楊慧智

（山東省聊城轉(zhuǎn)播臺(tái)，山東 聊城 252000）

0 引 言

信息技術(shù)不斷發(fā)展和完善，給人們?cè)陉P(guān)聯(lián)通信、信息共享以及資源傳輸?shù)确矫鎺?lái)了極大便利[1]。中波隱藏通信前向解碼的應(yīng)用范圍相對(duì)較廣，針對(duì)性強(qiáng)，通常針對(duì)特定的客戶與個(gè)體，且通信信道一般會(huì)經(jīng)過(guò)加密處理，如采用密碼或者識(shí)別處理，保護(hù)傳輸?shù)男畔⒓皵?shù)據(jù)[2]。隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，日常生產(chǎn)生活的通信數(shù)據(jù)量逐年遞增，而定向傳輸控制單一的保護(hù)結(jié)構(gòu)已無(wú)法滿足實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)，信息安全問(wèn)題頻發(fā)，甚至給人們帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和精神損失[3]。

因此，分析和研究中波隱藏通信前向解碼傳輸控制技術(shù)至關(guān)重要。中波通信指波長(zhǎng)為100～1 000 m、頻率為300～3 000 kHz的電磁波進(jìn)行的無(wú)線電通信方式，搭配前向解碼技術(shù)的安全防護(hù)，確保傳輸數(shù)據(jù)信息的安全。即使攻擊者解密，短時(shí)間之內(nèi)也不會(huì)對(duì)信息造成破壞，從而達(dá)到隱藏通信的目的。目前，該技術(shù)的發(fā)展與升級(jí)推動(dòng)通信行業(yè)邁入新的發(fā)展階段[4]。

1 設(shè)計(jì)隱藏通信解碼傳輸控制技術(shù)

1.1 基礎(chǔ)隱藏前向解碼預(yù)處理

在隱藏通信環(huán)境下，利用前向解碼保護(hù)通信數(shù)據(jù)，保障通信安全[5]。根據(jù)隱藏通信用戶的實(shí)際需求及標(biāo)準(zhǔn)，先要預(yù)處理基礎(chǔ)隱藏前向解碼。在控制系統(tǒng)中設(shè)定1個(gè)感應(yīng)裝置，形成傳輸終端接收數(shù)據(jù)流[6]。在控制結(jié)構(gòu)中接入1個(gè)通信加密程序，搭接前向解碼，獲取實(shí)時(shí)的隱藏信息，便于迅速識(shí)別處理，降低風(fēng)險(xiǎn)?；A(chǔ)隱藏前向解碼結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基礎(chǔ)隱藏前向解碼結(jié)構(gòu)

綜合圖1完成對(duì)基礎(chǔ)隱藏前向解碼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。完成數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)獲取及識(shí)別后，設(shè)定解碼環(huán)境，與后期通信數(shù)據(jù)和信息的傳輸環(huán)境保持一致[7]。

控制程序上層數(shù)據(jù)包傳輸單元值的計(jì)算為

式中：D為上層數(shù)據(jù)包傳輸單元值；χ為總傳輸范圍；d為單向傳輸距離；f為隱藏傳輸范圍；I為傳輸次數(shù)。綜合上述測(cè)定，將最終得出的上層數(shù)據(jù)包傳輸單元值設(shè)定為基礎(chǔ)的隱藏通信前向解碼單元傳輸標(biāo)準(zhǔn)。分段設(shè)定前向解碼傳輸層級(jí)，并標(biāo)定實(shí)際的通信控制點(diǎn)位，為后續(xù)的傳輸控制工作奠定基礎(chǔ)[8]。

1.2 布設(shè)中波多維控制節(jié)點(diǎn)

與基礎(chǔ)性的控制節(jié)點(diǎn)不同，多維控制節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍相對(duì)廣泛，在中波隱藏通信技術(shù)的輔助下可以更加精準(zhǔn)地定位及控制前向解碼，縮短指令的實(shí)際執(zhí)行時(shí)間。設(shè)定中波的運(yùn)行頻率為375～2 500 kHz，構(gòu)建1個(gè)多層級(jí)和多目標(biāo)的控制結(jié)構(gòu)，根據(jù)通信解碼的傳輸方向設(shè)定初始的控制節(jié)點(diǎn)。結(jié)合基礎(chǔ)信息及數(shù)據(jù)測(cè)算初始控制距離，即

式中：U為初始控制距離；φ1和φ2分別為預(yù)設(shè)控制范圍和堆疊控制范圍；m為中波轉(zhuǎn)換偏差；β為控制次數(shù)。綜合上述測(cè)定得出的初始控制距離，設(shè)定基礎(chǔ)隱藏通信控制標(biāo)準(zhǔn)，建立3個(gè)節(jié)點(diǎn)控制層級(jí)，分別是基礎(chǔ)識(shí)別層級(jí)、二級(jí)覆蓋分類(lèi)傳輸層級(jí)以及主控層級(jí)。針對(duì)中波的變動(dòng)情況，設(shè)定節(jié)點(diǎn)的相關(guān)指標(biāo)參數(shù)。中波多維控制節(jié)點(diǎn)層級(jí)指標(biāo)參數(shù)設(shè)定如表1所示。

表1 中波多維控制節(jié)點(diǎn)層級(jí)指標(biāo)參數(shù)設(shè)定表

依據(jù)控制層級(jí)分類(lèi)處理前向解碼，依據(jù)傳輸控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定對(duì)應(yīng)數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。各個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)定保持間距統(tǒng)一并進(jìn)行關(guān)聯(lián)控制，以縮小實(shí)際的控制范圍，加快前向解碼的傳輸控制精度。

1.3 設(shè)置多端口傳輸控制信道

根據(jù)部署的傳輸控制節(jié)點(diǎn)位置，設(shè)定并關(guān)聯(lián)相應(yīng)的傳輸控制信道。前向解碼的傳輸需搭配對(duì)應(yīng)的異常執(zhí)行指令處理，先在控制程序內(nèi)部設(shè)定隱藏通信協(xié)議，與周?chē)墓?jié)點(diǎn)形成關(guān)聯(lián)，并構(gòu)建通信接收端，設(shè)定端口有效參數(shù)。通信接收端口有效參數(shù)設(shè)定如表2所示。

表2 通信接收端口有效參數(shù)設(shè)定表

依據(jù)執(zhí)行端口的應(yīng)用需求及標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建多個(gè)傳輸控制指令，將所需設(shè)定的隱藏通信數(shù)據(jù)及信息轉(zhuǎn)換為前向碼，計(jì)算定向傳輸比為

式中：D為定向傳輸比；O為等項(xiàng)距離；μ為隱藏偏差；?為可控范圍。綜合測(cè)定的定向傳輸比，調(diào)整傳輸信道的內(nèi)置控制指令和執(zhí)行協(xié)議，以定向傳輸比設(shè)定信道的逆向傳輸標(biāo)準(zhǔn)，逐步生成重疊信道，并采用相同的信道排列設(shè)定，為后期前向解碼的傳輸?shù)於ɑA(chǔ)。

1.4 構(gòu)建中波無(wú)線隱藏通信前向解碼傳輸控制模型

根據(jù)前向解碼執(zhí)行傳輸情況，設(shè)定及調(diào)整中波保持在375～2 500 kHz。為增加傳輸控制效果及速度，將中波設(shè)定為多個(gè)隱藏波段設(shè)定在控制模型內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)綜合傳輸控制處理。波段頻率分別設(shè)定為300～1 950 kHz、325～2 250 kHz以及 400～ 2 750 kHz。3個(gè)波段在對(duì)前向解碼傳輸控制過(guò)程中均需利用模型設(shè)定基礎(chǔ)性的控制目標(biāo)，并設(shè)定對(duì)應(yīng)的傳輸指令及協(xié)議，計(jì)算同步傳輸控制偏序集，即

式中：Q為同步傳輸控制偏序集；δ為有效控制范圍；?為傳輸距離；ξ為重合覆蓋控制區(qū)域；V為單向傳輸深度。根據(jù)得出的同步傳輸控制偏序集設(shè)定對(duì)應(yīng)的傳輸控制標(biāo)準(zhǔn)，布設(shè)在控制模型內(nèi)部，轉(zhuǎn)換3個(gè)波段前向解碼的傳輸目標(biāo)。

前向解碼在3個(gè)波段的轉(zhuǎn)換比例不同，需依據(jù)傳輸量的變化調(diào)整。利用控制節(jié)點(diǎn)識(shí)別傳輸內(nèi)容，逐步形成1個(gè)循環(huán)式的傳輸控制程序，與模型的執(zhí)行程序連接，通過(guò)無(wú)線控制協(xié)議標(biāo)記各控制節(jié)點(diǎn)，促使模型內(nèi)部的信道、接收端口以及前向解碼轉(zhuǎn)換程序等處于同一控制體系，再加上波段頻率的變動(dòng)，增強(qiáng)模型整體的傳輸控制能力。

1.5 嵌入修正傳輸實(shí)現(xiàn)前向解碼控制處理

利用模型基礎(chǔ)性地傳輸前向解碼，但是解碼內(nèi)置數(shù)據(jù)和信息的保護(hù)存在問(wèn)題。采用嵌入修正的方法調(diào)整控制區(qū)域，提高控制速率。前向解碼嵌入修正傳輸流程如圖2所示。

圖2 前向解碼嵌入修正傳輸流程

根據(jù)圖2完成前向解碼嵌入修正傳輸流程設(shè)計(jì)，將得出的控制處理結(jié)果依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嵌入修正，盡量降低存在的傳輸控制誤差，實(shí)現(xiàn)多維控制處理。

2 實(shí) 驗(yàn)

分析及驗(yàn)證中波隱藏通信前向解碼傳輸控制技術(shù)的應(yīng)用效果。為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)可靠，選定A通信網(wǎng)作為測(cè)試的主要對(duì)象。設(shè)定傳統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing，DSP）與現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）的高速光纖總線通信控制測(cè)試組、傳統(tǒng)區(qū)塊鏈隱蔽通信模型控制測(cè)試組以及設(shè)計(jì)的中波隱藏通信前線解碼控制測(cè)試組。分析對(duì)比測(cè)試結(jié)果，依據(jù)通信控制的需求及標(biāo)準(zhǔn)比照驗(yàn)證，搭建相應(yīng)的測(cè)試環(huán)境。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

針對(duì)隱藏通信傳輸控制的需求及標(biāo)準(zhǔn)，搭建相對(duì)應(yīng)的測(cè)試環(huán)境。首先，設(shè)定前向解碼的傳輸基礎(chǔ)指標(biāo)數(shù)值，隱藏通信比設(shè)定為2.15，通信傳輸率需要達(dá)到85.5%，構(gòu)建1個(gè)路側(cè)單元（Road Side Unit，RSU）協(xié)同控制程序，關(guān)聯(lián)模型內(nèi)部的控制程序，采用光纖及無(wú)線通信裝置過(guò)渡處理傳輸?shù)闹胁皩?duì)應(yīng)波段，并標(biāo)記出堆疊傳輸位置。在模型中構(gòu)建1個(gè)穩(wěn)定傳輸控制空間，利用動(dòng)態(tài)化的執(zhí)行指令和協(xié)議歸類(lèi)前向解碼，計(jì)算實(shí)際的信息隱藏容量，即

式中：Y為信息隱藏容量；r為無(wú)線通信覆蓋范圍；x為單向傳輸區(qū)域；e為傳輸控制次數(shù)；s為協(xié)同密鑰等效控制距離。綜合測(cè)定最終得出實(shí)際的信息隱藏容量，將其設(shè)定為單向通信傳輸容量標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)的控制工作奠定基礎(chǔ)，完成測(cè)試環(huán)境的搭建。

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

綜合搭建的測(cè)試環(huán)境，結(jié)合實(shí)際前向解碼傳輸控制需求及標(biāo)準(zhǔn)，先選定A通信中的3條信道作為測(cè)試的主要位置，提取4組前向解碼進(jìn)行測(cè)定。在標(biāo)定的通信傳輸控制模型中部署對(duì)應(yīng)數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，并調(diào)整標(biāo)定信道的傳輸控制指標(biāo)參數(shù)，針對(duì)不同的中波波段設(shè)定信息隱藏容量，分別為25.35 b/s、36.25 b/s以及42.15 b/s。依據(jù)順序定時(shí)傳輸4組前向解碼控制傳輸目標(biāo)，測(cè)算控制誤碼率為

式中：W為控制誤碼率；ψ為隱藏容量偏差；N為單向隱藏比；j為預(yù)設(shè)波段標(biāo)準(zhǔn)；g為傳輸總范圍。

綜合上述測(cè)定，對(duì)得出的結(jié)果分析驗(yàn)證，如表3所示。

表3 測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析表

綜合表3完成對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析，對(duì)比FPGA和傳統(tǒng)DSP對(duì)應(yīng)的高速光纖總線通信控制測(cè)試組和傳統(tǒng)區(qū)塊鏈隱蔽通信模型控制測(cè)試組，設(shè)計(jì)的中波隱藏通信前線解碼控制測(cè)試得出的最終控制解碼率相對(duì)較低，對(duì)前向解碼的傳輸控制效果較好，誤差較小，傳輸控制程序明確，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié) 論

與傳統(tǒng)的通信控制技術(shù)不同，中波隱藏通信的針對(duì)性與具體性更強(qiáng)，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的保護(hù)程度更高。它搭配前向解碼傳輸模式可以構(gòu)建1個(gè)更加靈活多變的通信控制結(jié)構(gòu)，在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下及時(shí)鎖定與壓縮通信內(nèi)容，有目的地多維隱藏機(jī)密通信數(shù)據(jù)及信息，使最終信息隱藏的形式更合理可靠，實(shí)現(xiàn)隱藏通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用，為后續(xù)通信控制技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。