[发明专利]一种DNA存储的对称加密方法

说明书

本发明提供的一种DNA存储的对称加密方法，方法包括以下步骤：获取待加密文件，根据加密密钥加密待加密文件的二进制信息，得到DNA存储序列；将DNA存储序列进行混淆操作处理；将若干混淆操作处理后的DNA存储序列进行合成得到DNA分子序列，将DNA分子序列进行存储，DNA分子序列通过测序得到读长，根据读长与加密密钥解密得到二进制信息；方法在不同错误率下，增大测序深度，数据恢复率呈上升趋势，方法还能够有效地减少加密解密过程中的信息冗余，鲁棒性更高，恶意破解难度大，保密效果更好，可广泛应用于系统生物学研究技术领域。

技术领域

本发明涉及系统生物学研究技术领域，尤其是一种DNA存储的对称加密方法。

背景技术

随着云计算技术和大数据技术的发展，人类存储数据的需求呈现出指数级增长的趋势。据国际数据公司预测，2025年人类产生的数据总量将达到175ZB。海量数据的存储需求对现如今的存储技术(基于电磁学原理的光盘、硬盘等技术)，在维护成本、使用寿命和数据可靠性方面提出了严峻的挑战。与此同时，携带有遗传信息的DNA，因其具有高密度、低能耗、存储寿命长等特点，逐渐引起了人们的重视。近年来，DNA存储已经成为交叉学科领域研究的热点问题。

尽管DNA存储和传统存储技术相比有众多优点，但DNA存储本身受限于生化特性也面临一些问题：1)DNA分子序列扩增不均匀会导致某些DNA序列丢失；2)DNA序列内部在合成和测序的时候存在碱基插入、缺失和替换错误。为了克服DNA存储过程中面临的上述问题，众多纠错的算法被提出来用于解决DNA存储可靠性的问题。

发明内容

有鉴于此，为至少部分解决上述技术问题之一，本发明实施例目的在于提供一种DNA存储的对称加密方法，能够实现机密数据文件的DNA存储。

本申请的技术方案提供了一种DNA存储的对称加密方法，其步骤包括：

获取待加密文件，根据加密密钥加密所述待加密文件的二进制信息，得到DNA存储序列；

将所述DNA存储序列进行混淆操作处理；

将若干混淆操作处理后的所述DNA存储序列进行合成得到DNA分子序列，将所述DNA分子序列进行存储，所述DNA分子序列通过测序得到读长，根据所述读长与所述加密密钥解密得到所述二进制信息。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述DNA存储序列包括索引值部分和数据域部分，所述获取待加密文件，根据加密密钥加密所述待加密文件的二进制信息，得到DNA存储序列这一步骤，包括：

将所述二进制信息进行分组得到若干二进制分组，根据所述二进制分组生成所述索引值部分，并根据索引部分与所述二进制分组构成待调制二进制分组；

根据所述加密密钥的密钥序列以及所述待调制二进制分组生成二维二进制序列，对所述二维二进制序列进行DNA碱基替换，得到DNA存储序列。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述将所述DNA存储序列进行混淆操作处理这一步骤，其包括：

确定序列拷贝数阈值以及干扰错误率阈值，构建第一集合，并将所述DNA存储序列存储至所述第一集合中；

从所述第一集合中抽取得到第一序列，对所述第一序列进行拷贝得到不小于所述序列拷贝数阈值的若干重复序列；

根据所述干扰错误率阈值对所述重复序列进行序列段落修改，将修改后的所述重复序列添加整合得到混淆操作处理后的所述DNA存储序列。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述方法还包括以下步骤：

对所述DNA分子进行测序得到读长，根据所述加密密钥对所述读长中的序列段落修改内容进行校正；

将校正后的所述读长进行分组，从所述读长的分组中得到一致性序列；