本發(fā)明涉及一種加密系統(tǒng)及方法，具體涉及一種ios設(shè)備上新型對稱加密系統(tǒng)及加密方法，屬于計(jì)算機(jī)加密技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

對稱加密是一種成熟的加密方式，因其計(jì)算量小、加密速度快、加密效率高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于ios應(yīng)用的密碼、文件、核心數(shù)據(jù)的加密上?，F(xiàn)在比較流行的對稱加密方法有des、aes、blowfish等等。

但是對稱加密的算法是公開的，且加密雙方發(fā)送數(shù)據(jù)前必須保存好商定好的密鑰，如果需要和多個(gè)對象完成通信，那么就會擁有數(shù)量巨大的密鑰，管理如此多的密鑰對雙方來說都是一個(gè)很大的負(fù)擔(dān)。而且只要一方的密鑰泄露，那么加密信息也就不完全了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對常規(guī)對稱加密中存在的各種問題，實(shí)現(xiàn)了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的ios設(shè)備上新型對稱加密系統(tǒng)，通過此加密系統(tǒng)可以使ios設(shè)備更好的完成信息的加密、解密。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種ios設(shè)備上新型對稱加密系統(tǒng)，包括加密模塊和解密模塊。

更進(jìn)一步的方案是：

所述加密模塊：主要包含順序連接的全連接層，兩個(gè)卷積層和疊加器；

其中，全連接層：權(quán)重結(jié)構(gòu)是16x16的矩陣，偏差是1x16的向量；

第一卷積層：卷積核大小是2x2，輸出特征圖數(shù)量是2，步長為2，激活函數(shù)為relu；

第二卷積層：卷積核大小是2x2，輸出特征圖數(shù)量是1，步長為1，激活函數(shù)為tanh；

疊加器：執(zhí)行的操作是將輸入向量與密鑰向量的10倍相加。

更進(jìn)一步的方案是：

所述解密模塊：主要包含順序連接的拆解器，全連接層和兩個(gè)卷積層；

拆解器：執(zhí)行的操作是將密文向量減去密鑰向量的10倍；

全連接層：權(quán)重結(jié)構(gòu)是16x16的矩陣，偏差是1x16的向量；

第一卷積層：卷積核大小是2x2，輸出特征圖數(shù)量是2，步長為2，激活函數(shù)為relu；

第二卷積層：卷積核大小是2x2，輸出特征圖數(shù)量是1，步長為1，激活函數(shù)為tanh。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種ios設(shè)備上新型對稱加密方法。

一種ios設(shè)備上新型對稱加密方法，采用了本發(fā)明所述的ios設(shè)備上新型對稱加密系統(tǒng)，并主要包含加密流程和解密流程：

加密流程包括如下步驟：

步驟一、獲取需要加密的明文和加密所需要的密鑰；

步驟二、對明文和密鑰進(jìn)行轉(zhuǎn)換；

步驟三、對明文和密鑰進(jìn)行整合；

步驟四、檢驗(yàn)格式是否滿足要求，如果不滿足要求則從步驟七結(jié)束流程，滿足則繼續(xù)；

步驟五、將步驟三得到的數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊中進(jìn)行加密；

步驟六、獲得密文；

步驟七、流程結(jié)束；

解密流程包括如下步驟：

步驟一、輸入需要解密的密文和和解密所需的密鑰；

步驟二、對密鑰進(jìn)行轉(zhuǎn)換，方法同加密過程中的步驟二；

步驟三、對密文和密鑰進(jìn)行整合，方法同加密過程中的步驟三；

步驟四、檢驗(yàn)格式是否滿足要求，如果不滿足要求則從步驟七結(jié)束流程，滿足則繼續(xù)；

步驟五、將步驟三的到的數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊中進(jìn)行解密；

步驟六、獲得明文；

步驟七、流程結(jié)束。

更進(jìn)一步的方案是：

對明文和密鑰進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中包括以下步驟：

1)、明文和密鑰轉(zhuǎn)換時(shí)，首先將明文和密鑰轉(zhuǎn)換成ascii碼并獲取其對應(yīng)的int型數(shù)值；

2)、將獲取到的int型數(shù)值轉(zhuǎn)換為8位的二進(jìn)制數(shù)值；

3)、對每一位的二進(jìn)制數(shù)值乘2減1，歸一化到[-1,1]區(qū)間，形成1x8的float型向量。

更進(jìn)一步的方案是：

對明文和密鑰進(jìn)行整合，方法為將密鑰的1x8的float型向量拼接到明文1x8的float型向量后面，形成1x16的向量。

更進(jìn)一步的方案是：

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊中進(jìn)行加密，包括如下步驟：

1)、明文和密鑰首先會經(jīng)過全連接層處理；

2)、過程1)的數(shù)據(jù)會經(jīng)過兩次卷積處理，第一卷積層和第二卷積層；

3)、過程2)的數(shù)據(jù)最后經(jīng)過疊加器處理。

更進(jìn)一步的方案是：

獲得密文的格式為1x8的float型向量。

更進(jìn)一步的方案是：

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊中進(jìn)行解密，包括如下步驟：

1)、將密文和密鑰輸入拆解器處理；

2)、將過程1)獲得的數(shù)據(jù)輸入全連接層處理；

3)、將過程2)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過兩次卷積處理，第一卷積層和第二卷積層。

更進(jìn)一步的方案是：

獲得明文流程有如下步驟：

1)、首先將輸出的1x8的float型向量逐位加1除2，轉(zhuǎn)換到[0,1]區(qū)間；

2)、將1x8的float型向量轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制int型數(shù)據(jù)；

3)、將int型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的ascii碼明文。

本發(fā)明提出一種可應(yīng)用于ios設(shè)備上的新型的對稱加密系統(tǒng)和加密方法，結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)加解密，使其核心算法不同于傳統(tǒng)的對稱加密算法，可以加強(qiáng)安全性。并且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，使用者可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行變化，只需重新訓(xùn)練參數(shù)。目前，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法主要用來對密碼進(jìn)行加密，可以對ascii字符進(jìn)行加解密，ios上實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用到了metal與accelerate框架。

附圖說明

圖1加密模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖2解密模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖3加密流程圖；

圖4解密流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖1、2所示，本方法一共包含兩個(gè)核心模塊：加密模塊與解密模塊，兩個(gè)模塊都用到了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

加密模塊：如圖1所示，該模塊包含一個(gè)全連接層、兩個(gè)卷積層、一個(gè)疊加器。

1)、全連接層包含一個(gè)16x16的權(quán)重矩陣w與1x16的偏差向量b，輸入x是明文與密鑰整合后的1x16的向量，輸出fc也是1x16的向量。計(jì)算公式如下：

fc＝x×w+b

2)、第一卷積層的卷積核是2x2的conv1_weight與2x1的conv1_bias，輸出特征圖數(shù)量是2，步長是2，激活函數(shù)是relu，輸入是全連接層的輸出fc，輸出conv1是2x8的矩陣。計(jì)算公式如下：

3)、第二卷積層的卷積核是2x2的conv2_weight與1x1的conv2_bias，輸出特征圖數(shù)量是1，步長是1，激活函數(shù)是tanh，輸入是第一卷積層的輸出conv1，輸出conv2是1x8的向量。計(jì)算公式如下：

4)、疊加器是將1x8的密鑰向量key乘10加上第二卷積層的輸出conv2，最后得到密文向量crypttext。計(jì)算公式如下：

crypttext＝key·10+conv2

解密模塊：如圖2所示，該模塊包含一個(gè)拆解器，一個(gè)全連接層和兩個(gè)卷積層。

1)、拆解器與疊加器相對應(yīng)將密文crypttext減去1x8的密鑰向量key乘10，最后得到一個(gè)1x8的向量y。

x＝crypttext-key·10

2)、全連接層結(jié)構(gòu)與公式和加密模塊的全連接層一樣，只是權(quán)重和偏差的參數(shù)不一樣。輸入是拆解器輸出y與密鑰key整合后的1x16的向量x，輸出同樣是1x16的向量fc。

3)、第一卷積層結(jié)構(gòu)與公式和加密模塊第一卷積層一樣，只是卷積核的參數(shù)不一樣。輸入是全連接層的輸出fc，輸出是2x8的矩陣conv1。

4)、第二卷積層結(jié)構(gòu)與公式和加密模塊第二卷積層一樣，只是卷積核的參數(shù)不一樣。輸入是第一卷積層的輸出conv1，輸出是1x8的向量conv2。

以上兩個(gè)模塊詳細(xì)技術(shù)實(shí)施方案如下，主要包括兩個(gè)流程：加密流程與解密流程。

加密流程如圖3所示，包含以下子步驟：首先步驟s1流程開始。接下來步驟s2，獲取明文與密鑰。然后在步驟s3分別將明文、密鑰轉(zhuǎn)換成1x8的向量。接著在步驟s4整合密鑰與明文，將密鑰拼接到明文后面構(gòu)成一個(gè)1x16的向量。在步驟s5校驗(yàn)格式是否滿足要求，如果不是，則直接進(jìn)入步驟s8結(jié)束流程，如果滿足要求，則進(jìn)去步驟s6輸入加密模塊。最后在步驟s7獲取密文，進(jìn)入步驟s8流程結(jié)束。

其中步驟s3轉(zhuǎn)換明文、密鑰包含以下子步驟：

a1、將明文或密鑰對應(yīng)的ascii碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的int型數(shù)值。

a2、將獲取到的int型數(shù)值轉(zhuǎn)換為8位的二進(jìn)制數(shù)值。

a3、對每一位的二進(jìn)制數(shù)值乘2減1，歸一化到[-1,1]區(qū)間，形成1x8的float型向量。

解密流程如圖4所示，包含以下子步驟：首先步驟s1流程開始。接下來步驟s2，輸入密文、密鑰。然后在步驟s3將密鑰轉(zhuǎn)換成1x8的向量。接著在步驟s4，整合密鑰與密文，將1x8的密鑰向量拼接到1x8的密文向量后面，形成1x16的向量。在步驟s5校驗(yàn)格式是否滿足要求，如果不是，則直接進(jìn)入步驟s8結(jié)束流程，如果滿足要求，則進(jìn)去步驟s6輸入解密模塊。最后在步驟s7獲取明文，進(jìn)入步驟s8流程結(jié)束。

其中步驟s3的轉(zhuǎn)換流程同加密的步驟s3流程。

步驟s7獲取明文包含以下子流程：

b1、首先將輸出的1x8的float型向量逐位加1除2，轉(zhuǎn)換到[0,1]區(qū)間。

b2、將1x8的float型向量轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制int型數(shù)據(jù)。設(shè)1x8的float型向量為x，xi代表第i位的數(shù)值，轉(zhuǎn)換公式如下：

b3、將輸出的int型數(shù)據(jù)y轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的ascii碼明文。

盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。