技术领域
[0001] 本发明涉及数据处理领域，具体涉及一种类器官培养数据管理系统。
相关背景技术
[0002] 类器官培养是一种在体外培养条件下维持和生长人体组织或器官的方法。类器官培养数据可用作疾病研究、药物测试和开发、基础生物学研究等多方面，对于各大研究领域具有重要意义。因此对于类器官培养数据需要进行加密存储，以防止培养机密泄露。
[0003] 目前通常通过DNA加密算法对类器官培养数据进行加密，DNA加密算法的密钥为所选择的编码规则的序号，由于DNA编码仅8种不同的编码规则，导致DNA加密算法的密钥空间小，使得攻击者可通过暴力破解获取明文，安全性较低。
具体实施方式
[0013] 为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种类器官培养数据管理系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0014] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
[0015] 下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种类器官培养数据管理系统的具体方案。
[0016] 请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种类器官培养数据管理系统，该系统包括以下模块：类器官培养数据采集模块，用于采集类器官培养数据，将类器官培养数据转换为多组待编码数据。
[0017] 采集类器官培养数据，包括但不限于类器官培养过程中的数据、类器官结构数据、生物分子数据、影像数据等。采集方法具体为：通过在类器官培养箱内设置传感器，利用传感器采集类器官培养过程中的数据，包括类器官培养环境温度、类器官培养环境湿度等；由相关专业人员确定类器官结构数据，包括类器官的形态学结构、细胞组成构成，比如细胞的排列方式、层次结构、类器官内部的通道或腔体等信息；通过蛋白质组学、基因组学、代谢组学技术收集类器官中存在的生物分子，如蛋白质、基因表达、代谢产物等；在类器官培养箱内设置高倍相机，利用高倍相机拍摄类器官培养过程中的影像数据。
[0018] 需要说明的是，由于采集的类器官培养数据包含了多种数据类型，难以利用统一的方式进行加密存储，因此本实施例对类器官培养数据进行预处理，将类器官培养数据中的所有类型的数据转换为同一种数据类型，以便进行统一加密存储。
[0019] 具体的，将类器官培养数据转换为二进制形式，并将得到的所有二进制数据按照顺序拼接起来，得到待编码二进制序列。需要说明的是，当类器官培养数据的数据类型为十进制数字时，可直接将十进制数字转换为二进制；当数据类型为字符时，可先将字符编码为十进制数字之后再转换为二进制，对于编码方式不做限定，实施人员可根据实际实施情况设置编码方式，例如GB2312编码、Unicode编码等；当数据类型为图像时，可将图像的每个像素点对应的像素值转换为二进制形式，再将所有像素点对应的像素值的二进制形式按照顺序拼接成待编码二进制序列。
[0020] 需要说明的是，由于待编码二进制序列的长度非常长，为了便于后续加密，本实施例将待编码二进制序列划分为多组待编码数据。
[0021] 具体的，将待编码二进制序列的长度记为 ，将待编码数据每 位划分为一组，得到 组待编码数据，当最后一组待编码数据长度不足 时，在最后一组待编码数据之后补充0使其长度达到 ，其中 表示向上取整符号，表示预设长度，具体不做限定，实施人员可根据实际实施情况设置 的值，例如 。
[0022] 至此，实现了类器官培养数据的采集，获取了多组待编码数据。
[0023] 密钥设置模块，用于设置第一密钥，获取错位序列。
[0024] 需要说明的是，DNA加密算法通过将数据利用一种DNA编码规则转换为碱基，利用另一种DNA编码规则将得到的碱基转换为二进制数据来实现加密，本实施例旨在通过DNA加密算法对数据进行加密的同时增加密文的复杂性以及密钥空间，从而避免攻击者对密文进行暴力破解得到明文。
[0025] 在本实施例中，由于DNA加密共有8种编码规则，因此在 中随机选取两个整数，构成第一密钥，第一密钥用来选择DNA加密的编码规则，第一密钥中第一个数值用来选择将数据转换为碱基的编码规则，第一密钥中第二个数值用来选择将碱基转换为二进制数据的编码规则。
[0026] 可选的，随机设置长度为 的序列作为错位序列，错位序列中每个元素均为整数，且取值范围为 中的所有偶数，其中 表示待编码数据的组数，表示预设长度。
[0027] 优选的，随机设置第二密钥 ，其中， 表示初始值参数，取值范围为 ，表示分叉参数，取整范围为 ，表示迭代参数，为整数且取整范围为 。第二密钥用于利用混沌映射获取错位序列， 、、的取值范围均由混沌映射算法决定，为公知技术，在此不再详细赘述。根据第二密钥利用混沌映射的方法生成长度为 的混沌序列，混沌序列中每个元素在(0,1)之间，将混沌序列中后 个元素乘以 之后的结果向上取整，得到 个 范围内的整数，其中 表示向下取整，将此 个 范围内的整数分别乘以 ，将所得结果构成错位序列，则错位序列中元素的取值范围为 中的所有偶数。
需要说明的是，混沌映射算法得到的混沌序列为混乱无规律，使得得到的错位序列也为混乱无规律的，攻击者在未掌握第二密钥的情况下，无法猜测或暴力破解出错位序列。
[0028] 至此，获取了第一密钥以及错位序列。
[0029] 加密模块，用于根据第一密钥以及错位序列对待编码数据进行加密，获取类器官培养数据的密文。
[0030] 对每组待编码数据利用错位序列进行错位转换，具体的：获取当前待编码数据的组号，记为 ，将错位序列中第 个元素 作为当前待编码数据的错位值。截取当前待编码数据的第 个比特位之前的所有比特位，并将截取的比特位拼接到剩余的比特位之后，得到当前待编码数据的错位数据。例如当前待编码数据为11001101，错位值为2时，截取当前待编码数据的第3个比特位之前的所有比特位11，则剩余的比特位为001101，将截取的比特位11拼接在剩余的比特位001101之后，得到错位数据00110111。
[0031] 在DNA加密的8种编码规则中选择第一密钥中第一个数值对应的编码规则，作为第一编码规则，在DNA加密的8种编码规则中选择第一密钥中第二个数值对应的编码规则，作为第二编码规则。利用第一编码规则将当前待编码数据转换为一个碱基序列，记为第一碱基序列，利用第一编码规则将当前待编码数据的错位数据转换为一个碱基序列，记为第二碱基序列。对第一碱基序列与第二碱基序列进行运算，得到运算结果，对运算规则具体不做限定，实施人员可根据实际实施情况选择具体的运算规则，例如加运算、减运算、异或运算、同或运算等。
[0032] 第一碱基序列与第二碱基序列之间的运算结果为长度与第一碱基序列以及第二碱基序列相同的碱基序列，利用第二编码规则将运算结果转换为二进制形式，作为当前待编码数据的密文。
[0033] 将所有组待编码数据的密文拼接在一起作为类器官培养数据的密文。
[0034] 需要说明的是，本实施例对每组待编码数据采用不同的错位值进行错位转换，使得相同的待编码数据对应不同的错位数据，从而使得相同的待编码数据的加密结果不同，使得最终得到的类器官培养数据的密文破坏了明文中的数据规律，攻击者难以利用统计分析的手段获取明文。
[0035] 至此，实现了类器官培养数据的加密。
[0036] 存储模块，用于对类器官培养数据的密文进行存储。
[0037] 将类器官培养数据的密文存储在服务器中。
[0038] 获取每组待编码数据的哈希值，将每组待编码数据的哈希值与类器官培养数据的密文共同进行存储。
[0039] 至此，实现了类器官培养数据的存储。
[0040] 解密模块，用于对类器官培养数据的密文进行解密。
[0041] 当需要读取类器官培养数据时，对存储的类器官培养数据的密文进行解密，具体的：将类器官培养数据的密文划分为 组长度相同的二进制数据，将每组二进制数据分别作为一组待解密数据。
[0042] 对于当前待解密数据，获取当前待解密数据的组号，记为 ，将错位序列中第 个元素 作为当前待解密数据的错位值。
[0043] 在DNA加密的8种编码规则中选择第一密钥中第一个数值对应的编码规则，作为第一编码规则，在DNA加密的8种编码规则中选择第一密钥中第二个数值对应的编码规则，作为第二编码规则。利用第二编码规则将当前待解密数据转换为一个碱基序列，记为运算结果碱基序列。
[0044] 获取运算结果碱基序列中包含的碱基数，记为 。设置 个未知数，将此 个未知数构成第一碱基序列。截取第一碱基序列的第 个未知数之前的所有未知数，并将截取的未知数拼接到剩余的未知数之后，得到第二碱基序列。例如当错位值为 时，设置未知数 ，构成第一碱基序列 ，截取第一碱基序列的第 个未知数之前的所有未知数 ,剩余未知数 ，将截取的未知数 拼接到剩余的未知数
之后，得到第二碱基序列 。
[0045] 第一碱基序列与第二碱基序列的运算结果为运算结果碱基序列，根据运算结果碱基序列对第一碱基序列中的未知数进行求解，得到多个结果，对应多个第一碱基序列。利用第一编码规则将每个第一碱基序列分别转换为二进制形式，获取每个第一碱基序列对应的二进制形式的哈希值，并与服务器上存储的当前待编码数据的哈希值进行比对，将哈希值与服务器上存储的当前待编码数据的哈希值相同的第一碱基序列作为准确的第一碱基序列，将准确的第一碱基序列对应的二进制形式作为当前待解密数据的明文。
[0046] 需要说明的是，当不存在哈希值与服务器上存储的当前待编码数据的哈希值相同的第一碱基序列，则说明类器官培养数据的密文中当前待解码数据的部分遭到了篡改，类器官培养数据的密文已不可信。
[0047] 将所有组待解密数据的明文按照顺序拼接在一起得到待编码二进制序列，利用类器官培养数据获取模块中的编码方式对待编码二进制序列进行解码，将待编码二进制序列转换为类器官培养数据。
[0048] 至此，实现了类器官培养数据的解密。
[0049] 综上所述，本发明的系统包括类器官培养数据采集模块、密钥设置模块、加密模块、存储模块、解密模块，本发明通过设置错位序列，使得最终的加密结果依赖于错位序列的保密性，而错位序列中数值为随机的，导致错位序列对应的密钥空间大，攻击者难以利用暴力破解的方式获取错位序列；本发明对每组待编码数据采用不同的错位值进行错位转换，使得相同的待编码数据对应不同的错位数据，从而使得相同的待编码数据的加密结果不同，使得最终得到的类器官培养数据的密文破坏了明文中的数据规律，攻击者难以利用统计分析的手段获取明文。因此本发明密钥空间大，密文复杂，可抵抗暴力破解以及统计分析攻击。
[0050] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
