(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211495804.4 (22)申请日 2022.11.28 (71)申请人 北京思众电子科技有限公司 地址 100000 北京市大兴区经济技 术开发 区荣华南路15号院7号楼6层6 02室 (72)发明人 艾亮东　 (74)专利代理 机构 郑州芝麻知识产权代理事务 所(普通合伙) 41173 专利代理师 王林娜 (51)Int.Cl. G06F 21/60(2013.01) (54)发明名称 一种MCU单片机操作系统的数据加密方法 (57)摘要 本发明涉及数据处理技术领域， 具体涉及一 种MCU单片机操作系统的数据加密方法， 包括： 对 字母矩阵进行分块， 根据每个分块字母矩阵中每 种字母的频率获取第二候选字母与第一字母组 合， 进一步得到总游程性以及总频数较大性， 根 据总游程性预计总频数较大性进行大游程乱序 以及小游程乱序， 获取字母数字映射表； 根据字 母数字映射表以及每个字母的可替换字母序列 对分块字母矩阵中每个字母进行链式加密。 本发 明的密文间的无序性大， 破解难度大， 加密方法 简单， 计算 量小， 保证程序代码存 储的安全性。 权利要求书2页 说明书12页 附图2页 CN 115544551 A 2022.12.30 CN 115544551 A 1.一种MCU单片机操作系统的数据加密方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 获取字母序列中每个字母的可替换字母序列； 获取字母矩阵； 对字母矩阵进行分块， 得 到多个分块字母矩阵； 获取分块字母矩阵中每种字母的频率以及字母平均频率； 当每种字母的频率均小于或等于字母平均频率的5倍时， 将字母序列中所有字母随机 排列得到字母数字映射表； 反之， 将频率大于字母平均频率的5倍的字母作为第一候选字 母； 根据每个第一候选字母的可替换字母序列以及字母序列获取第二候选字母， 根据第二 候选字母获取总游 程性以及最大游程， 将所有第一候选字母两两组合， 得到第一字母组合， 根据所有第一字母组合获取总 频数较大性； 当总游程性大于或等于总频数较大性时， 对字 母序列先进行大游程乱序操作再进行小游程乱序操作得到乱序序列， 将乱序序列作为字母 数字映射表； 当总游程性小于总频数较大性时， 对字母序列先进行小游程乱序操作再进行 大游程乱序操作得到乱序 序列， 将乱序 序列作为字母数字映射表； 依次将分块字母矩阵中每个字母作为待加密字母， 当待加密字母为分块字母矩阵中第 一个字母时， 将待加密字母的可替换字母序列中第一个元素作为待加密字母的密文， 当待 加密字母不为分块字母矩阵中第一个字母时， 获取待加密字母在分块字母矩阵中前一个字 母的密文在字母数字映射表中的次序， 作为第一次序， 获取待加密字母的可替换字母序列 的第一次序位置处的元 素作为待加密字母的密文， 对密文 进行存储。 2.根据权利要求1所述的一种MCU单片机操作系统的数据加密方法， 其特征在于， 所述 大游程乱序操作包括： 将输入序列划分为多个长度为最大游程 的子序列， 将子序列中第 个元素作为分 割点， 其中 为向上取整符， 将分割点之前的元素作为第一元素块， 将分割点以及分割点 之后的元素作为第二元素块， 将第一元素块拼接在第二元素块之后得到乱序子序列； 将所 有乱序子序列按照子序列的顺序拼接得到乱序 序列。 3.根据权利要求1所述的一种MCU单片机操作系统的数据加密方法， 其特征在于， 所述 小游程乱序操作包括： 依次将输入序列中每个元素作为第一元素， 将第一元素的下一个元素作为第二元素， 当第二元素与第一元素在字母顺序表中相 邻时， 则获取在字母顺序表中与第一元素不相 邻 且在输入序列中位于第一元素之后且距离第一元素最近的元素作为第三元素， 将第三元素 与第二元 素交换位置 。 4.根据权利要求1所述的一种MCU单片机操作系统的数据加密方法， 其特征在于， 所述 获取字母序列中每 个字母的可替换字母序列包括： 字母序列中每个字母的可替换字母序列包含字母序列中所有字母， 且长度为26； 字母 序列中所有字母的可替换字母序列中相同次序位置的元 素均不相同。 5.根据权利要求1所述的一种MCU单片机操作系统的数据加密方法， 其特征在于， 所述 对字母矩阵进行分块， 得到多个分块字母矩阵包括： 将字母矩阵转换为数字矩阵， 对数字矩阵进行分解获取稀疏矩阵； 将稀疏矩阵转换为 序列曲线， 将序列曲线转换到频域， 获取 频域中最大 频率的倒数作为周期； 将周期除以字母矩阵的列 数并向上取整得到分块长度， 按照分块长度将字母矩阵分成权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544551 A 2多个分块字母矩阵， 所述分块字母矩阵的列数与字母矩阵的列数相等， 所述分块字母矩阵 的行数与分块长度相等。 6.根据权利要求1所述的一种MCU单片机操作系统的数据加密方法， 其特征在于， 所述 获取分块字母矩阵中每种字母的频率以及字母平均频率包括： 统计分块字母矩阵中每种字母的频率以及所有字母的种类数， 将种类数的倒数作为字 母平均频率。 7.根据权利要求1所述的一种MCU单片机操作系统的数据加密方法， 其特征在于， 所述 根据每个第一候选字母的可替换字母序列以及字母序列获取第二 候选字母包括： 设置一个值为 的差异累加数， 将第一候选字母的可替换字母序列中第一个元素作为 第四元素； 对第四元素进行差异判断， 包括： 获取第 四元素在可替换字母序列中下一个元素作为 第五元素， 若第五元素与第四元素在字母序列中不相 邻， 则将差异累加数加一， 将第五元素 作为新的第四元 素； 重复对新的第四元素进行差异判断操作直到第五元素不存在时停止迭代， 将停止迭代 时的差异累加数除以可替换字母序列的长度减一之后的值， 得到第一 候选字母的差异性； 将差异性小于第一预设阈值的第一 候选字母作为第二 候选字母。 8.根据权利要求1所述的一种MCU单片机操作系统的数据加密方法， 其特征在于， 所述 根据第二 候选字母获取总游程 性以及最大游程包括： 将分块字母矩阵中每个第二候选字母用1表示， 将1之外的每个元素用0表示， 计算1的 数量与0的块数的比值， 得到每个第二候选字母的游程性， 将每个第二候选字母的游程性除 以所有第二候选字母的游程性最大值， 得到每个第二后续字母的归一化游程性； 将所有第 二候选字母的归一 化游程性之和作为总游程 性； 获取每个第 二候选字母在 分块字母矩阵中所有游程的频数， 将所有第 二候选字母的游 程中最大的频 数对应的游程作为 最大游程。 9.根据权利要求1所述的一种MCU单片机操作系统的数据加密方法， 其特征在于， 所述 根据所有第一字母组合获取总频 数较大性包括： 获取每个第 一字母组合在 分块字母矩阵中的频数作为每个第 一字母组合的第 一频数； 利用聚类算法根据所有第一字母组合的第一频数将所有第一字母组合聚为两类， 将第一频 数均值大的类别中每 个第一字母组合作为第二字母组合； 将每个第二字母组合的第一频数除以所有第二字母组合的第一频数中的最大值得到 每个第二字母组合的频数较大性； 将所有第二字母组合的频数较大性之和作为总频数较大 性。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544551 A 3