本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)壓縮及加密
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)壓縮及加密的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
：隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代人們對數(shù)據(jù)挖掘的不斷深入，信息安全問題逐漸引起重視。特別對于企業(yè)，數(shù)據(jù)信息安全性保障有利于其在行業(yè)內(nèi)保持一定的競爭力。由于數(shù)據(jù)總線負(fù)載及網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，數(shù)據(jù)越大傳輸效率越低。為了提高數(shù)據(jù)上傳速率，迫切需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行打包壓縮處理，在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的前提下，減小數(shù)據(jù)儲存空間。目前的數(shù)據(jù)壓縮及加密手段大多基于IEEE754浮點(diǎn)數(shù)算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化，但這種算法無法滿足數(shù)據(jù)的不同精度要求及最大程度的壓縮。現(xiàn)有技術(shù)中，基于IEEE754浮點(diǎn)數(shù)算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化存在的不足體現(xiàn)在：這種算法無法滿足數(shù)據(jù)的不同精度要求及壓縮程度最大化。由于不同數(shù)據(jù)精度的要求差異，數(shù)據(jù)壓縮后字節(jié)數(shù)受限于最小精度，即精度要求越高，壓縮后字節(jié)數(shù)越大。因此，數(shù)據(jù)壓縮后精度要求低的字節(jié)會存在部分無效數(shù)據(jù)，從而降低了儲存空間利用率，導(dǎo)致數(shù)據(jù)壓縮程度不足。針對以上不足，本發(fā)明旨在滿足數(shù)據(jù)的最小精度要求，而且數(shù)據(jù)壓縮程度最大化。針對不同的數(shù)據(jù)精度要求，制定新的適合此類數(shù)據(jù)的壓縮算法，使得滿足最小精度的同時(shí)也能保證數(shù)據(jù)長度最小。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明公開了一種基于數(shù)據(jù)壓縮及加密的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方法，根據(jù)不同數(shù)據(jù)的精度要求，在數(shù)據(jù)發(fā)送之前進(jìn)行了壓縮及加密處理，制定了新的數(shù)據(jù)壓縮及加密算法，提高數(shù)據(jù)上傳速率及安全性，而在數(shù)據(jù)接收端對數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮和解密處理，從而保證了數(shù)據(jù)的完整性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于數(shù)據(jù)壓縮及加密的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟：車載端通過數(shù)據(jù)采集器來采集原始數(shù)據(jù)并將所采集的原始數(shù)據(jù)壓縮和加密，得到壓縮和加密后的數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)壓縮和加密過程具體包括：(11)將原始數(shù)據(jù)按照字節(jié)長度和精度要求分類類別進(jìn)行分類，；(12)對分類后的數(shù)據(jù)分別按照順序結(jié)構(gòu)排列規(guī)則，排列后轉(zhuǎn)換為字符串?dāng)?shù)組，并添加自定義語句起始標(biāo)識符“$GUA”符后打包成對應(yīng)的一幀完成的語句，包括第一類語句、第二類語句及第三類語句，第一類語句經(jīng)過8位精度的壓縮及加密處理得到壓縮和加密后的第一數(shù)據(jù)，第二類語句經(jīng)過12位精度的壓縮及加密處理得到壓縮和加密后的第二數(shù)據(jù)，第三類語句經(jīng)過28位精度的壓縮及加密處理得到壓縮和加密后的第三數(shù)據(jù)；3G網(wǎng)絡(luò)將壓縮和加密后的第一、第二和第三數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端；服務(wù)器端將接收到的壓縮和加密后的第一、第二和第三數(shù)據(jù)解壓縮和解密過程得到原始數(shù)據(jù)，解壓縮和解密過程為壓縮及加密的逆向過程。進(jìn)一步地，8位精度的壓縮及加密處理包括將第一類語句通過e+f·2-8計(jì)算得出第一數(shù)據(jù)，e為指數(shù)位，f為小數(shù)位。進(jìn)一步地，12位精度的壓縮及加密處理包括將第二類語句通過(-1)s·(e+f·2-12)計(jì)算得出第二數(shù)據(jù)，s為符號位，e為指數(shù)位，f為小數(shù)位。進(jìn)一步地，28位精度的壓縮及加密處理包括將第三類語句通過2e·(1+f·2-28)計(jì)算得出第三數(shù)據(jù)，e為指數(shù)位，f為小數(shù)位。進(jìn)一步地，原始數(shù)據(jù)包括輪胎胎溫胎壓、輪胎下沉量、汽車加速度、汽車溫濕度、數(shù)采控制器時(shí)間和汽車經(jīng)緯度。進(jìn)一步地，第一類數(shù)據(jù)包括汽車時(shí)間信息。進(jìn)一步地，第二類數(shù)據(jù)包括輪胎胎溫胎壓、輪胎下沉量、汽車加速度和汽車溫濕度。進(jìn)一步地，第三類數(shù)據(jù)包括汽車經(jīng)緯度。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：(1)在滿足數(shù)據(jù)最小精度的前提下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行充分壓縮，提高儲存空間利用率。(2)制定一套算法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，提高了數(shù)據(jù)傳輸安全性。(3)數(shù)據(jù)解密與加密過程是互逆的，保證了原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。具體實(shí)施方式汽車在行駛過程中，車載數(shù)據(jù)采集器對輪胎胎溫胎壓、輪胎下沉量、汽車加速度、汽車溫濕度、數(shù)采控制器時(shí)間信息和汽車經(jīng)緯度等原始數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。本發(fā)明根據(jù)不同數(shù)據(jù)的精度要求，在數(shù)據(jù)發(fā)送之前進(jìn)行了加密處理，制定了新的數(shù)據(jù)壓縮及加密算法，提高數(shù)據(jù)上傳速率及安全性，而在數(shù)據(jù)接收端對數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮和解密處理，從而保證了數(shù)據(jù)的完整性?；跀?shù)據(jù)壓縮及加密的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟：車載端通過數(shù)據(jù)采集器來采集原始數(shù)據(jù)并將所采集的原始數(shù)據(jù)壓縮和加密，得到壓縮和加密后的數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)壓縮和加密過程具體包括：將原始數(shù)據(jù)按照字節(jié)長度和精度要求分類類別進(jìn)行分類；對分類后的數(shù)據(jù)分別按照順序結(jié)構(gòu)排列規(guī)則，排列后轉(zhuǎn)換為字符串?dāng)?shù)組，并添加自定義語句起始標(biāo)識符“$GUA”符后打包成對應(yīng)的一幀完成的語句，包括第一類語句、第二類語句及第三類語句，第一類語句經(jīng)過8位精度的壓縮及加密處理得到壓縮和加密后的第一數(shù)據(jù)，第二類語句經(jīng)過12位精度的壓縮及加密處理得到壓縮和加密后的第二數(shù)據(jù)，第三類語句經(jīng)過28位精度的壓縮及加密處理得到壓縮和加密后的第三數(shù)據(jù)；3G網(wǎng)絡(luò)將壓縮和加密后的第一、第二和第三數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端；服務(wù)器端將接收到的壓縮和加密后的第一、第二和第三數(shù)據(jù)解壓縮和解密過程得到原始數(shù)據(jù)，解壓縮和解密過程為壓縮及加密的逆向過程。原始數(shù)據(jù)按照字節(jié)長度和精度要求分類類別進(jìn)行分類具體包括將數(shù)據(jù)分為整數(shù)部分和小數(shù)部分，不同數(shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)不同，精度要求低的數(shù)據(jù)如數(shù)采控制器時(shí)間信息等小數(shù)點(diǎn)后保留1位小數(shù)，胎溫胎壓，環(huán)境溫度、加速度信息等一般保留2位小數(shù)，有的數(shù)據(jù)如經(jīng)緯度數(shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)后要求精確到6位，根據(jù)不同數(shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)的差異，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分。原始數(shù)據(jù)包括輪胎胎溫胎壓、輪胎下沉量、汽車加速度、汽車溫濕度、數(shù)采控制器時(shí)間信息和汽車經(jīng)緯度，第一類數(shù)據(jù)包括汽車時(shí)間信息，第二類數(shù)據(jù)包括輪胎胎溫胎壓、輪胎下沉量、汽車加速度和汽車溫濕度，第三類數(shù)據(jù)包括汽車經(jīng)緯度。按照小數(shù)位精度要求可以將數(shù)據(jù)分為12位、28位和8位三種。下面分別對這三種精度制定了相應(yīng)的數(shù)據(jù)壓縮和加密及解密算法，如下表所示。不同精度要求的壓縮及加密按照小數(shù)位精度要求劃分，可以分為8位、12位和28位三種。其中，8位精度的壓縮及加密處理包括將第一類語句通過e+f·2-8計(jì)算得出第一數(shù)據(jù)，參數(shù)如表1所示。表18位精度的壓縮及加密的參數(shù)指數(shù)位小數(shù)位ef32bit8bit其中，12位精度的壓縮及加密處理包括將第二類語句通過(-1)s·(e+f·2-12)計(jì)算得出第二數(shù)據(jù)，參數(shù)如表2所示。表212位精度的壓縮及加密的參數(shù)符號位指數(shù)位小數(shù)位sef1bit11bit12bit如上式以100.375為例，符號位為正s＝0，指數(shù)位e即為100，相應(yīng)的11位二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)表示為00001100100，類似的小數(shù)位f＝(100.375-100)/2-12＝29+210表示為011000000000。因此，十進(jìn)制數(shù)100.375就轉(zhuǎn)換成了二進(jìn)制數(shù)，記為：000001100100011000000000。通過這種算法轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的加密處理，同時(shí)數(shù)據(jù)以二進(jìn)制存儲與讀取傳輸效率更高，也減小了數(shù)據(jù)長度，達(dá)到了數(shù)據(jù)壓縮的效果。相反的，數(shù)據(jù)的解密過程與加密過程是可逆的，依據(jù)同一種算法還原二進(jìn)制數(shù)即能得到原始的十進(jìn)制數(shù)。其中，28位精度的壓縮及加密處理包括將第三類語句通過2e·(1+f·2-28)計(jì)算得出第三數(shù)據(jù)，參數(shù)如表3所示。表328位精度的壓縮及加密的參數(shù)指數(shù)位尾數(shù)位ef4bit28bit車載端與服務(wù)器端進(jìn)行遠(yuǎn)程通信時(shí)，車載端的數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮、加密后通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器端，服務(wù)器端接受數(shù)據(jù)時(shí)經(jīng)過解密、解壓縮后得到原始采集的數(shù)據(jù)。這種算法使得服務(wù)器端上傳歷史數(shù)據(jù)時(shí)，大大提高了數(shù)據(jù)傳遞效率，比未壓縮時(shí)傳輸效率大大增加。對時(shí)間信息采用8位精度的加密算法，首先對字符串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)值，獲取其整數(shù)部分，根據(jù)其最大可能達(dá)到的時(shí)間位數(shù)，將其轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)表示，其次對其小數(shù)部分也轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制表示，為了達(dá)到預(yù)設(shè)精度，需要乘以一個系數(shù)，即2-8。對輪胎胎溫胎壓、輪胎下沉量、汽車加速度和汽車溫濕度采用12位精度的加密算法，與8位精度不同，這里數(shù)據(jù)增加一個符號位，用于判斷數(shù)據(jù)的正負(fù)，也分為整數(shù)和小數(shù)兩部分，分別取其二進(jìn)制數(shù)，并配合相應(yīng)的要求精度，乘以相應(yīng)系數(shù)。對經(jīng)緯度信息采用28位小數(shù)位精度算法，首先對其整數(shù)部分進(jìn)行判斷，能達(dá)到最小的指數(shù)位即為e的大小，剩余的尾數(shù)部分包含了整數(shù)部分和小數(shù)部分，用一個系數(shù)進(jìn)行相乘，保證數(shù)據(jù)精度。對以上這些信息按照一定的規(guī)則排列后轉(zhuǎn)換為字符串?dāng)?shù)組，添加相應(yīng)語句標(biāo)識符后打包成一幀完成的語句，再經(jīng)過加密壓縮處理后，通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器端。這樣數(shù)據(jù)就從原來的字符串壓縮為二進(jìn)制數(shù)，占用的空間由原來一秒2067個字節(jié)降低為一秒925個字節(jié)，字節(jié)減少，數(shù)據(jù)速率提高，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的壓縮及加密過程。服務(wù)器端接收數(shù)據(jù)時(shí)，對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，與加密方式相反，解密時(shí)首先對字符串轉(zhuǎn)化為數(shù)值，去除標(biāo)識符后再分別對這些二進(jìn)制數(shù)按照不同的算法轉(zhuǎn)換為不同的字符串，以“，”標(biāo)識符為分隔符將數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，參照加密算法指定的加密協(xié)議進(jìn)行運(yùn)算，逆向得到各個數(shù)據(jù)的加密參數(shù)，再將這些二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)，得到加密之前的原始數(shù)據(jù)，，即時(shí)間、經(jīng)緯度、輪胎胎溫胎壓、輪胎下沉量、汽車加速度和汽車溫濕度數(shù)據(jù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的解壓縮及解密過程。當(dāng)前第1頁1 2 3