XML在電子對抗作戰仿真實驗數據交互中的運用

葛江濤，鄧 寶，和 偉

(電子工程學院，合肥 230037)

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XML在電子對抗作戰仿真實驗數據交互中的運用

葛江濤，鄧 寶，和 偉

(電子工程學院，合肥 230037)

當前各國都正在發展作戰信息化，數據交互是信息化戰場的重要影響因素。針對作戰仿真實驗的緊迫要求，著重闡述了數據交互的標準，并研究了可擴展標記語言(XML)文件的交互方式以及XML文件的特點，論述了作戰仿真實驗中數據交互的安全性，分析了XML文件的加、解密問題。

可擴展標記語言；仿真實驗；數據交互

0 引 言

作戰仿真實驗在現代戰爭的研究中發揮著舉足輕重的作用，它已經成為影響作戰模式發展方向的重要研究手段。但是，在作戰仿真實驗的過程中涉及到大量的數據交互，這就給實驗系統的數據交互能力提出了較高的要求。

目前對于作戰仿真實驗數據交互的研究，基本都是建立在數據庫的基礎上，通過存儲和讀取數據庫實現作戰仿真實驗的數據交互。這種交互方式不僅速度慢，并且占用大量的資源，已經無法適應現代作戰仿真實驗的要求，成為制約作戰仿真實驗向大規模發展或分布式發展的阻礙。由此，研究作戰仿真實驗的數據交互應滿足實驗系統運行過程中的數據交互需求，進一步提高信息化戰場上的數據交互能力。

1 作戰仿真實驗的數據交互方式

所謂數據交互，是指在數據信息不同的個體或群體之間互相交流的過程,在作戰仿真實驗中則表現在席位與席位之間的交互、群與群之間的交互、群與集群之間的交互等(如圖1所示)。其中交互的內容以仿真實驗過程中各交戰實體的行為任務和結果為主，同時還包括實驗過程中交戰環境的變化等。

圖1 作戰仿真實驗數據交互示意圖

在作戰仿真實驗的過程中，整個系統是由分布在不同席位或地理位置的子系統構成的，各個子系統之間要遵照作戰仿真實驗內部數據協議規范進行數據交互。如果在數據交互過程中使用沒有統一標準的數據交互方式，由此帶來的附加代價是高昂的。因為相同的數據在不同的席位、群或集群之間進行交互，都需要在各自的數據分析處理模塊中對實驗數據進行不同方式的解析和重組。

這種單一的、局部式的數據交互方式將在應用中不斷地被重復撰寫，但其目的都是為了將某一數據源的數據轉換到各個不同的目標數據源中去。例如，在作戰仿真實驗中的實驗方案設計的數據交互，就是典型的在各個席位之間進行交互的靜態數據。然而對于沒有統一標準的數據交互方式，不同席位之間的不同數據分析處理模塊將會“自立門戶”，在提高數據交互代價的同時也影響了數據的時效性。

1.1 作戰仿真實驗數據交互方式的規范

在作戰仿真實驗系統運行的過程中，實驗人員可以將實驗數據按照一定的標準存儲在數據庫或者數據文件中，同時實驗系統中的各子系統就需要通過讀取相應的數據開展仿真實驗。但是，對于不同的實驗數據存儲方式，就可能導致實驗系統中的數據交互方式混亂，無法達到規范一致。

對于作戰仿真實驗系統而言，數據文件相對于數據庫，操作簡單方便。操作系統可以提供完善的文件處理功能，使用文件操作接口函數能夠很容易實現對數據文件的讀取和寫入。但是不同數據文件(例如二進制文件或文本文件)都存在自身的弊端。雖然數據文件相對數據庫已經在一定程度上得到了提升，但并不能說明每種數據文件都能夠很好地適應作戰仿真實驗。

由于在作戰仿真實驗過程中，實驗數據的隨機性或作戰過程的不可預測性都可能使得數據文件格式發生變化。如果每發生一次變化，都重新定義數據文件格式，就失去了數據交互的規范格式。同時，在作戰仿真實驗這種時效性極強的數據交互中，數據文件格式的經常變化也是不允許的。

綜上所述，數據文件和數據庫不能適應作戰仿真實驗的數據交互，這就對作戰仿真實驗人員提出了更高的要求，也是推動作戰仿真實驗向前發展的必然需求。

隨著XML技術的出現，文本文件具備了存儲結構化數據的能力，且能夠滿足作戰仿真實驗數據交互的需求。XML是一種能夠創建標記的語言，即元標記語言。它是一種獨立于具體實驗系統的、可通過網絡服務于各種作戰仿真實驗系統的語言[1]。

另外，在實驗系統中，運用XML對不同類型的實驗數據進行表示的語言格式是可變的，支持用戶定義的標記，從而使得實驗數據成為具有自描述特點的半結構化數據。即通過標記，能夠將XML文件中的數據元素定義為具有明確物理意義的實驗數據，用于存儲實驗方案等實驗數據。

從作戰仿真實驗數據交互的角度來看，XML技術更是能夠輕松實現實驗過程中不同席位、群或集群之間的數據交互。通過XML，作戰仿真實驗人員可以對數據庫中的任何數據進編碼定義，并很好地保持實驗數據的邏輯結構，還可以根據實際應用的需要更改這些數據的邏輯結構，而無需擔心實驗過程中數據交互是否能夠分析、剝離出可用數據[2]。與此同時，XML文件可以獨立于傳輸協議，它可以使用文件傳輸協議(FTP)、超文本傳輸協議(HTTP)、網絡文件系統(NFS)、遠程過程調用協議(RPC)等多種傳輸方式，不再受到實驗系統的限制。對于實驗過程中通過XML文件進行的數據交互，只要確定發送席位和接收席位使用的都是XML應用程序的數據分析處理模塊，就可以進行數據交互，而無需關心數據是來自于什么實驗系統以及如何產生的。

1.2 作戰仿真實驗數據交互方式的運用需求

XML數據交互方式以其良好的兼容性、擴展性和可讀性滿足了作戰仿真實驗中數據交互的諸多需求，使得大多數作戰仿真實驗系統能夠很好地使用XML作為數據交互的方式。但是，XML文件作為一種良好的數據交互方式，如何在作戰仿真實驗中進行運用才能使其在滿足作戰仿真實驗的同時充分發揮獨特的數據文件特點，這需要根據作戰仿真實驗數據交互的運用需求進行深入的研究。

首先，作戰仿真實驗需要各實驗子系統能夠對實驗數據交互文件進行格式定義，也就是說在XML文件中進行仿真實驗數據標簽的自定義，使得這些標簽可以說明數據的語義，且異于HTML中的格式說明。

其次，作戰仿真實驗中的數據交互文件應能夠適應于多種不同的實驗系統運行環境，這就是要體現XML的無依賴性。利用XML文件的CODE文本特點，適于實驗過程中多種網絡傳輸協議的傳輸。

進而，在作戰仿真實驗系統進行的數據交互文件應具有良好的可理解性和數據共享性。這就是說XML所表達的數據語義應該比較容易理解，同時這種可讀性對人工閱讀也應適用。由于XML文件的這一特點，使得實驗系統不同席位、群或集群之間的數據交互更加便利。

最后，作戰仿真實驗數據交互文件應該能夠實現對實驗數據的保存。XML是基于開發的技術標準，繼承了標準通用標記語言(SGML)的保值特性。采用XML作為作戰仿真實驗數據的長久保存格式，意義非常重大。

2 作戰仿真實驗數據交互的的傳輸安全

XML在作戰仿真實驗中帶給實驗人員更加方便理解、交換和存儲數據的同時，自身也存在著一定的安全隱患，在數據交互的過程中它是一種不安全的技術。尤其是將其從作戰仿真實驗中升華，運用到信息化戰場上更是讓人擔憂。因此，如何使得XML文件能夠安全傳輸是成功實現信息化作戰的重要條件。

XML文件是一種文本文件，為了確保數據能夠在仿真實驗過程中安全地傳輸，各席位、群或集群之間進行安全的數據交互必須滿足以下條件：

(1) 數據交互的雙方必須確定對方的真實身份，即不可否認性；

(2) 交互的數據不能被第3方所看到，即保密性；

(3) 交互的數據必須證實沒有被修改過，即完整性。

作戰仿真實驗數據交互的核心是保證數據的機密性、可用性和完整性。因此，可以采用一定的密碼技術隱蔽和保護需要保密的數據，使未授權者不能提取數據。

2.1 XML的加密

在作戰仿真實驗中對數據的加密體制可分為對稱密碼體制(單密鑰體制 )和非對稱密碼體制(雙密鑰體制)2類[3]。

所謂對稱密碼即為發送席位的加密密鑰和接收席位的解密密鑰相同，密鑰的安全性決定數據的保密性。在作戰仿真實驗中可以實現己方數據的“討論式”傳輸，但對于敵方具有良好的保密性。運用對稱密碼體制在仿真實驗過程中對數據進行加密傳輸的過程如圖2所示。

圖2 對稱密碼體制

所謂非對稱密碼就是使用不同的密鑰將實驗系統中發送席位的加密密鑰和接收席位的解密密鑰分開，進而對數據進行加密和解密的操作。因而可以實現在作戰仿真實驗過程中多個席位加密的數據只能給一個特定的席位解讀，或只能由一個席位加密的數據而使多個席位解讀。運用非對稱密碼體制在仿真實驗過程中對數據進行加密傳輸的過程如圖3所示。

圖3 非對稱密碼體制

XML加密為結構化的數據和以標準XML格式表示的數據提供了一種加密方法。在作戰仿真實驗中對XML數據文件進行加密可以加密其中的任何信息，既可以是一個完整的XML文件也可以是其中指定的實驗數據元素。

實驗人員對仿真實驗數據進行XML加密處理，可以確保XML的加密數據不被第3方所“看到”，采用的算法和密鑰主要通過加密算法產生。基本流程如圖4所示。

圖4 作戰仿真實驗中XML加密流程

2.2 XML的解密

與XML加密中加密功能相反的是解密，它負責解析作戰仿真實驗過程中XML文件傳輸數據的加密元素，對任何加密的數據進行解密，但它不負責驗證解密后的結果，也不保證合成的XML的有效或規范化。

可以用圖5來描述XML解密流程[4]。

圖5 作戰仿真實驗中XML解密流程

2.3 XML加密的局限性

XML加密為作戰仿真實驗提供了一個標準的加密數據處理模型。這種標準的處理模型支持互操作性，從而有助于加密數據的交互。盡管XML加密處理模型解決了作戰仿真實驗中許多加密的問題，但它的確存在一定的局限性：

(1) XML加密的語法和處理模型非常復雜，如果沒有適當的實現工具來支持，則在實驗過程中會發現使用XML加密很困難；

(2) XML加密沒有為加密和解密提供標準的編程API。從而使得跨實驗平臺的作戰仿真實驗可能會產生不可移植的問題。

3 結束語

XML文件以其良好的數據定義格式、可擴展性和結構化等特性，使其在作戰仿真實驗中能夠實現數據的安全交互，并逐漸趨向數據交互的標準化文件，從而達到將數據技術與作戰仿真實驗相結合的目的，逐步推進我軍信息化發展的進程。然而，XML文件中存在的缺陷也應為實驗人員所認識，進一步加強作戰仿真實驗中的數據交互能力迫在眉睫。

[1] 李釗,曹亮,唐春華,等.一個XML的數據模型及其存儲策略[J].計算機應用研究,2001(11):134-136.

[2] 李俊,方勝良,劉湘偉,等.基于XML的軍事想定數據交換格式設計[A].2008系統仿真技術及其應用學術會議論文集[C],2008:302-307.

[3] 王仲,陳曉鷗.基于XML的數據交換與存儲技術研究[J].計算機工程與應用,2001(24)：108-111.

[4] Chelsea Valentine.XML Schem庫編程指南[M].毛選譯.北京:電子工業出版社,2002.

Application of XML to The Data Interaction of Simulation Experiment in Electronic Countermeasure Operation

GE Jiang-tao，DENG Bao，HE Wei

(Electronic Engineering Institute,Hefei 230037,Chian)

Nowadays all countries are developing the operation informationization.Data interaction is the important influence factor of informationization battlefield.Aiming at the exigent requirements of operation simulation experiment,this paper expatiates the standard of data interaction,and studies the interaction modes of extensible markup language (XML) document and characteristics of XML document,discusses the security of data interaction in the operation simulation experiment,analyzes the encryption and decryption problems of XML document.

extensible markup language;simulation experiment;data interaction

2015-01-09

TN97

A

CN32-1413(2015)01-0089-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.01.021