一種基于二維碼的短距離通信系統設計與實現

胡麟

摘要：本文提出一種基于二維碼的短距離數據傳輸的方法，將信息轉換為多張二維碼圖像并進行連續播放，掃碼設備攝像頭同步識別所述二維碼圖像內容，將識別結果進行顯示及存儲，該方法打破了傳統通信中使用無線電磁波和有線電纜作為傳輸介質的束縛，大大提高了信息傳輸的安全性，適合在安全要求高的場所進行數據的傳輸應用。

1.引言

隨著通信技術的不斷發展，信息傳輸過程中受到的安全威脅也越來越多，在傳統的有線通信和無線通信過程中，作為傳輸截至的通信線纜和無線電磁波，都容易被第三方接入從而截取信息，特別是在短距離通信中，如果兩個網絡需要傳輸數據，一般通過藍牙，或者U盤、光盤和移動硬盤等中間存儲介質轉儲，但是如果轉儲截至存在病毒，也將可能導致目標網絡感染病毒。基于這種安全的考慮，我們可以采用在發送端將要傳輸的信息生成二維碼，接收端通過攝像頭獲取二維碼并解碼出原始信息，這樣就在兩個網絡間完成了數據的傳輸，而沒有通過實際的連接，大大提高了信息傳輸的安全性。

2.二維碼編解碼原理

2.1 二維碼編碼原理

2.1.1 二維碼分類

二維碼有不同碼制，包括：Data Matrix，MaxiCode，Aztec，QR Code，Vericode，PDF417，Ultracode，Code 49，Code 16K等。根據原理分為堆疊式/行排式以及矩陣式。堆疊式/行排式二維碼的編碼原理建立在一維條碼基礎之上，按需要堆積成二行或多行，代表的碼制有Code 16K、Code 49、PDF417、MicroPDF417等。矩陣式二維碼，在一個矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進行編碼。有占位表示1，無占位表示0.代表的碼制有Code One、MaxiCode、QR Code、 Data Matrix、Han Xin Code、Grid Matrix等。

2.1.2 二維碼尺寸

二維碼一共有40個尺寸（Version）。Version 1是21 x 21的矩陣，Version 2是 25 x25的矩陣，每增加一個version，就會增加4的尺寸，公式：（V-1）*4+21。

2.1.3 二維碼編碼過程

二維碼編碼過程為：數據分析-->數據編碼-->糾錯編碼-->構造最終數據-->構造矩陣-->打上掩碼-->填充格式與版本信息。

2.2 二維碼解碼

二維碼的解碼過程則為編碼的逆過程。如下圖所示：

3.系統設計和實現

3.1 系統框架

根據系統設計思路，本方案采用C#開發平臺，引用QR Code第三方庫實現信息的編解碼，將信息編碼生成二維碼，調用終端的攝像頭獲取二維碼并進行解碼，存儲解碼信息。方案原理圖如下：

3.2 系統功能測試

按照系統設計原理進行編碼實現設計功能，運行并測試系統功能，系統運行界面如下：

4.結論

通過對二維碼編解碼原理的分析，設計基于二維碼的短距離信息傳輸方案，通過測試，本方案能夠實現不同網絡的終端進行短距離的信息傳輸，而且避免了終端間網絡互聯或中間介質傳輸帶來的信息泄露或病毒感染的風險，簡單高效，大大提高了傳輸過程中的信息安全度，非常適用于在信息安全要求高的應用場所使用。

參考文獻

[1]鄭雪廣，關楚權.一種基于掃描二維碼實現的網頁實時語音通信方法.2017

[2]馮漢江.在離線場景基于二維碼的支付系統及其方法.2017

[3]楊斌，江淵.一種基于二維碼的物聯網水控器及使用方法.2019

[4]QRCode二維碼編解碼原理-簡書（https：//www.jianshu.com/p/3cf1862552f8）

[5]開啟本地服務器，利用二維碼進行通信[Demo]_Cemmmmer的博客-CSDN博客https：//blog.csdn.net/qqGrid/article/details/41890621