采用部分数据加密的编码器、解码器和方法技术

提供了对输入数据(D1)进行编码和加密以生成相应的编码和加密数据(E2)的方法。输入数据(D1)被编码以生成中间编码数据流。中间编码数据流包括至少一个关键数据流，关键数据流对于中间编码数据流的一个或多个其余数据流的后续解码是关键的和必要的。使用一个或多个加密算法对至少一个关键数据流进行加密，以生成至少一个中间加密数据流。随后，中间编码数据流的未加密部分与至少一个中间加密数据流被合并在一起以生成编码和加密数据(E2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用部分数据加密的编码器、解码器和方法
本公开涉及用于对输入数据(D1)进行编码和加密以生成相应的编码和加密数据(E2)的编码器以及对输入数据(D1)进行编码和加密以生成相应的编码和加密数据(E2)的相应方法。此外，本公开涉及用于对编码和加密数据(E2)进行解密和解码以生成相应的解密和解码数据(D3)的解码器以及对编码和加密数据(E2)进行解密和解码以生成相应的解密和解码数据(D3)的相应方法。此外，本公开涉及包括存储有计算机可读指令的非暂时性计算机可读存储介质的计算机程序产品，计算机可读指令可由包括处理硬件的计算装置执行以执行前述方法。另外，本公开涉及包括至少一个上述编码器和至少一个上述解码器的编解码器。
技术介绍
通常，术语“加密(encryption)”是指以这样的方式对消息或信息进行编码的过程，即，只有授权方可以读取消息或信息。处理加密的科学领域称为密码学。对信息进行加密在历史上早已有之，并且众所周知，每个加密算法具有其自身相关的弱点。密码分析是密码学的一个分支，用于发现加密算法的弱点。加密算法可以分为对称算法(即对称密钥算法)和非对称算法(即非对称密钥算法)。对称算法和非对称算法以使用和处理加密密钥的方式相互不同。对称加密算法使用共享公共密钥在发送端加密数据，并在相应的接收端解密加密数据。另一方面，非对称加密算法使用两个不同的密钥，其中一个密钥是用于加密数据的公钥，而另一个密钥是用于对加密数据进行解密的私钥。只有公钥在各方之间共享。此外，存在单向消息摘要函数(DigestFunction)，即散列函数(HashFunction)，其不是数据加密技术，因为它们表示的数据难以复原或无法复原。然而，单向消息摘要函数用于验证数据和密码的真实性，并且还用于生成用于加密算法的加密密钥。众所周知，数据加密是需要相当多的计算资源的高技术要求的操作。因此，为了节省计算资源并减少计算时间，经常使用不对称加密算法和对称加密算法的混合组合。这种组合提供足够强的保护，使得未授权的第三方解密在当前计算资源情况下不能实时地执行。这种类型的方法通常用在各种不同的数据传输协议中，例如，诸如安全套接层(SSL)/传输层安全(TLS)和安全壳(SSH)，以及在签名和加密电子邮件消息的应用中，例如，完美隐私(PGP)。已经确定的是：密码学，即加密和密码分析的科学研究，是一个不断发展的科学领域，其中，密码分析的方法试图找到加密算法的弱点。为此，必须能够最大程度地保护信息，但是相应地需要针对实现加密的计算资源的使用进行折衷。此外，可用的计算资源通常是有限的，尤其是在最大程度节省电池电量的移动装置中。此外，电子邮件应用通常能够对以下项目进行加密：(i)仅电子邮件消息，而不是电子邮件消息的电子邮件附件，或(ii)仅电子邮件消息的电子邮件附件，而不是电子邮件消息。这意味着包括电子邮件附件的整个电子邮件未被加密。然而，这种类型的操作的采用是基于使用场景或客户端软件之间的不兼容性，而不是作为可用于执行加密的适度处理能力的结果。在过去几年中，已经对图像和视频信息的部分加密进行了大量研究，主要是因为在互联网上的数据传输量逐年呈指数增长。常规地，“部分图像加密(PartialImageEncryption)”技术通常用于基于离散余弦变换(DCT)和小波的图像和视频编解码器。然而，该技术在速度方面效率较低，并且在可实现的保护程度方面较弱。在一种常规技术中，给定图像的像素值被加密。在另一种常规技术中，给定图像块中的像素的顺序通过加密来加扰。在另一种常规技术中，对DCT编码的非零AC系数进行加密。在另一种常规技术中，图像的细节，即亮度、颜色对比度等被加密，而图像中的图案的形状和轮廓被保持未加密并且对于人类观察者是可见的。然而，上述常规技术不能高效地工作，因为当前的现有技术使用这样的方法来对不固有地产生部分数据流的图像进行编码。因此，上述常规技术不能在不对速度和加密强度之间进行妥协的情况下，进行高效部分图像加密。
技术实现思路
本公开寻求提供用于对输入数据(D1)进行编码和加密以生成相应的编码和加密数据(E2)的改进的编码器。此外，本公开寻求提供用于对编码和加密数据(E2)进行解密和解码以生成相应的解密和解码数据(D3)的改进的解码器。在第一方面，本公开的实施方式提供了用于对输入数据(D1)进行编码和加密以生成相应的编码和加密数据(E2)的编码器，其中，该编码器包括用于处理输入数据(D1)的数据处理配置，其特征在于：(a)数据处理配置能够操作成对输入数据(D1)进行编码，从而生成多个中间编码数据流，其中，多个中间编码数据流包括至少一个关键数据流，至少一个关键数据流对于多个中间编码数据流的一个或多个其余数据流的后续解码是关键和必要的，其中，至少一个关键数据流仅表示多个中间编码数据流的一部分；(b)数据处理配置能够操作成使用一个或多个加密算法来对至少一个关键数据流进行加密，从而生成至少一个中间加密数据流；以及(c)数据处理配置能够操作成将多个中间编码数据流的未加密部分与至少一个中间加密数据流合并在一起以生成编码和加密数据(E2)。可选地，编码器的数据处理配置能够操作成对以下列述形式中的至少一种形式提供的输入数据(D1)进行编码和加密：一维数据、多维数据、文本数据、二进制数据、传感器数据、音频数据、图像数据、视频数据、编码数据，但不限于此。编码器的数据处理配置能够操作成对输入数据(D1)进行编码，从而生成多个中间编码数据流。可选地，为此目的，编码器的数据处理配置能够操作成采用多个分割操作和/或组合操作来将输入数据(D1)划分和/或组合成多个数据块和/或数据包。可选地，编码器的数据处理配置能够操作成对多个数据块和/或数据包执行统计分析和/或迭代分析，以确定指示相应数据块和/或数据包内的统计变化的多个参数。编码器的数据处理配置然后可选地能够操作成采用多个参数来选择待用于对多个数据块和/或数据包的信息进行编码，从而生成多个中间编码数据流的一个或多个编码方法。随后，编码器的数据处理配置能够操作成采用用于将多个数据块和/或数据包的信息编码成多个中间编码数据流的一个或多个编码方法。可选地，编码器的数据处理配置能够操作成采用一个或多个熵编码方法将多个数据块和/或数据包压缩成多个熵编码数据块和/或数据包，以包括在多个中间编码数据流中。这样的熵编码可选地在使用上述编码方法对一个或多个数据块和/或数据包进行编码之后执行。多个中间编码数据流包括至少一个关键数据流，该至少一个关键数据流对于多个中间编码数据流的一个或多个其余数据流的后续解码是关键的和必要的。可选地，该至少一个关键数据流包括指示以下各项中的至少一项的信息：(i)用于将输入数据(D1)划分和/或组合成多个数据块和/或数据包的多个分割操作和/或组合操作，(ii)用于对多个数据块和/或数据包的信息进行编码的一个或多个编码方法，(iii)用于对多个数据块和/或数据包进行熵编码的一个或多个熵编码方法，和/或(iv)该熵编码数据流中的多个熵编码数据块和/或数据包的长度；可选地，熵编码前的原始数据长度也可以用作待加密到至少一个关键数据流中的关键信息；和/或(v)该多个数据块和/或数据包在被熵编码之前的长度。因此，至少一个关键数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对输入数据(D1)进行编码和加密以生成相应的编码和加密数据(E2)的编码器(110)，其中，所述编码器(110)包括用于处理所述输入数据(D1)的数据处理配置，其特征在于：(a)所述数据处理配置能够操作成对所述输入数据(D1)进行编码，从而生成多个中间编码数据流，其中，所述多个中间编码数据流包括至少一个关键数据流，所述至少一个关键数据流对于所述多个中间编码数据流的一个或多个其余数据流的后续解码是关键和必要的，其中，所述至少一个关键数据流仅表示所述多个中间编码数据流的一部分；(b)所述数据处理配置能够操作成使用一个或多个加密算法来对所述至少一个关键数据流进行加密，从而生成至少一个中间加密数据流；以及(c)所述数据处理配置能够操作成将所述多个中间编码数据流的未加密部分与所述至少一个中间加密数据流合并在一起以生成所述编码和加密数据(E2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.19 GB 1416631.81.用于对输入数据(D1)进行编码和加密以生成相应的编码和加密数据(E2)的编码器(110)，其中，所述编码器(110)包括用于处理所述输入数据(D1)的数据处理配置，其特征在于：(a)所述数据处理配置能够操作成对所述输入数据(D1)进行编码，从而生成多个中间编码数据流，其中，所述多个中间编码数据流包括至少一个关键数据流，所述至少一个关键数据流对于所述多个中间编码数据流的一个或多个其余数据流的后续解码是关键和必要的，其中，所述至少一个关键数据流仅表示所述多个中间编码数据流的一部分；(b)所述数据处理配置能够操作成使用一个或多个加密算法来对所述至少一个关键数据流进行加密，从而生成至少一个中间加密数据流；以及(c)所述数据处理配置能够操作成将所述多个中间编码数据流的未加密部分与所述至少一个中间加密数据流合并在一起以生成所述编码和加密数据(E2)。2.如权利要求1所述的编码器(110)，其特征在于，所述至少一个关键数据流包括指示以下各项中的至少一项的信息：用于将所述输入数据(D1)划分和/或组合成多个数据块和/或数据包的多个分割操作和/或组合操作；用于对所述多个数据块和/或数据包的信息进行编码的一个或多个编码方法；用于将所述多个数据块和/或数据包熵编码为多个熵编码数据块和/或数据包的一个或多个熵编码方法；和/或熵编码数据流中的所述多个熵编码数据块和/或数据包的长度；和/或所述多个数据块和/或数据包在熵编码之前的长度。3.如权利要求2所述的编码器(110)，其特征在于，所述数据处理配置能够操作成执行对所述多个数据块和/或数据包的统计分析和/或迭代分析，以确定指示所述多个数据块和/或数据包中的相应的数据块和/或数据包内的统计变化的多个参数，以及其中，所述数据处理配置能够操作成采用所述多个参数来选择用于对所述多个数据块和/或数据包的信息进行编码以生成所述多个中间编码数据流的一个或多个编码方法。4.如权利要求1、2或3所述的编码器(110)，其特征在于，所述数据处理配置能够操作成处理以下列形式中的至少一种形式提供的输入数据(D1)：一维数据、多维数据、文本数据、二进制数据、传感器数据、音频数据、图像数据、视频数据、编码数据。5.如权利要求1、2、3或4所述的编码器(110)，其特征在于，所述数据处理配置能够操作成在对所述至少一个关键数据流进行加密之前将所述至少一个关键数据流压缩成至少一个压缩数据流。6.如权利要求5所述的编码器(110)，其特征在于，所述数据处理配置能够操作成计算所述至少一个压缩数据流的第一字节，所述第一字节描述用于压缩所述至少一个关键数据流的熵编码方法。7.如权利要求1至6中任一项所述的编码器(110)，其特征在于，所述数据处理配置能够操作成通过使用以下各项中的至少一项来限定加密：在加密数据流的开始处写入的新字节、在熵编码方法字节和/或熵编码方法字中的最高有效位、未加密数据流和加密数据流被包括在所述编码和加密数据(E2)中的顺序、标志位。8.通过编码器(110)对输入数据(D1)进行编码和加密以生成相应的编码和加密数据(E2)的方法，其中，所述编码器(110)包括用于处理所述输入数据(D1)的数据处理配置，其特征在于，所述方法包括：(a)操作所述数据处理配置以对所述输入数据(D1)进行编码，从而生成多个中间编码数据流，其中，所述多个中间编码数据流包括至少一个关键数据流，所述至少一个关键数据流对于所述多个中间编码数据流的一个或多个其余数据流的后续解码是关键和必要的，其中，所述至少一个关键数据流仅表示所述多个中间编码数据流的一部分；(b)操作所述数据处理配置以使用一个或多个加密算法来对所述至少一个关键数据流进行加密，从而生成至少一个中间加密数据流；以及(c)操作所述数据处理配置以将所述多个中间编码数据流的未加密部分与所述至少一个中间加密数据流合并在一起以生成所述编码和加密数据(E2)。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一个关键数据流包括指示以下各项中的至少一项的信息：用于将所述输入数据(D1)划分和/或组合成多个数据块和/或数据包的多个分割操作和/或组合操作；用于对所述多个数据块和/或数据包的信息进行编码的一个或多个编码方法；用于将所述多个数据块和/或数据包熵编码为多个熵编码数据块和/或数据包的一个或多个熵编码方法；和/或熵编码数据流中的所述多个熵编码数据块和/或数据包的长度；和/或所述多个数据块和/或数据包在熵编码之前的长度。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括：(d)操作所述数据处理配置以执行对所述多个数据块和/或数据包的统计分析和/或迭代分析，以确定指示所述多个数据块和/或数据包中的相应的数据块和/或数据包内的统计变化的多个参数；以及(e)操作所述数据处理配置以采用所述多个参数来选择用于对所述多个数据块和/或数据包的信息进行编码以生成所述多个中间编码数据流的一个或多个编码方法。11.如权利要求8、9或10所述的方法，其特征在于，所述方法包括操作所述数据处理配置以处理以下列形式中的至少一种形式提供的输入数据(D1)：一维数据、多维数据、文本数据、二进制数据、传感器数据、音频数据、图像数据、视频数据、编码数据。12.如权利要求8、9、10或11所述的方法，其特征在于，所述方法包括操作所述数据处理配置以在对所述至少一个关键数据流进行加密之前将所述至少一个关键数据流压缩成至少一个压缩数据流。13.如权利要求12所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·卡开宁，奥西·卡雷沃，
申请(专利权)人：古鲁洛吉克微系统公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI