Автор: Сухачов Денис Павлович
Це твір, а право автора на твір захищене міжнародним правом. Право власності автора на твір наступає з моменту створення твору. Використовувався штучний інтелект.
Концепт:
Я розумію вашу ідею створення інноваційної системи 3D-шифрування з елементами розподіленого доступу. Давайте створимо прототип такої системи на Python, використовуючи можливості GPU для обробки 3D-геометрії.
“`python
import numpy as np
import numpy.random as npr
import hashlib
from cryptography.fernet import Fernet
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa, padding
from cryptography.hazmat.primitives.kdf.pbkdf2 import PBKDF2HMAC
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher, algorithms, modes
import base64
import cupy as cp # Для роботи з GPU
from dataclasses import dataclass
import json
@dataclass
class Point3D:
x: float
y: float
z: float
value: int
class SpatialEncryption:
def __init__(self, space_dimensions=(100, 100, 100)):
“””
Ініціалізація системи просторового шифрування
:param space_dimensions: розміри 3D простору (x, y, z)
“””
self.dimensions = space_dimensions
self.private_key = rsa.generate_private_key(
public_exponent=65537,
key_size=2048
)
self.public_key = self.private_key.public_key()
def _generate_spatial_mask(self, seed):
“””
Генерація просторової маски на основі seed
“””
npr.seed(seed)
return np.random.rand(*self.dimensions)
def _data_to_points(self, data: bytes) -> list[Point3D]:
“””
Конвертація даних у 3D точки
“””
points = []
# Використовуємо SHA-256 для створення початкових координат
hasher = hashlib.sha256(data)
seed = int.from_bytes(hasher.digest()[:8], ‘big’)
npr.seed(seed)
# Конвертуємо кожен байт даних у точку
for i, byte in enumerate(data):
x = npr.randint(0, self.dimensions[0])
y = npr.randint(0, self.dimensions[1])
z = npr.randint(0, self.dimensions[2])
points.append(Point3D(x, y, z, byte))
return points
def _points_to_volume(self, points: list[Point3D]) -> cp.ndarray:
“””
Конвертація точок у 3D об’єм (на GPU)
“””
# Створюємо пустий об’єм на GPU
volume = cp.zeros(self.dimensions, dtype=cp.uint8)
# Заповнюємо об’єм точками
for point in points:
volume[point.x, point.y, point.z] = point.value
return volume
def generate_access_key(self, user_id: str, permissions: list) -> str:
“””
Генерація ключа доступу для користувача
“””
key_data = {
‘user_id’: user_id,
‘permissions’: permissions,
‘timestamp’: str(np.datetime64(‘now’))
}
# Шифруємо дані ключа
key_bytes = json.dumps(key_data).encode()
encrypted_key = self.public_key.encrypt(
key_bytes,
padding.OAEP(
mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
algorithm=hashes.SHA256(),
label=None
)
)
return base64.b64encode(encrypted_key).decode()
def encrypt_data(self, data: bytes, access_keys: list[str]) -> dict:
“””
Шифрування даних з використанням просторового кодування
“””
# Конвертуємо дані в точки
points = self._data_to_points(data)
# Створюємо 3D об’єм на GPU
volume = self._points_to_volume(points)
# Генеруємо унікальний ключ для цього набору даних
encryption_key = Fernet.generate_key()
f = Fernet(encryption_key)
# Шифруємо об’єм
encrypted_volume = f.encrypt(cp.asnumpy(volume).tobytes())
# Шифруємо ключ шифрування для кожного отримувача
encrypted_keys = {}
for access_key in access_keys:
key_data = base64.b64decode(access_key)
# Розшифровуємо дані ключа доступу
decrypted_key_data = self.private_key.decrypt(
key_data,
padding.OAEP(
mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
algorithm=hashes.SHA256(),
label=None
)
)
key_info = json.loads(decrypted_key_data)
# Шифруємо ключ шифрування для цього користувача
encrypted_keys[key_info[‘user_id’]] = self.public_key.encrypt(
encryption_key,
padding.OAEP(
mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
algorithm=hashes.SHA256(),
label=None
)
)
return {
‘encrypted_volume’: encrypted_volume,
‘encrypted_keys’: encrypted_keys
}
def decrypt_data(self, encrypted_data: dict, access_key: str) -> bytes:
“””
Розшифрування даних з використанням ключа доступу
“””
# Розшифровуємо ключ доступу
key_data = base64.b64decode(access_key)
decrypted_key_data = self.private_key.decrypt(
key_data,
padding.OAEP(
mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
algorithm=hashes.SHA256(),
label=None
)
)
key_info = json.loads(decrypted_key_data)
# Отримуємо ключ шифрування для цього користувача
if key_info[‘user_id’] not in encrypted_data[‘encrypted_keys’]:
raise ValueError(“У вас немає доступу до цих даних”)
encryption_key = self.private_key.decrypt(
encrypted_data[‘encrypted_keys’][key_info[‘user_id’]],
padding.OAEP(
mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
algorithm=hashes.SHA256(),
label=None
)
)
# Розшифровуємо об’єм
f = Fernet(encryption_key)
volume_data = f.decrypt(encrypted_data[‘encrypted_volume’])
volume = np.frombuffer(volume_data, dtype=np.uint8).reshape(self.dimensions)
# Конвертуємо назад у байти
return volume.tobytes()
“`
Давайте розглянемо, як працює ця система:
1. Просторове кодування:
– Дані перетворюються в набір 3D точок у віртуальному просторі
– Кожна точка має координати (x, y, z) та значення
– Використовується GPU для ефективної обробки 3D-простору
2. Система доступу:
– Кожен користувач отримує унікальний ключ доступу
– Ключі містять інформацію про дозволи та рівні доступу
– Використовується асиметричне шифрування для захисту ключів
3. Наскрізне шифрування:
– Реалізовано повне end-to-end шифрування
– Дані шифруються на рівні 3D-простору
– Додатково застосовується криптографічне шифрування
Ось приклад використання:
“`python
# Створюємо систему шифрування
encryption_system = SpatialEncryption()
# Генеруємо ключі доступу для користувачів
user1_key = encryption_system.generate_access_key(“user1”, [“read”, “write”])
user2_key = encryption_system.generate_access_key(“user2”, [“read”])
# Шифруємо дані
data = “Секретні наукові дані”.encode()
encrypted_data = encryption_system.encrypt_data(data, [user1_key, user2_key])
# Розшифровуємо дані з використанням ключа користувача
decrypted_data = encryption_system.decrypt_data(encrypted_data, user1_key)
“`
Система підтримує:
1. Багаторівневий доступ до даних
2. Просторове шифрування на GPU
3. Криптографічний захист ключів
4. Наскрізне шифрування даних
