条件分布转化编码方法及加密方法与相关技术

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本技术公布了一种条件分布转化编码方法及低熵密钥下的加密方法，通过构建条件分布转化编码器，计算并存储种子区间表，对与条件X相关的消息M进行编码；然后利用传统方法进行加密；能够实现对与某些已知信息相关的消息进行编码并加密，从而抵抗已知信息的攻击者，提高加密的安全性。

技术要求

1.一种基于条件分布转化编码器的编码方法，通过构建条件分布转化编码器，对与条件X 相关的消息M进行编码；所述条件为密钥或与消息相关的已知信息；Mi为消息空

间中的第i个消息；

包括如下步骤：

A.计算并存储种子区间表，构建得到条件分布转化编码器；具体执行如下操作：

A1.对任意条件X，利用条件概率函数依次计算得到每个消息Mi的在条件X下的条件概率Pr(Mi|X)；条件概率函数Pr(Mi|X)表示在条件为X时消息为Mi的条件概率；

A2.利用累积条件分布函数依次计算每个消息Mi的累积条件分布函数值F(Mi|X)；所有消息的累积条件分布函数值构成累积条件分布函数表；累积条件分布函数表示为：

A3.对累积条件分布函数表进行离散化，得到种子区间表，作为条件分布转化编码器，用于进行编码和解码；

B.在条件X下，采用步骤A得到的条件分布转化编码器对消息M进行编码，得到对应的种子S；具体过程如下：

B1.依据条件X查找对应的种子区间表；

B2.查找种子区间表中M对应的种子区间，在该种子区间内随机生成一个二进制数S，作为种子；

C.在条件X下，条件分布转化编码器对步骤B得到的种子S进行解码，得到对应的消息M；过程如下：

C1.依据条件X查找对应的种子区间表；

C2.在种子区间表中查找种子S所对应的种子区间，由此找到该种子区间对应的消息M；通过上述步骤，实现基于条件分布转化编码器的消息编码和解码。

2.如权利要求1所述基于条件分布转化编码器的编码方法，其特征是，步骤A3通过离散化得到种子区间表，具体执行如下操作：

将累积条件分布函数表中的累积条件分布函数值利用函数roundl转化为二进制数；该二进制数即为每个消息对应的种子区间上界；函数roundl表示为：

roundl(x)＝round(2lx)

其中，x为累积条件分布函数值；round(x)表示离x最近的整数；l为存储参数，二进制数的长度；种子空间为所有的长度为l的二进制比特串即二进制数区间[0,2l)上的整数；

每个消息的种子区间下界为前一消息的种子区间上界加1；第一个消息的种子区间下界为0；

种子区间表只需存储每个消息对应的种子区间上界；

由此得到种子区间表。

3.如权利要求1所述基于条件分布转化编码器的编码方法，其特征是，对于历史密文，所述条件X为历史明文，通过使用正确的密钥对历史密文进行解密得到历史明文；对于与密钥相关的消息，所述条件X为密钥。

4.一种基于条件分布转化编码器的低熵密钥加密方法，利用基于条件分布转化编码器的编码方法，在低熵密钥下进行加密；包括如下步骤：

1)加密过程：

1a)输入明文消息M、条件X及密钥K，先利用条件分布转化编码方法在条件X下编码消息M，得到种子S；所述条件为与消息M相关的已知信息；

所述条件分布转化编码方法首先计算并存储种子区间表，构建得到条件分布转化编码器；然后，在条件X下，采用条件分布转化编码器对消息M进行编码，得到对应的种子S；

1b)利用密钥K对种子S利用加密方法进行加密，得到密文C；

2)解密过程：

2a)对输入的密文C、密钥K和条件X，先利用密钥K对密文C利用加密方法进行解密，得到种子S；

2b)再利用条件分布转化编码器对种子S在条件X下进行解码，得到消息M。

5.如权利要求4所述的低熵密钥加密方法，其特征是，所述条件分布转化编码方法首先计算并存储种子区间表，构建得到条件分布转化编码器；具体执行如下操作：

A1.对任意条件X，利用条件概率函数依次计算得到每个消息Mi的在条件X下的条件概率Pr(Mi|X)；条件概率函数Pr(Mi|X)表示在条件为X时消息为Mi的条件概率；

A2.利用累积条件分布函数依次计算每个消息Mi的累积条件分布函数值F(Mi|X)；所有消息的累积条件分布函数值构成累积条件分布函数表；累积条件分布函数表示为：

A3.对累积条件分布函数表进行离散化，得到种子区间表，作为条件分布转化编码器，用于进行编码和解码。

6.如权利要求4所述的低熵密钥加密方法，其特征是，采用条件分布转化编码器对消息M 进行编码，具体过程如下：

B1.依据条件X查找对应的种子区间表；

B2.查找种子区间表中M对应的种子区间，在该种子区间内随机生成一个二进制数S，作为种子。

7.如权利要求4所述的低熵密钥加密方法，其特征是，采用条件分布转化编码器对种子S进行解码，具体过程如下：

C1.依据条件X查找对应的种子区间表；

C2.在种子区间表中查找种子S所对应的种子区间，由此找到该种子区间对应的消息M。

8.如权利要求4所述的低熵密钥加密方法，其特征是，步骤1)和步骤2)所述加密方法为基于口令加密，只需加密方法对任意密钥均能解密成功即可。

9.如权利要求4所述的低熵密钥加密方法，其特征是，步骤1)和步骤2)所述加密方法具体采用PBKDF2对密钥K进行扩展，得到长密钥，再采用AES在CTR模式下使用长密钥对S进行加密。

技术说明书

一种条件分布转化编码方法及加密方法

技术领域

本技术涉及计算机信息安全技术领域，具体涉及一种条件分布转化编码方法及在低熵密钥(如口令)下的消息加密方法。

背景技术

由于人类记忆的限制，由用户生成和记忆的口令呈现低熵性质。与一般加密算法的随机长密钥不同，用户的口令通常是一串有意义的字符，容易被猜测攻击。因此，传统的基于口令加密算法(PKCS#5)，一旦密文泄漏，攻击者可以通过对密钥(即口令)进行暴力猜测来获得消息/明文。