额具有明显的一致性，且时间标签对应的类型远远多于交易额的类型，所以PT_i,y对P_i,y的影响程度大于PN_i,y对P_i,y的影响程度，即权值a大于权值b，此时本发明直接设置权值a=0.7，b=0.3（经验值）。P_i,y表示第i次加密中分组数据的综合时间标签的差异性和交易额的差异性所反映的未加密的第y个分组数据进行下一次加密的最终可能性。

步骤S004，完成售电数据的加密。

根据上述步骤确定未加密的分组数据进行下一次加密的最终可能性，根据对应的最终可能性进行所有分组数据加密顺序。但是如果基于所有未加密的分组数据进行下一次分组加密的可能性进行筛选时，则每进行一次分组加密均需要对所有的未加密的分组数据进行便利，导致所涉及的计算量太大，不利于实际数据加密。

基于以上不足，本发明采用一下解决方法：

S1 首先对未加密分组数据进行筛选。因为分组数据中交易额具有较高的一致性，即所有分组数据中存在大量的交易额数值一致的分组数据，根据相同交易额不连续加密的准则，进行分组数据筛选。具体过程为：首先记录当前最后完成加密的分组数据的交易额M0，然后在所有未加密的分组数据中，将交易额为M0的分组数据进行剔除，即不参与当前加密顺序分析。此时，有效减少每一次加密过程中参与计算的分组数量，有效减少加密过程计算量。

特殊地，当未加密的分组数据经过剔除后剩余分组数量小于阈值m时，放弃当前剔除过程，m的值为当前所有分组数据中，同一天时间内存在分组数量最大值。

S2 确定计算顺序。因为分组数据时间序列越相近，对应时间标签差异度较高的可能性越小，所以分组数据时间序列越远离，时间标签差异度越符合加密。此时首先记录当前最近加密的分组数据时间序列T0，然后在上述步骤所筛选获得的分组数据中，按照与时间序列T0之间的距离从大到小的顺序，依次计算未加密分组数据进行下一次加密的可能性。此时对应时间标签差异较大的可能性大，便于快速获得进行下一次加密较大可能性的分组数据。

S3 因为所有分组数据的时间标签以及交易额数据取值有限，即对应其差异有限，所以所有分组数据之间差异存在大量重复现象，导致分组数据进行下一次加密可能性计算存在大龄冗余，所以本实施例直接根据上述加密可能性判断的数据中，只进行一定数据分组数据的计算，减少重复计算。本实施例设置计算分组数据数量阈值为m，对应m的值为当前所有分组数据中，同一天时间内存在分组数量最大值，因为一天时间所包含的分组数据可以囊括所有的交易额以及时间标签的大多数时刻差异，即对应的分组数据一定程度体现所有分组时间分组数据的差异性。此时通过设置有限的分组数据计算数量，进一步减少加密计算量。

根据上述步骤，确定分组加密顺序的确定方法，此时基于上述方法进行分组数据的加密。具体过程为：

S1 首先设置初始密钥，以及确定第一个加密分组，直接按照分组时序确定第一个加密分组即可。

S2 然后在完成一次加密后，根据上述分组加密顺序确定方法确定下一次加密对应的分组数据，然后进行加密。

S3 以此类推，完成所有分组数据的加密。

上述每一个分组数据表示一次售电过程数据，完成分组数据的加密，即完成售电平台数据加密。对应密文数据为所有分组数据即售电数据，密钥为所设置的初始密钥、分组加密顺序、第一个分组数据，初始密钥由人为设置，加密顺序由加密过程产生。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种综合售电平台的数据加密方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

采集售电平台上的售电数据；

将采集到的售电数据分组得到若干分组数据，设置初始密钥以及第一个分组数据，获取分组数据的时间标签和交易额；根据已加密的分组数据的时间标签和未加密的分组数据的时间标签在不同时间格式上的差异计算得到时间差异度；根据时间差异度和已加密的分组数据的数量确定每个未加密数据进行下一次加密的第一可能性；

将每个分组数据的交易额的数据进行读取，得到读取位数数值以及读取位数，根据已加密的分组数据和未加密的分组数据在不同读取位数上的数值的差值得到读取位数数值的差异，根据已加密的分组数据和未加密的分组数据的读取位数数值的差异和读取位数数量的差异得到分组数据的交易额差异，根据交易额差异和已加密的分组数据的数量确定每个未加密数据进行下一次加密的第二可能性；

根据第一可能性和第二可能性得到每个未加密的分组数据的最终可能性；

基于最终可能性得到分组加密的顺序，以售电数据为密文，以分组加密顺序、初始密钥、第一个分组数据为全部密钥完成售电数据的加密；

所述根据时间差异度和已加密的分组数据的数量确定每个未加密数据进行下一次加密的第一可能性的方法为：

；

式中，i表示第i次加密，D_x,y表示已加密的第x个分组数据与未加密的第y个分组数据的时间差异度，n_i为第i次加密时已加密的分组数据的数量，PT_i,y表示第i次加密时分组数据时间差异度所反映的未加密的第y个分组数据进行下一次加密的可能性，记为第一可能性；

所述根据已加密的分组数据和未加密的分组数据的读取位数数值的差异和读取位数数量的差异得到分组数据的交易额差异的方法为：

；

式中，x为已加密的第x个分组数据，y为未加密的第y个分组数据，dL_x,y表示两个分组数据交易额的读取位数数值的差异，N_x,y表示两个分组数据交易额的读取位数数量的差异，d_x,y表示两个分组数据的交易额差异；

其中第二可能性为：

；

式中，d_x,y表示未加密的第y个分组数据与已加密的第x个分组数据的交易额差异，n_i为第i次加密时已加密的分组数据的数量，PN_i,y表示第i次加密时分组数据交易额差异所反映未加密的第y个分组数据进行下一次加密的可能性，记为第二可能性；

其中，最终可能性为

；

其中PT_i,y为第一可能性，PN_i,y为第二可能性，a，b分别表示PT_i,y，PN_i,y的权重，权值a大于权值b，P_i,y表示第i次加密中分组数据的综合时间标签的差异性和交易额的差异性所反映的未加密的第y个分组数据进行下一次加密的最终可能性。

2.根据权利要求1所述的一种综合售电平台的数据加密方法，其特征在于，所述分组数据为售电数据中每一次交易过程中所包含的所有数据。

3.根据权利要求1所述的一种综合售电平台的数据加密方法，其特征在于，所述根据已加密的分组数据的时间标签和未加密的分组数据的时间标签在不同时间格式上的差异计算得到时间差异度的方法为：

获得已加密的分组数据和未加密的分组数据的月份，时刻，日期，将已加密的分组数据和未加密的分组的月份，时刻，日期分别作差，将差值相加得到已加密的分组数据和未加密的分组数据的时间差异度；

其中，时间差异度为

；

式中，x，y分别表示已加密的第x个分组数据和未加密的第y个分组数据，DM_x,y表示月份之间的差异，DM_x,y取值为[0,11]，DD_x,y表示日期之间的差异，DD_x,y的取值为[0,30]，DT_x,y表示时刻之间的差异，DT_x,y的取值为[0,82]；D_x,y表示已加密的第x个分组数据与未加密的第y个分组数据的时间差异度。

4.根据权利要求1所述的一种综合售电平台的数据加密方法，其特征在于，所述根据已加密的分组数据和未加密的分组数据在不同读取位数上的数值的差值得到读取位数数值的差异的方法为：

将已加密的分组数据记为固定数据，将未加密的分组数据记为滑动数据，滑动数据的末位对齐固定数据的首位，滑动数据按照步长为一个读取位数进行滑动，直至滑动数据的首位对其固定数据的末位，在滑动过程中，每滑动一次做一次差，将得到的若干差值中的最小的差值作为读取位数数值的差异。

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