一种基于数据加密的通讯数据传输方法与流程

本发明涉及数据加密，尤其涉及一种基于数据加密的通讯数据传输方法。

背景技术：

1、随着网络通信、物联网终端、云端业务系统和移动应用平台的快速发展，通讯数据在终端设备、服务器、边缘节点和业务平台之间频繁传输，传输内容涉及身份认证数据、业务指令数据、载荷数据、时间戳数据和校验数据。现有通讯数据传输方法通常采用对称加密、公钥密钥协商、完整性校验和传输协议保护相结合的方式完成数据安全传输，发送端在传输前对通讯数据进行加密封装，接收端在接收后执行解密和校验，以保证通讯数据在公开链路或非可信链路中的保密性和完整性。部分方法进一步引入会话密钥、动态令牌、数字签名或传输反馈机制，对通讯双方身份、传输内容和异常状态进行管理，从而降低通讯数据被截获、篡改、伪造和重放的风险。

2、现有基于数据加密的通讯数据传输方法仍存在不足。传统方法多以整包通讯数据为处理对象，通常在一次会话中使用统一会话密钥或固定派生规则完成加密，缺少面向通讯数据片段、会话轮次、链路状态和反馈状态的细粒度关联建模。当密文片段出现乱序发送、延迟到达、重复传输或跨任务残留时，现有方法通常依赖接收端校验和重传处理，难以在传输前对密文片段的发送顺序、时间窗口和索引关联状态进行统一调度，也难以表达片段发送、片段接收、确认反馈和重传反馈之间的因果关系。现有技术还缺少对待核验片段传播邻域和跨任务残留片段状态的处理，容易造成异常片段影响正常片段的传输判断，使接收端在解密、重组和反馈更新过程中出现密钥对应关系不清、片段重组依据不足和反馈更新滞后的问题。

3、因此，如何提供一种基于数据加密的通讯数据传输方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种基于数据加密的通讯数据传输方法，本发明利用标准化通讯片段处理、密文传输异构图构建、改进mh-net多视图异构图网络、ml-kem算法密钥封装、片段路径密钥派生处理、乱序片段密钥回填处理以及接收端校验重组反馈技术，详细描述了通讯数据在发送端进行字段标记、片段划分、密文片段调度、片段密钥生成、逐片段加密、调度发送以及在接收端执行密钥恢复、校验解密和片段重组的实现过程，实现了通讯数据在多会话、多链路和乱序传输场景下的安全加密传输，相比传统整包固定密钥加密传输方式，本发明具备片段密钥派生精细化、密文片段调度关系清晰、乱序片段密钥匹配准确、异常片段传播干扰少以及传输反馈更新及时的优点。

2、根据本发明实施例的一种基于数据加密的通讯数据传输方法，包括：

3、采集通讯基础数据，对通讯基础数据执行预处理、字段标记和片段划分，生成标准化通讯片段数据集；

4、根据标准化通讯片段数据集提取片段关联关系、会话轮次关系、链路传输关系和反馈状态关系，将各类关系映射为图结构，构建密文传输异构图；

5、构建改进mh-net多视图异构图网络，对密文传输异构图进行多视图关系编码，基于会话轮次因果链重构层建立片段发送、片段接收、确认反馈和重传反馈之间的因果链，通过密文片段可信邻域收缩层收缩待核验片段传播邻域，并采用任务边界状态回收层回收跨任务残留片段状态，输出密文片段传输状态包；

6、根据密文片段传输状态包确定通讯数据片段的发送顺序、传输时间窗口和索引关联状态，生成密文片段调度包；

7、基于ml-kem算法执行密钥封装，生成会话共享密钥和密钥封装数据，并结合密文片段调度包，通过片段路径密钥派生处理和乱序片段密钥回填处理生成密钥封装加密包；

8、根据密钥封装加密包确定待加密片段序列和片段发送顺序，对待加密片段序列执行逐片段加密和完整性标识绑定，并按片段发送顺序发送绑定后的密文片段，生成密文传输包；

9、接收端根据密文传输包执行密钥恢复、校验解密和片段重组，生成恢复通讯数据和传输反馈记录，更新密文传输异构图、改进mh-net多视图异构图网络参数和ml-kem算法的密钥派生参数。

10、可选的，所述生成标准化通讯片段数据集，包括：

11、采集通讯基础数据，通讯基础数据包括待传输通讯数据、发送端身份标识、接收端身份标识、会话轮次记录、链路状态记录和历史反馈记录；

12、对通讯基础数据执行格式统一、无效记录剔除、重复记录删除和时间戳对齐处理，生成标准化通讯基础数据；

13、对标准化通讯基础数据中的待传输通讯数据执行字段解析，按照字段位置和字段类型生成字段标记，字段标记包括身份字段标记、业务字段标记、载荷字段标记、时间字段标记和校验字段标记；

14、按照字段标记、数据长度和会话轮次记录对待传输通讯数据执行片段划分，为每个通讯数据片段配置通讯数据包标识、片段序号、字段标记、会话轮次标识、链路标识和反馈状态标识，生成通讯数据片段序列；

15、将通讯数据片段序列与发送端身份标识、接收端身份标识、链路状态记录和历史反馈记录进行关联，生成标准化通讯片段数据集。

16、可选的，所述构建密文传输异构图，包括：

17、对标准化通讯片段数据集按通讯数据包标识、片段序号、字段标记、会话轮次标识、链路标识和反馈状态标识进行整理，生成片段索引记录集合；

18、根据片段索引记录集合中的片段序号连续关系、字段标记归属关系和同一通讯数据包内片段前后关系，生成片段关联关系；

19、根据片段索引记录集合中的会话轮次标识、发送端身份标识、接收端身份标识、确认反馈顺序和重传标识，生成会话轮次关系；

20、根据片段索引记录集合中关联的链路状态记录提取链路标识、发送时间戳、接收时间戳和片段到达状态，生成链路传输关系，生成链路传输关系；

21、根据片段索引记录集合中的历史反馈记录、校验状态、缺失状态、重复状态和重传状态，生成反馈状态关系；

22、将通讯数据片段、会话轮次、传输链路和反馈状态映射为图节点，将各类关系映射为图边，并写入字段标记、链路状态记录和反馈状态标识，构建密文传输异构图。

23、可选的，所述输出密文片段传输状态包，包括：

24、构建改进mh-net多视图异构图网络，改进mh-net多视图异构图网络包括会话轮次因果链重构层、密文片段可信邻域收缩层和任务边界状态回收层；

25、会话轮次因果链重构层接收密文传输异构图中的各类关系，按会话轮次标识排列片段发送节点、片段接收节点、确认反馈节点和重传反馈节点，建立发送—接收关系、接收—确认关系、校验失败—重传关系和确认反馈—下一轮发送关系，生成会话轮次因果链和片段因果状态表示；

26、密文片段可信邻域收缩层基于会话轮次因果链和片段因果状态表示，对密文传输异构图中的相邻片段节点进行邻域划分，将会话轮次一致、链路标识一致、反馈状态匹配的相邻片段节点划入可信片段邻域，将会话轮次不一致、反馈状态缺失或者链路标识不匹配的相邻片段节点划入待核验片段邻域，并收缩待核验片段邻域的传播范围，生成可信邻域片段图；

27、任务边界状态回收层基于可信邻域片段图、会话轮次因果链和反馈状态关系，标记当前通讯任务的开始片段、结束片段、重传终止片段和跨任务残留片段，对跨任务残留片段状态执行回收处理，生成任务边界回收图，并根据任务边界回收图生成密文片段传输状态包；

28、对改进mh-net多视图异构图网络进行训练，采用会话轮次因果链重构误差、可信邻域划分误差、任务边界状态回收误差和密文片段传输状态预测误差组合作为联合优化目标，持续优化各层网络参数，当连续5轮训练中的联合损失值变化幅度均小于0.001时，确定改进mh-net多视图异构图网络完成收敛训练。

29、可选的，所述生成密文片段调度包，包括：

30、对密文片段传输状态包中的密文片段传输状态表示按照会话轮次标识、通讯数据包标识和片段序号进行整理，生成调度候选片段序列；

31、根据调度候选片段序列中的片段因果状态、可信邻域标识、任务边界回收标识和链路传输状态，确定各通讯数据片段的调度状态，调度状态包括发送状态、延后状态、重传状态和剥离状态；

32、将调度状态为剥离状态的通讯数据片段从调度候选片段序列中移除，对剩余通讯数据片段按照会话轮次标识、片段因果顺序和链路传输状态进行排序，生成待加密片段序列；

33、根据待加密片段序列中的片段因果顺序、链路传输状态和传输时间窗口，生成片段发送顺序表，并配置发送轮次标识和发送时间窗口标识；

34、根据片段序号、发送轮次标识、发送时间窗口标识和接收端重组位置，生成乱序映射表和索引关联表；

35、将待加密片段序列、片段发送顺序表、乱序映射表和索引关联表进行关联，生成密文片段调度包。

36、可选的，所述生成密钥封装加密包，包括：

37、接收端生成ml-kem封装公钥和ml-kem解封装私钥，并将ml-kem封装公钥发送至发送端；

38、发送端基于ml-kem封装公钥执行密钥封装，生成会话共享密钥和密钥封装数据，并与密文片段调度包关联，建立ml-kem算法的会话密钥派生扩展记录；

39、根据密文片段调度包中的待加密片段序列、片段发送顺序表、乱序映射表和索引关联表，生成包括会话轮次标识、片段序号、字段标记、链路标识、发送时间窗口标识和索引关联标识的片段路径记录；

40、在会话密钥派生扩展记录中，对会话共享密钥和片段路径记录执行片段路径密钥派生处理，生成初始片段密钥序列；

41、在会话密钥派生扩展记录中，根据片段发送顺序表和乱序映射表，对初始片段密钥序列执行乱序片段密钥回填处理，生成回填片段密钥序列；

42、将密钥封装数据、待加密片段序列、片段发送顺序表、片段路径记录、回填片段密钥序列和索引关联表进行绑定，生成密钥封装加密包。

43、可选的，所述生成密文传输包，包括：

44、根据密钥封装加密包中的待加密片段序列、片段发送顺序表、回填片段密钥序列和索引关联表，确定片段加密密钥对应关系和片段发送顺序；

45、按照片段加密密钥对应关系，将待加密片段序列中的每个通讯数据片段与对应回填片段密钥进行匹配，生成片段加密任务表；

46、依据片段加密任务表对每个通讯数据片段执行逐片段加密，生成密文片段集合；

47、根据密文片段集合中的密文片段、片段序号、发送时间窗口标识和索引关联标识生成完整性标识，并将完整性标识绑定至对应密文片段，生成绑定后密文片段集合；

48、按照片段发送顺序发送绑定后密文片段集合，并关联密钥封装数据、片段路径记录、索引关联表和发送记录，生成密文传输包。

49、可选的，所述生成恢复通讯数据和传输反馈记录并执行反馈更新，包括：

50、接收端对密文传输包进行解析，得到绑定后密文片段集合、密钥封装数据、片段路径记录、索引关联表和发送记录；

51、接收端基于ml-kem解封装私钥对密钥封装数据执行解封装，恢复会话共享密钥，并根据会话共享密钥、片段路径记录、索引关联表和发送记录生成片段解密密钥序列；

52、根据绑定后密文片段集合中的完整性标识执行完整性校验，将校验通过的密文片段写入待解密片段集合，将校验失败的密文片段写入传输反馈记录；

53、按照片段解密密钥序列对待解密片段集合执行逐片段解密，并根据索引关联表和发送记录对解密后的通讯数据片段执行排序和片段重组，生成恢复通讯数据；

54、根据传输反馈记录中的校验失败记录、片段缺失记录、重传记录和重组状态记录，更新密文传输异构图、改进mh-net多视图异构图网络参数和ml-kem算法密钥派生参数。

55、本发明的有益效果是：

56、本发明提出的一种基于数据加密的通讯数据传输方法，通过对通讯基础数据执行预处理、字段标记和片段划分，形成标准化通讯片段数据集，并进一步构建密文传输异构图，使通讯数据不再以整包形式进行单一加密传输，而是按照片段关联关系、会话轮次关系、链路传输关系和反馈状态关系进行结构化建模。相比传统整包加密方式，本发明能够更准确地描述通讯数据片段在多会话、多链路和多反馈状态下的传输关系，为后续密文片段调度、片段密钥派生和接收端片段重组提供清晰的数据基础，降低因片段乱序、链路异常和反馈状态不一致导致的传输处理错误。

57、本发明通过构建包括会话轮次因果链重构层、密文片段可信邻域收缩层和任务边界状态回收层的改进mh-net多视图异构图网络，对密文传输异构图进行多视图关系编码，能够建立片段发送、片段接收、确认反馈和重传反馈之间的因果链，并对待核验片段传播邻域以及跨任务残留片段状态进行处理。通过上述结构，密文片段传输状态包能够更准确地反映通讯数据片段的发送顺序、传输时间窗口和索引关联状态，减少异常片段、残留片段和错误反馈对正常片段调度的干扰，提高密文片段调度过程的稳定性和可靠性。

58、本发明通过ml-kem算法执行密钥封装，结合片段路径密钥派生处理和乱序片段密钥回填处理生成密钥封装加密包，使片段密钥不再仅依赖统一会话密钥或固定片段序号，而是与密文片段调度包、片段路径记录、乱序映射关系和索引关联状态相结合。发送端能够对待加密片段序列执行逐片段加密和完整性标识绑定，接收端能够根据密文传输包完成密钥恢复、校验解密和片段重组，并通过传输反馈记录更新密文传输异构图、改进mh-net多视图异构图网络参数和ml-kem算法的密钥派生参数。由此提高通讯数据在乱序传输、片段重传、链路波动和异常反馈条件下的保密性、完整性、抗篡改能力和恢复准确性。