LED光線編碼通信在信息隱藏中的研究

黃恒一++付三麗++丁學用++王連勝

摘 要：從保護通信中信息的角度研究了LED光線編碼通信，從而實現(xiàn)了隱藏信息的目的，可防止非法用戶竊取、截獲通信中的重要信息。文中的信息隱藏技術(shù)基于通信雙方LED燈內(nèi)置控制開關(guān)的無線芯片，按照預(yù)定發(fā)送的二進制編碼控制LED的亮與滅，接收方通過光線接收器接收信息。接收方按照與發(fā)送方約定的規(guī)則，同時依據(jù)概率論知識獲取通信中的有效信息。

關(guān)鍵詞：二進制；編碼；信息隱藏；無線芯片

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）11-00-02

0 引 言

信息隱藏的主要目的是保護重要信息，防止重要信息被非法用戶竊取。目前信息隱藏技術(shù)的研究方向是數(shù)字水印（Digital Watermarking）技術(shù)，該技術(shù)是將一些標識信息（即數(shù)字水印）直接嵌入數(shù)字載體（包括多媒體、文檔、軟件等）當中，其涉及到的核心技術(shù)比較專業(yè)，如基于小波算法的數(shù)字水印生成與隱藏算法、水印防復(fù)制技術(shù)、抗衰減技術(shù)和數(shù)字水印檢驗機讀化等[1]，通信雙方解讀信息難度教大。本文研究的LED光線編碼通信在于信息的隱藏，實現(xiàn)了操作簡單，抗干擾性強和易于實現(xiàn)等優(yōu)點。

加密算法（Data Encryption Standard，DES）即數(shù)據(jù)加密標準，是一種使用密鑰加密的對稱加密體制的塊算法。1976年，美國聯(lián)邦政府的國家標準局把DES加密算法確定為聯(lián)邦資料處理標準（FIPS），隨后此標準在國際上廣泛流傳使用[2]。

1 編碼原理

通信雙方基于Diffie-Hellman加密思想確定DES加密密鑰。LED光線編碼通信在信息隱藏的實現(xiàn)原理步驟分為3步：首先，發(fā)送方把DES密文通過一款“文本——二進制”雙向轉(zhuǎn)換軟件轉(zhuǎn)換為二進制編碼，再按一定算法在二進制編碼中插入一串特征值；其次，在信息發(fā)送方的LED燈內(nèi)置控制開關(guān)的無線芯片，按照預(yù)定發(fā)送的二進制編碼控制LED的亮與滅；最后，接收方通過光線接收器接收信息，遵循通信雙方約定的規(guī)則，依據(jù)概率論知識獲取通信中的有效信息[3]。

2 收發(fā)實驗

2.1 發(fā)送方獲取發(fā)送密文信息

文中DES密文通過DES在線加解密網(wǎng)站獲取。DES密文的密鑰由通信雙方基于Diffie-Hellman加密思想確定，通信雙方可以選擇電話等第三方約定的秘密信道獲取私有的DES密鑰K1[4]。

打開DES在線加解密網(wǎng)站，在線獲取DES密文，具體如圖1所示，原文欄顯示的是待發(fā)送的明文信息，密文欄為空。在圖1的“密碼”框中輸入私有的DES密鑰K1，點擊“加密”按鈕，即可獲取DES密文，圖2所示的密文欄即為發(fā)送方獲取待發(fā)送的密文信息。

圖1 在線獲取DES密文

圖2 DES密文確定

2.2 密文轉(zhuǎn)換為二進制編碼

發(fā)送方通過“文本?二進制”雙向轉(zhuǎn)換軟件將通信信息轉(zhuǎn)換為二進制編碼[5]。打開“文本——二進制”雙向轉(zhuǎn)換軟件，將待發(fā)送的密文輸入到文本框（上欄），點擊“Text to binary”按鈕，即可獲取待發(fā)送信息的二進制編碼，如圖3所示。

同理，將二進制編碼輸入文本框，點擊“binary to Text ”，即可獲得對應(yīng)的DES密文，如圖4所示。

2.3 二進制編碼中插入特征值

二進制編碼中插入特征值是通信雙方共同約定的一種隱藏加密方法，即實現(xiàn)了混合二進制編碼[6]。如文中采用在待發(fā)送的二進制編碼中按照“逢10位添0位”的算法插入一串特征值，如圖3中的二進制編碼按照“逢10位添0位”之后的新編碼如圖5所示。

圖3 DES密文信息轉(zhuǎn)化 圖4 二進制編碼轉(zhuǎn)化

二進制編碼 DES密文信息

圖5 添加特征值后的二進制編碼

按照特定算法分布的特征值也便于合法用戶判斷文件是否被恣意篡改[7]。

2.4 LED光線編碼發(fā)送與接收信息

信息發(fā)送方的LED燈內(nèi)置控制開關(guān)的無線芯片，按照預(yù)定發(fā)送的二進制編碼控制LED的亮與滅，接收方通過光線接收器遵循發(fā)送方約定規(guī)則且依據(jù)概率論知識獲取通信中的信息[8]。如在概率論中隨機01000111 01010100 01000110 01101010編碼信息中，統(tǒng)計任意3位組合的概率都是等概率，通信雙方可以按約定記錄LED燈的亮為1，LED燈的滅為0，或反之，接收LED光線通信中的二進制編碼，從而確定通信方發(fā)送的信息。

3 結(jié) 語

文中選用LED作為通信信息的載體，載體LED憑借其體積小、耗電量低、使用壽命長、高亮度和環(huán)保等優(yōu)勢，實現(xiàn)了保密成本低，操作簡單，加密靈活度高，抗干擾性強等優(yōu)勢[9]。LED光線編碼通信在信息隱藏中的研究是將通信中的信息隱藏于光線并與二進制編碼相結(jié)合，LED光線編碼通信可以進一步研究應(yīng)用于解決改善目前電磁波通信易干擾，防干擾等問題[10]。

參考文獻

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