用于微電腦的串行通訊數(shù)據(jù)的加密方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微機通訊領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于微電腦的串行通訊數(shù)據(jù)的加密 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著微電腦技術(shù)的普及，各類微型智能終端越來越多，終端間的數(shù)據(jù)傳輸多用串 行通訊，為防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被惡意截取、篡改、偽造就及為重要，為此各廠家均花費 大力來研發(fā)各類加密算法，以其達到數(shù)據(jù)保密傳輸?shù)哪康?。由于終端間的串行通訊多是依 托微機內(nèi)的硬件串行通訊模塊來完成的，其硬件結(jié)構(gòu)是公開的，最小通訊單元（1個數(shù)據(jù)字 節(jié))的格式也是公開和固定的(見圖1)，因此所有的加密方法只能通過軟件編制各類密鑰算 法來完成，而大型系統(tǒng)其密鑰算法非常復雜，需占用系統(tǒng)大量的資源和時間，對于各類測控 用的微型終端受硬件資源的限制，根本運算不了大型加密軟件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種用于微電腦的串行通訊數(shù)據(jù)的加密 方法，以實現(xiàn)用最小的資源完成微電腦的串行通訊加密功能的優(yōu)點。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種用于微電腦的串行通訊數(shù)據(jù)的加密方法，不使用微電腦內(nèi)的標準硬件串口模塊， 使用微電腦的數(shù)字I/O 口實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的加密接收和發(fā)送； 具體包括： 將現(xiàn)有的字節(jié)長度為7~8位的標準字節(jié)長度修改為η位，η為自然數(shù)； 對傳輸?shù)淖止?jié)采用加密方式重新編輯； 所述加密方式為： 將字節(jié)的標志信息從新定義，使得標準串口無法識別； 或\和改變字節(jié)標志信息的電平和作用及字節(jié)長度，使得標準串口無法識別； 或\和將微電腦的發(fā)送幀和接收幀分成多個短幀交替發(fā)送和接收，并將密鑰隱藏在發(fā) 送短幀中，接收端將每個短幀的數(shù)據(jù)按不同的密鑰加密后發(fā)送。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果： 本發(fā)明的技術(shù)方案，不使用微電腦內(nèi)的標準硬件串口模塊，用微電腦數(shù)字I/O 口完成 串行通訊的所有功能，因不受標準串口通訊規(guī)程的限制，通過自定義通訊規(guī)程，對密鑰進行 簡單處理等方法，達到微型終端數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)哪康摹崿F(xiàn)用最小的資源完成微電腦的串 行通訊加密功能的優(yōu)點。
[0006] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0007] 圖1為現(xiàn)有的標準串行通訊規(guī)程示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例所述的加密串行通訊規(guī)程示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例所述的幀數(shù)據(jù)分段加密傳輸示意圖。
【具體實施方式】
[0008] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0009] -種用于微電腦的串行通訊數(shù)據(jù)的加密方法，不使用微電腦內(nèi)的標準硬件串口模 塊，使用微電腦的數(shù)字I/O 口實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的加密接收和發(fā)送； 具體包括： 將現(xiàn)有的字節(jié)長度為7~8位的標準字節(jié)長度修改為η位，η為自然數(shù)； 對傳輸?shù)淖止?jié)采用加密方式重新編輯； 所述加密方式為： 將字節(jié)的標志信息從新定義，使得標準串口無法識別； 或\和改變字節(jié)標志信息的電平和作用及字節(jié)長度，使得標準串口無法識別； 或\和將微電腦的發(fā)送幀和接收幀分成多個短幀交替發(fā)送和接收，并將密鑰隱藏在發(fā) 送短幀中，接收端將每個短幀的數(shù)據(jù)按不同的密鑰加密后發(fā)送。
[0010] 以上幾種加密方式可以單獨使用其中一種，也可以選擇幾種組合使用。
[0011] 每字節(jié)的長度可依密鑰的不同在1~11位間變化傳輸，η為自然數(shù)，實現(xiàn)字節(jié)長度滾 動加密。如圖2所示。
[0012] 將字節(jié)的標志信息從新定義具體為： (1)起始位、奇偶校驗位、停止位等標志信息全部從新定義。
[0013] ⑵起始位、停止位等標志信息的電平和作用及字節(jié)長度依密鑰的不同隨時改 變。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)方案不用微機內(nèi)現(xiàn)有的標準硬件串行通訊模塊，而使用微機數(shù)字1/ 〇 口來完成串行通訊的所有工作，這樣就可不受標準串口硬件格式的限制，將每字節(jié)的數(shù)據(jù) 長度由標準的7~8位為改為η位，η為自然數(shù)，起始位、奇偶校驗位、停止位等標志信息全部 從新定義，讓標準串口無法識別，從而達到加密的目的。
[0015] 而每字節(jié)的長度可依密鑰的不同在1~11位間變化傳輸，η為自然數(shù)，實現(xiàn)長度滾動 加密，解密難度就更難。
[0016] 將發(fā)送幀和接收幀分成多個短幀交替發(fā)送和接收，密鑰隱藏在發(fā)送短幀中，接收 端將每個短幀數(shù)據(jù)按不同的密鑰加密后發(fā)送，實現(xiàn)一幀數(shù)據(jù)有多種不同的加密算法，進一 步提尚破解難度。如圖3所不。
[0017] 自定義通訊規(guī)程，將起始位、停止位等標志信息的電平和作用及字節(jié)長度依密鑰 的不同隨時改變，讓邏輯分析儀難以找出其規(guī)律，從而達到加密的目的。
[0018] 下文基于數(shù)字傳感器對本發(fā)明技術(shù)方案進行具體說明，數(shù)字傳感器是一種帶檢測 功能的智能終端，它安裝在檢測現(xiàn)場，儀表為操控終端，它安放在控制室，中間通過串行通 訊線相連，儀表將操控指令發(fā)給數(shù)字傳感器，數(shù)字傳感器將檢測結(jié)果返回儀表，為防止測量 結(jié)果在通訊過程中被惡意盜取和篡改，數(shù)據(jù)需要加密傳輸。由于二邊均為單片微機，內(nèi)存和 速度有限，復雜的加密算法無法完成，只能做簡單的加密算法，而常規(guī)的破解系統(tǒng)都是以標 準串口模塊為基礎(chǔ)，或者用邏輯分析儀，找出數(shù)據(jù)的傳輸規(guī)律來破解加密數(shù)據(jù)。為此采用避 開標準串口硬件及其通訊規(guī)程的辦法，自定義通訊規(guī)程，只要數(shù)字傳感器與儀表的通訊規(guī) 程(密鑰）一樣，二邊的通訊就沒問題，標準硬件串口也讀不對數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)就無法被竊取。具 體方法如下： 標準串口的等待信號為1電平，起始位為O電平，停止位為1電平，字節(jié)長度固定為7 位或8位。串口硬件模塊會依這些標志信息將字節(jié)數(shù)據(jù)識別出來。
[0019] 為使標準硬件串口無法識別，本發(fā)明技術(shù)方案將標志信息改為：等待信號為0電 平，起始位為1電平，字節(jié)長度改為η位，η為自然數(shù)，具體的η可為2~16位。并且其長度 依密鑰滾動變化：如按密鑰1的排列： 第一字節(jié)長度為2位，第二字節(jié)長度為6位，第三字節(jié)長度為13位……， 密鑰2的排列： 第一字節(jié)長度為5位，第二字節(jié)長度為9位，第三字節(jié)長度為16位……， 現(xiàn)有的硬件串口模塊只能識別字節(jié)長度為7、8位的數(shù)據(jù)，且長度必須固定，對于超過8 位或變長度的字節(jié)是無法識別，從而達到加密傳輸?shù)哪康摹?br>[0020] 字節(jié)長度依密鑰而滾動變化，即使用邏輯分析儀都難找出規(guī)律，增加破譯難度。
[0021] 一般串行數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收都是按幀來處理的，比如一幀30字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中有 幀起始標志、幀結(jié)束標志、幀校驗數(shù)據(jù)等，一般一幀數(shù)據(jù)按一個加密算法(密鑰）加密，整幀 發(fā)送，其規(guī)律較容易找出（易破譯)。
[0022] 為提高破譯難度，將一幀長數(shù)據(jù)分成η段短數(shù)據(jù)來加密，每一段的加密算法(密鑰） 均不相同。在發(fā)送和接收時將常規(guī)的發(fā)送完一幀再接收一幀的做法改為將發(fā)送和接收幀拆 為η段，交替發(fā)送和接收，將密鑰隱藏在各發(fā)送段中，接收方隨時按新密鑰重新加密處理下 一發(fā)送段的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)一幀數(shù)據(jù)有多種不同的加密方法，進一步提高了破譯難度。
[0023] 如主機要接收一幀30字節(jié)的數(shù)據(jù)，可將其分成3個10字節(jié)的短數(shù)據(jù)段來接收，主 機先給分機發(fā)數(shù)據(jù)段Α，在A段數(shù)據(jù)里告訴分機按密鑰1加密前10個字節(jié)；分機接收完A字 段后按密鑰1加密前10個字節(jié)后將數(shù)據(jù)發(fā)給主機，主機收完后再給分機發(fā)數(shù)據(jù)段Β，在B段 數(shù)據(jù)里告訴分機按密鑰3加密中間10個字節(jié)；分機接收完B字段后按密鑰3加密中間10 個字節(jié)后將數(shù)據(jù)發(fā)給主機，主機收完后再給分機發(fā)數(shù)據(jù)段C……，完成分段加密的目的。因 每一段的密鑰都是隨機變的，破譯就更難。
[0024] 最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可 以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種用于微電腦的串行通訊數(shù)據(jù)的加密方法，其特征在于，不使用微電腦內(nèi)的標準 硬件串口模塊，使用微電腦的數(shù)字I/O口實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的加密接收和發(fā)送； 具體包括： 將現(xiàn)有的字節(jié)長度為7~8位的標準字節(jié)長度修改為n位，n為自然數(shù)； 對傳輸?shù)淖止?jié)采用加密方式重新編輯； 所述加密方式包括： 將字節(jié)的標志信息從新定義，使得標準串口無法識別； 或\和改變字節(jié)標志信息的電平和作用及字節(jié)長度，使得標準串口無法識別； 或\和將微電腦的發(fā)送幀和接收幀分成多個短幀交替發(fā)送和接收，并將密鑰隱藏在發(fā) 送短幀中，接收端將每個短幀的數(shù)據(jù)按不同的密鑰加密后發(fā)送。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于微電腦的串行通訊數(shù)據(jù)的加密方法，不使用微電腦內(nèi)的標準硬件串口模塊，使用微電腦的數(shù)字I/O口實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的加密接收和發(fā)送；具體包括：將現(xiàn)有的字節(jié)長度為7~8位的標準字節(jié)長度修改為n位，n為自然數(shù)；對傳輸?shù)淖止?jié)采用加密方式重新編輯；所述加密方式包括，將字節(jié)的標志信息從新定義，使得標準串口無法識別；或\和改變字節(jié)標志信息的電平和作用及字節(jié)長度，使得標準串口無法識別；或\和將微電腦的發(fā)送幀和接收幀分成多個短幀交替發(fā)送和接收，并將密鑰隱藏在發(fā)送短幀中，接收端將每個短幀的數(shù)據(jù)按不同的密鑰加密后發(fā)送。實現(xiàn)用最小的資源完成微電腦的串行通訊加密功能的優(yōu)點。
【IPC分類】H04L9-06
【公開號】CN104796249
【申請?zhí)枴緾N201510121351
【發(fā)明人】譚旗
【申請人】譚旗
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月19日