[发明专利]一种高效数据压缩加密系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机信息安全领域，具体涉及一种高效数据压缩加密系统。

背景技术

随着互联网技术、云计算技术的发展，越来越多的数据需要存储和传输，而这些海量数据的存储和传输成本都非常高，同时在传输时还面临数据被窃取的风险，为了缓解这个问题，通常在数据进行存储和传输前会对数据进行压缩加密处理，经过压缩后的数据不但可以大幅度提高磁盘的有效容量，降低互联网数据中心的成本，同时保证了压缩数据的安全性。

根据现今的密码分析学知识，ECC加密算法被公认是目前已知的公钥密码体制中每bit提供加密强度最高的一种，这就意味着越小的密钥尺寸能产生等价的安全性。与传统的RSA加密算法相比，ECC具有安全性更高、计算量小、处理速度快、寸储空间占用少、带宽要求低等优点。所以在考虑如何压缩后数据传输的安全性问题上，选用了ECC加密算法。

当前，压缩技术可以简单的分为有损压缩和无损压缩，有损压缩多用于视频、音频等领域，无损压缩则具有通用性，可以运用到各个领域。无损压缩是指压缩后的数据进行重构，重构后的数据与原来的数据完全相同。经调研发现，典型的无损压缩算法有LZ77压缩算法、Huffman编码、算术编码等等。Gzip压缩原理则同时应用了LZ77压缩算法和Huffman编码。经过研究发现，由于软件串行执行的特点，Gzip压缩算法的优越性很难发挥出来，因此，有针对性的设计出一种高效数据加密硬件系统可以很好的解决这个问题，为Gzip算法如何在大数据处理环境中兼顾压缩效率和数据安全的问题提供解决方案。

发明内容

本发明针对上述技术问题提出了一种高效数据压缩加密系统。本发明将高效数据压缩与ECC加密算法有机结合起来，可以根据实际情况选择不同的压缩及加密方法来实现数据的压缩与保护，能够应对复杂场合下对大数据的压缩及加密需求。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种高效硬件数据加密系统，包括数据输入控制模块、数据缓存模块、压缩加密模块以及数据输出控制模块，所述数据输入控制模块输入数据以及控制信号，并存储在数据缓存模块中，其特征在于：所述压缩加密模块包括压缩方式控制模块、通用Gzip压缩模块、专用Gzip压缩模块、加密模块以及专用Gzip压缩加密模块；

所述压缩方式控制模块从数据缓存模块中读取数据以及控制信号，根据控制信号确定压缩及加密方式并将数据传输给相应的压缩及加密模块；

所述通用Gzip压缩模块接收压缩方式控制模块传输过来的数据，对数据进行通用Gzip压缩后，根据压缩方式控制模块选择的压缩及加密方式输出至加密模块或者数据输出控制模块；

所述专用Gzip压缩模块对通用Gzip压缩模块中的LZ77匹配压缩模块采用3个32k的blockram构成字典，将文件连续读入压缩核，设置了12次或16次回溯次数；所述专用Gzip压缩模块接收压缩方式控制模块传输过来的数据，对数据进行专用Gzip压缩后，输出至加密模块；

所述专用Gzip压缩加密模块，将专用Gzip压缩算法和加密算法进行整合，对压缩方式控制模块传输过来的数据进行专用Gzip压缩，在压缩过程中将敏感数据输出至加密模块并取回加密后的数据；

所述加密模块，用于对压缩后的数据采用加密算法进行加密，将不同压缩模块传输过来的数据进行加密后输出至数据输出控制模块。

所述数据缓存模块，包括3个随机存取存储器(RAM)，每个随机存取存储器的宽度为8字节(Byte)，用于缓存接口传输过来的特定长度的数据同时为压缩模块提供待压缩数据源。

所述压缩方式控制模块，根据输入的控制信号在多种压缩及加密模式之间进行选择，包括通用Gzip压缩无加密模式、通用Gzip压缩松耦合加密模式、专用Gzip压缩松耦合加密模式和专用Gzip压缩紧耦合加密模式。

所述通用Gzip压缩模块包括匹配预处理模块、LZ77匹配压缩模块和Huffman编码模块；匹配预处理模块的控制信号和数据总线与压缩方式控制模块相连，LZ77匹配压缩模块的控制信号和数据总线与匹配预处理模块相连，Huffman编码模块的控制信号和数据总线与LZ77匹配压缩模块相连；

所述匹配预处理模块根据所述数据缓存模块提供的数据来计算哈希值，并将哈希值和匹配后的结果提供给所述LZ77匹配压缩模块；

所述LZ77匹配压缩模块根据哈希值判断是否匹配，并对待压缩的数据采用LZ77方法进行压缩后提供给Huffman编码模块；