本發(fā)明涉及基因數(shù)據(jù)加密，具體涉及基于計算機加密技術(shù)的基因數(shù)據(jù)有效防護方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著基因組學(xué)和生物信息學(xué)的快速發(fā)展，基因數(shù)據(jù)的生成和使用變得越來越普遍和重要?；驍?shù)據(jù)往往包含了大量敏感的信息，如個人身份、遺傳特征和疾病風(fēng)險等，因此對基因數(shù)據(jù)的保護變得至關(guān)重要。目前，在對數(shù)據(jù)進行加密時，往往通過添加隨機數(shù)，以增加加密的安全性，比如，可以通過非對稱加密算法（rsa加密算法），對數(shù)據(jù)進行加密，其中，rsa加密算法的pkcs-v1_5（rsaes-pkcs1-v1_5）編碼方案通過在原始數(shù)據(jù)段之前加入隨機數(shù)，提高加密效果。

2、然而，當(dāng)通過rsa加密算法，對基因數(shù)據(jù)進行加密時，經(jīng)常會存在如下技術(shù)問題：

3、由于隨機數(shù)是隨機產(chǎn)生的，所以在基因數(shù)據(jù)相對較多時，可能會生成相似的隨機數(shù)段，因此，可能會為相似的基因數(shù)據(jù)生成相似的隨機數(shù)段，從而導(dǎo)致高度相似的基因數(shù)據(jù)段在加密后的結(jié)果也高度相似，使得攻擊者可以通過分析加密后的數(shù)據(jù)模式，推測出原始基因數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致對基因數(shù)據(jù)進行加密的效果較差，進而導(dǎo)致基因數(shù)據(jù)防護的安全性較差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決對基因數(shù)據(jù)進行加密的效果較差的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了基于計算機加密技術(shù)的基因數(shù)據(jù)有效防護方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明提供了基于計算機加密技術(shù)的基因數(shù)據(jù)有效防護方法，該方法包括：

3、獲取待加密基因信息集合，并基于待加密基因信息集合，構(gòu)建目標(biāo)進化樹；

4、基于目標(biāo)進化樹，確定每兩個待加密基因信息之間的遺傳差異，并基于遺傳差異，對所有待加密基因信息進行排序；

5、對所有排序后的待加密基因信息進行分段處理，得到排序后的待加密段，并根據(jù)每兩個待加密段之間的編輯距離，確定每兩個待加密段之間的目標(biāo)相似度；

6、根據(jù)每個待加密段所屬待加密基因信息與其他待加密基因信息之間的遺傳差異，從其他所有待加密基因信息中篩選出相似基因信息；

7、根據(jù)每個待加密段與其對應(yīng)的所有相似基因信息中所有待加密段之間的目標(biāo)相似度，確定每個待加密段對應(yīng)的防護必要指標(biāo)；

8、為第一個待加密段內(nèi)的預(yù)設(shè)填充位置填充隨機字節(jié)，對于除了第一個待加密段之外的待加密段，根據(jù)待加密段與其之前待加密段之間的目標(biāo)相似度，以及之前待加密段添加的字節(jié)情況和其對應(yīng)的防護必要指標(biāo)，對除了第一個待加密段之外的待加密段進行字節(jié)填充；

9、根據(jù)待加密段的字節(jié)填充情況進行加密。

10、結(jié)合上述第一方面，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述基于遺傳差異，對所有待加密基因信息進行排序，包括：

11、從所有待加密基因信息中隨機選取一個待加密基因信息，作為初始加密基因信息；

12、將除了所述初始加密基因信息之外的每個待加密基因信息，確定為參考加密基因信息；

13、根據(jù)所述初始加密基因信息與各個參考加密基因信息之間的遺傳差異，按照從大到小的順序，對所有參考加密基因信息進行排序，得到參考加密基因信息序列；

14、將所述初始加密基因信息排在所述參考加密基因信息序列之前，得到所有排序后的待加密基因信息。

15、結(jié)合上述第一方面，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述對所有排序后的待加密基因信息進行分段處理，得到排序后的待加密段，包括：

16、按照排列順序，將所有待加密基因信息構(gòu)成目標(biāo)加密信息，對所述目標(biāo)加密信息進行等分，并將依次等分得到的子段，確定為待加密段，得到排序后的待加密段。

17、結(jié)合上述第一方面，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)每兩個待加密段之間的編輯距離，確定每兩個待加密段之間的目標(biāo)相似度，包括：

18、從所述目標(biāo)加密信息中篩選出每個待加密段對應(yīng)的參考代表加密段集合；

19、將任意兩個待加密段分別確定為第一標(biāo)記段和第二標(biāo)記段；

20、從所述第一標(biāo)記段與所述第二標(biāo)記段對應(yīng)的參考代表加密段集合中各個參考代表加密段之間的編輯距離中篩選出最小的編輯距離，作為所述第一標(biāo)記段與所述第二標(biāo)記段之間的第一差異距離；

21、從所述第一標(biāo)記段對應(yīng)的參考代表加密段集合中各個參考代表加密段與所述第二標(biāo)記段之間的編輯距離中篩選出最小的編輯距離，作為所述第一標(biāo)記段與所述第二標(biāo)記段之間的第二差異距離；

22、將所述第一差異距離和所述第二差異距離中的較小值，確定為所述第一標(biāo)記段與所述第二標(biāo)記段之間的目標(biāo)差異距離；

23、根據(jù)所述第一標(biāo)記段與所述第二標(biāo)記段之間的目標(biāo)差異距離，確定所述第一標(biāo)記段與所述第二標(biāo)記段之間的目標(biāo)相似度，其中，目標(biāo)差異距離與目標(biāo)相似度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

24、結(jié)合上述第一方面，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述從所述目標(biāo)加密信息中篩選出每個待加密段對應(yīng)的參考代表加密段集合，包括：

25、將任意一個待加密段確定為參考加密段；

26、從所述目標(biāo)加密信息中篩選出在所述參考加密段之前，并且離所述參考加密段最近的預(yù)設(shè)數(shù)量個字節(jié)，構(gòu)成所述參考加密段對應(yīng)的前相鄰字節(jié)集合；

27、從所述目標(biāo)加密信息中篩選出在所述參考加密段之后，并且離所述參考加密段最近的預(yù)設(shè)數(shù)量個字節(jié)，構(gòu)成所述參考加密段對應(yīng)的后相鄰字節(jié)集合；

28、將所述參考加密段與其對應(yīng)的前相鄰字節(jié)集合和后相鄰字節(jié)集合，構(gòu)成所述參考加密段對應(yīng)的代表數(shù)據(jù)段；

29、構(gòu)建長度等于所述參考加密段的長度的目標(biāo)窗口，在所述代表數(shù)據(jù)段內(nèi)移動目標(biāo)窗口，并將每次移動完成后的目標(biāo)窗口內(nèi)的所有字節(jié)，構(gòu)成所述參考加密段的參考代表加密段；

30、將所述參考加密段的所有參考代表加密段，構(gòu)成所述參考加密段對應(yīng)的參考代表加密段集合。

31、結(jié)合上述第一方面，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)每個待加密段所屬待加密基因信息與其他待加密基因信息之間的遺傳差異，從其他所有待加密基因信息中篩選出相似基因信息，包括：

32、將任意一個待加密段確定為參考加密段，從所述參考加密段所屬待加密基因信息中篩選出基因代表信息，并將除了所述基因代表信息之外的每個待加密基因信息，確定為候選基因信息；

33、從所有候選基因信息中篩選出與所述基因代表信息之間的遺傳差異最小的預(yù)設(shè)數(shù)目個候選基因信息，作為所述參考加密段對應(yīng)的相似基因信息。

34、結(jié)合上述第一方面，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)每個待加密段與其對應(yīng)的所有相似基因信息中所有待加密段之間的目標(biāo)相似度，確定每個待加密段對應(yīng)的防護必要指標(biāo)，包括：

35、將任意一個待加密段確定為參考加密段；

36、從所述參考加密段與其對應(yīng)的每個相似基因信息中所有待加密段之間的目標(biāo)相似度中篩選出最大的目標(biāo)相似度，作為所述參考加密段與其對應(yīng)的每個相似基因信息之間的相似代表因子；

37、根據(jù)所述參考加密段與其對應(yīng)的所有相似基因信息之間的相似代表因子，確定所述參考加密段對應(yīng)的防護必要指標(biāo)，其中，相似代表因子與防護必要指標(biāo)呈正相關(guān)關(guān)系。

38、結(jié)合上述第一方面，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)待加密段與其之前待加密段之間的目標(biāo)相似度，以及之前待加密段添加的字節(jié)情況和其對應(yīng)的防護必要指標(biāo)，對除了第一個待加密段之外的待加密段進行字節(jié)填充，包括：

39、將除了第一個待加密段之外的任意一個待加密段，確定為候選加密段，將所述候選加密段內(nèi)任意一個預(yù)設(shè)填充位置，確定為候選填充位置，將所述候選加密段之前的每個待加密段，確定為待定加密段；

40、以待定加密段內(nèi)與所述候選填充位置相同位置處填充的字節(jié)為均值，以待定加密段對應(yīng)的防護必要指標(biāo)的倒數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)差，構(gòu)建正態(tài)分布，得到待定加密段內(nèi)與所述候選填充位置相同位置下的目標(biāo)概率密度函數(shù)；

41、根據(jù)所述候選加密段與所有待定加密段之間的目標(biāo)相似度，以及所有待定加密段內(nèi)與所述候選填充位置相同位置下的目標(biāo)概率密度函數(shù)，確定每種預(yù)設(shè)待填充字節(jié)在所述候選加密段內(nèi)的候選填充位置處的填充概率；

42、根據(jù)所有種類的預(yù)設(shè)待填充字節(jié)在所述候選填充位置處的填充概率，對所述候選加密段內(nèi)的候選填充位置進行字節(jié)填充。

43、結(jié)合上述第一方面，在一種可能的實現(xiàn)方式中，預(yù)設(shè)待填充字節(jié)在候選加密段內(nèi)的候選填充位置處的填充概率對應(yīng)的公式為：

44、；其中，是第種預(yù)設(shè)待填充字節(jié)在候選加密段內(nèi)的候選填充位置處的填充概率；是預(yù)設(shè)待填充字節(jié)的種類序號；是歸一化函數(shù)；f是待定加密段的數(shù)量；l是待定加密段的序號；是候選加密段與第l個待定加密段之間的目標(biāo)相似度；是第l個待定加密段內(nèi)與候選填充位置相同位置下的目標(biāo)概率密度函數(shù)，在自變量取值等于第種預(yù)設(shè)待填充字節(jié)時的函數(shù)值。

45、第二方面，本發(fā)明提供了基于計算機加密技術(shù)的基因數(shù)據(jù)有效防護系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

46、信息獲取構(gòu)建模塊，用于獲取待加密基因信息集合，并基于待加密基因信息集合，構(gòu)建目標(biāo)進化樹；

47、確定排序模塊，用于基于目標(biāo)進化樹，確定每兩個待加密基因信息之間的遺傳差異，并基于遺傳差異，對所有待加密基因信息進行排序；

48、分段處理確定模塊，用于對所有排序后的待加密基因信息進行分段處理，得到排序后的待加密段，并根據(jù)每兩個待加密段之間的編輯距離，確定每兩個待加密段之間的目標(biāo)相似度；

49、信息篩選模塊，用于根據(jù)每個待加密段所屬待加密基因信息與其他待加密基因信息之間的遺傳差異，從其他所有待加密基因信息中篩選出相似基因信息；

50、指標(biāo)確定模塊，用于根據(jù)每個待加密段與其對應(yīng)的所有相似基因信息中所有待加密段之間的目標(biāo)相似度，確定每個待加密段對應(yīng)的防護必要指標(biāo)；

51、字節(jié)填充模塊，用于為第一個待加密段內(nèi)的預(yù)設(shè)填充位置填充隨機字節(jié)，對于除了第一個待加密段之外的待加密段，根據(jù)待加密段與其之前待加密段之間的目標(biāo)相似度，以及之前待加密段添加的字節(jié)情況和其對應(yīng)的防護必要指標(biāo)，對除了第一個待加密段之外的待加密段進行字節(jié)填充；

52、數(shù)據(jù)加密模塊，用于根據(jù)待加密段的字節(jié)填充情況進行加密。

53、第三方面，提供了一種服務(wù)器，包括存儲器和處理器。該存儲器用于存儲可執(zhí)行程序代碼，該處理器用于從存儲器中調(diào)用并運行該可執(zhí)行程序代碼，使得該設(shè)備執(zhí)行上述第一方面或第一方面任意一種可能的實現(xiàn)方式中的方法。

54、第四方面，提供了一種計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品包括：計算機程序代碼，當(dāng)該計算機程序代碼在計算機上運行時，使得該計算機執(zhí)行上述第一方面或第一方面任意一種可能的實現(xiàn)方式中的方法。

55、第五方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，該計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序代碼，當(dāng)該計算機程序代碼在計算機上運行時，使得該計算機執(zhí)行上述第一方面或第一方面任意一種可能的實現(xiàn)方式中的方法。

56、本發(fā)明具有如下有益效果：

57、本發(fā)明的基于計算機加密技術(shù)的基因數(shù)據(jù)有效防護方法，通過對待加密基因信息進行分析，實現(xiàn)了基因數(shù)據(jù)加密，解決了對基因數(shù)據(jù)進行加密的效果較差的技術(shù)問題，提高了對基因數(shù)據(jù)進行加密的效果。相較于直接為每個基因數(shù)據(jù)段填充隨機數(shù)，本發(fā)明在進行隨機數(shù)填充時，綜合考慮了待加密段與其之前待加密段之間的目標(biāo)相似度，以及之前待加密段添加的字節(jié)情況和其對應(yīng)的防護必要指標(biāo)，可以在一定程度上避免為相似的待加密段生成相似的隨機數(shù)段，從而可以提高對待加密基因信息進行加密的效果，進而可以提高基因數(shù)據(jù)防護的安全性。