專利名稱：基于冗余位替換的點(diǎn)類型gis矢量數(shù)據(jù)偽裝與還原方法
基于冗余位替換的點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)偽裝與還原方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于地理信息安全領(lǐng)域，具體涉及一種基于冗余位替換的點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)偽裝與還原算法。
背景技術(shù)：
地理信息的安全防護(hù)涉及國家安全和社會利益，是當(dāng)前急需解決的國家和社會重大需求問題。作為國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施主要數(shù)據(jù)內(nèi)容的GIS矢量數(shù)據(jù)，其信息安全研究更是至關(guān)重要。
目前，信息偽裝已成為信息安全研究中除密碼學(xué)之外的另一重要分支。國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)及專利檢索結(jié)果分析表明，目前，在信息偽裝的研究方面，所研究的載體數(shù)據(jù)類型主要包括圖像、視頻、遙感影像、DEM等。但是，矢量數(shù)據(jù)由于其具有無固定存儲順序的數(shù)據(jù)組織、多樣的數(shù)據(jù)格式、強(qiáng)大的可視化表達(dá)手段、復(fù)雜的投影變換、繁多的空間分析應(yīng)用， 以及精度高、冗余少等諸多方面的特性，使得針對矢量數(shù)據(jù)的信息偽裝研究具有一定的特殊性和較大難度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于基于冗余位替換方法，將安全密級較高的GIS點(diǎn)狀要素信息隱藏到可公開發(fā)布的GIS要素圖層中，以有效隱藏涉密數(shù)據(jù)，一定程度上滿足GIS矢量數(shù)據(jù)的隱藏通信和安全傳輸需要。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為
基于冗余位替換的點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)偽裝與還原方法，主要包括以下過程，
(1)偽裝過程
步驟一打開一個(gè)待偽裝的點(diǎn)圖層即秘密圖層文件和一個(gè)載體圖層文件，確定載體圖層中坐標(biāo)值最大冗余位的位數(shù)num及其相關(guān)冗余數(shù)據(jù)的取值區(qū)間(min，max)，其中， min = max/10 ；
步驟二 秘密圖層數(shù)據(jù)的域值、有效位長度與分組處理，
(a)根據(jù)載體圖層冗余數(shù)據(jù)的取值區(qū)間(min，max)，對秘密圖層中的每一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)值對(Xi, Yi)用下式計(jì)算控制符k和r
權(quán)利要求
1.基于冗余位替換的點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)偽裝與還原方法，主要包括以下過程，(1)偽裝過程步驟一打開一個(gè)待偽裝的點(diǎn)圖層即秘密圖層文件和一個(gè)載體圖層文件，確定載體圖層中坐標(biāo)值最大冗余位的位數(shù)num及其相關(guān)冗余數(shù)據(jù)的取值區(qū)間(min，max)，其中，min = max/10 ；步驟二 秘密圖層數(shù)據(jù)的域值、有效位長度與分組處理，(a)根據(jù)載體圖層冗余數(shù)據(jù)的取值區(qū)間(min，max)，對秘密圖層中的每一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)值對(Xi, Yi)用下式計(jì)算控制符k和r min < IXiXlO-kI < max (1) min < IYiXKTrI < max其中，i =0,1,2,…，η-1，η為秘密圖層中點(diǎn)的個(gè)數(shù)；(b)計(jì)算h值掃描坐標(biāo)序列(Xi, Yi),查看序列中坐標(biāo)值有效數(shù)據(jù)位的位數(shù)，找出最大值H，根據(jù)載體圖層中坐標(biāo)值最大冗余位的位數(shù)rmm，采用下式計(jì)算分組數(shù)h，h = \{H + 1)1 num\(2)(c)對坐標(biāo)值對進(jìn)行預(yù)處理，補(bǔ)充有效數(shù)字對每一個(gè)坐標(biāo)值對(X” Yi),查看其有效數(shù)字位數(shù)，如果小于numXh-Ι，則在每個(gè)坐標(biāo)值最后一位有效數(shù)字后補(bǔ)“0”，確保其有效數(shù)字為numXh-Ι位；(d)將(a)中得到得k追加在&坐標(biāo)值的最后一位，將r追加在Yi坐標(biāo)值的最后一位， 使&、Yi坐標(biāo)值均有numXh位有效數(shù)據(jù)；(e)將坐標(biāo)值對按以下方式分成h組依次截取原始坐標(biāo)值對(XiJi)的第numXt到numX (t+l)-l位有效數(shù)字，作為第t個(gè)分組的坐標(biāo)值對，最終形成h個(gè)新的坐標(biāo)值對(xit，yit)，其中t = 0,1,2,…，h-Ι ；i = 0， 1,2,…，η-1，η為待偽裝圖層點(diǎn)的個(gè)數(shù)；步驟三根據(jù)輸入的密鑰key生成一個(gè)長度為nXh的偽隨機(jī)序列L = {L」}，其中η為待偽裝圖層中點(diǎn)的個(gè)數(shù)，j = 0,1,2,…，ηXh-I ；Lj的取值范圍為0到m_l，m為載體圖層中要素坐標(biāo)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；對偽隨機(jī)序列L中的數(shù)字按照升序排列，生成序列M= {Mj}；步驟四依次讀坐標(biāo)序列(xit，yit)中的坐標(biāo)值對，并根據(jù)序列M= {Μ」}將坐標(biāo)值對 (xit，yit)隱藏在載體圖層的相應(yīng)位置，具體步驟為(a)按照下式計(jì)算j值 j = iXh+t (3)(b)根據(jù)序列M第j個(gè)值％查找載體圖層的待嵌入位置，并獲取該位置的坐標(biāo)值對(Aj,Bj)；(c)對該坐標(biāo)值對(Aj,Bj)的冗余位數(shù)據(jù)以(xit，yit)進(jìn)行替換；步驟五循環(huán)步驟四，直至每一要素處理完畢后，保存?zhèn)窝b后的數(shù)據(jù)文件，并將原始密鑰key，秘密圖層點(diǎn)數(shù)n，分組數(shù)h，以及max等四個(gè)參數(shù)存入密鑰文件License, txt中；(2)還原過程步驟一新建一個(gè)點(diǎn)圖層，其要素集為F，同時(shí)打開一個(gè)載密圖層； 步驟二 讀取密鑰文件License, txt，根據(jù)原始密鑰key、秘密圖層點(diǎn)數(shù)η以及分組數(shù)生成一個(gè)長度為nXh的偽隨機(jī)序列L= {1^}，其中」=0，1，2，…，nXh-Ι屯的取值范圍為 0到m-l，m為載體圖層中要素坐標(biāo)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；對偽隨機(jī)序列L中的數(shù)字按照升序排列，生成序列 M = (MjI ；步驟三對于打開的載密圖層，根據(jù)序列M= {Mj}依次提取其中的載密坐標(biāo)(Xj，yP ；步驟四根據(jù)密鑰文件中提取的max值將Yj)分成(Ap Bj), (Cj, Dj)兩部分，具體方法如下(a)根據(jù)下式確定坐標(biāo)值對的分割位置SS = -log10max (4)(b)截取坐標(biāo)值對(Xj，Yj)從首位到小數(shù)點(diǎn)后S位的數(shù)據(jù)位形成值對(Aj,Bj),截取坐標(biāo)值對Up Yj)小數(shù)點(diǎn)S+1位之后的數(shù)據(jù)位形成值對(Cp Dj)；步驟五從(CjJj)中恢復(fù)秘密數(shù)據(jù)(a)將坐標(biāo)值對(CpDp按下式計(jì)算其對應(yīng)的整數(shù)值i、t并更改坐標(biāo)序列下標(biāo)，生成新的坐標(biāo)值對(Cit, Dit)其中 t = 0,1,2-h-l ；i = 0，1，2···η-1 ；i = [j / h\(5)t = j % h(b)將下標(biāo)i相同的h個(gè)值對轉(zhuǎn)換為字符串(C'it，D'it)，并按下式進(jìn)行字符串拼接運(yùn)算，生成新的字符串(S' i，T' J然后轉(zhuǎn)回值對(SyTi),^； = YjCit(6)0Tl = YjDfit0(C)按下式進(jìn)行處理，將值對(S” Ti)生成新的值對(EpFi) ,HEpFi的絕對值位于區(qū)間(min，max)，1Ei / min, λP = [Iog10 」(7)-,Fi / minq = [Iog10 _Ei = SiXKTpFi = TiXlOi(d)將EpFi的最后一位數(shù)據(jù)k，r提取出來做如下處理，獲得數(shù)據(jù)對(XyYi)；Xi = EiXlOk (8)Yi = FiXlOr(e)將數(shù)據(jù)對(X”Yi)去掉末位數(shù)字和無效的0，加到新的點(diǎn)圖層要素集F中；步驟六循環(huán)步驟三到五，直至每一要素處理完畢后，保存提取后的數(shù)據(jù)文件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于冗余位替換的點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)的偽裝與還原方法，屬于地理信息安全領(lǐng)域。本發(fā)明的數(shù)據(jù)偽裝處理步驟將待偽裝圖層的坐標(biāo)值進(jìn)行變換，并根據(jù)載體圖層數(shù)據(jù)特征和精度要求將其分成若干組；設(shè)置密鑰，基于密鑰生成一個(gè)隨機(jī)序列并排序；基于生成的序列將變換后的點(diǎn)坐標(biāo)隱藏到載體圖層相應(yīng)位置。經(jīng)本發(fā)明的方法進(jìn)行偽裝處理后，載密圖層從視覺上感覺不出變化，使攻擊者很難發(fā)現(xiàn)其包含秘密信息，較好的偽裝了秘密數(shù)據(jù)，即使攻擊者知道其為一載密圖層也由于密鑰的引入很難將秘密數(shù)據(jù)提取。本發(fā)明的方法可以成功應(yīng)用于點(diǎn)類型矢量數(shù)據(jù)的偽裝與還原處理，一定程度上滿足了GIS矢量數(shù)據(jù)的隱藏通信和安全傳輸需求。
文檔編號G06F21/24GK102509058SQ20111034623
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者張馳, 李安波, 閭國年 申請人:南京師范大學(xué)