【摘要】：針對網(wǎng)絡(luò)隱蔽信道在強噪聲環(huán)境中信息傳遞錯誤率高的問題,該文提出一種基于CDMA擴頻編碼的可靠網(wǎng)絡(luò)隱蔽信道設(shè)計方法。該方法利用數(shù)據(jù)包在傳輸過程中的包際時延傳遞隱蔽信息,發(fā)送方采用散列擴頻編碼,接收方采用信道噪聲預(yù)測消除等技術(shù)進(jìn)行信道抗干擾處理,提高了強噪聲環(huán)境中隱蔽信道通信的可靠性。針對信道抗干擾性與信道傳輸率兩個主要衡量指標(biāo)互斥、綜合性能難以達(dá)到最優(yōu)的問題,提出了基于選定傳輸率的抗干擾能力最優(yōu)化方法。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建了該隱蔽信道,并進(jìn)行了隱蔽信息傳輸實驗,結(jié)果表明該文方法與解決同類問題的其他方法相比隱蔽信道數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合抗干擾能力提高20%左右。
【圖文】：

第4期牛小鵬等：一種基于擴頻編碼的可靠網(wǎng)絡(luò)隱蔽信道設(shè)計方法1013明，RNCC可以在保證信道傳輸效率的基礎(chǔ)上最大程度地降低信道傳輸錯誤率，提高抗干擾能力。2RNCC系統(tǒng)模型RNCC結(jié)構(gòu)如圖1所示，發(fā)送方利用隱蔽存儲信道將同步信息嵌入到合法數(shù)據(jù)包中，編碼器對隱蔽信息進(jìn)行散列擴頻編碼，再按照正常網(wǎng)絡(luò)流量的統(tǒng)計特征將碼元調(diào)制成數(shù)據(jù)包的間隔時延。接收方對接收到的時延信號做消噪處理，然后由解碼器進(jìn)行解碼和解調(diào)，恢復(fù)出隱蔽信息。圖1網(wǎng)絡(luò)隱蔽信道系統(tǒng)模型信息傳輸抗噪的方法包括兩類：(1)通過在數(shù)據(jù)流中插入校驗碼來提高抗干擾能力；(2)通過編碼機制保證信息的傳遞正確性。后者較前者具有更多的靈活性。對于隱蔽信息數(shù)據(jù)kb，用向量C對其擴頻編碼，結(jié)果為[],(,)11(1),(2),,()KKkikfikkksssNsb==S===C(1)其中C為具有正交性質(zhì)的Walsh-Hadamard矩陣，每一列都可以作為擴頻編碼的向量碼字，f(i,k)為隱蔽信息i,kb的索引哈希函數(shù)，利用該散列值在C中隨機選取一列作為i,kb的擴頻碼字。正常通信的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包間隔具有隨機性，并且相互獨立具有相同的分布特征[2]，其值決定于數(shù)據(jù)流的包間隔時延概率分布函數(shù)。為了保證信道的隱蔽性，可以使用碼字S產(chǎn)生與正常數(shù)據(jù)包間隔時延具有相同統(tǒng)計特征的時延信號。文獻(xiàn)[6]介紹了一種利用概率累積分布函數(shù)(CumulativeDistributeFunction,CDF)的反函數(shù)生成服從特定分布隨機變量的方法，即以區(qū)間[0,1]上服從均勻分布的隨機變量序列作為任意分布的CDF反函數(shù)的輸入，得到滿足該分布的隨機變量。按照概率累積分布函數(shù)的定義，信息碼元的累積分布函數(shù)為()Pr[]Pr[][]mmsmsmllllFlslslPl￡￡=￡===(2)對隱蔽信息的調(diào)制可分為兩個階段：(1)將擴頻編?

1014電子與信息學(xué)報第35卷()111112122112220221(())1(())2(()1)2(()1)[()()]4[()]1/2112112MKmKmmMMsmsmsmmmKKkNRNEunlEunlMEunEunNFlFlNPlMMKNKkNRNNRkg=-==-=-éù==êú=+êú==--==÷÷÷=÷÷÷+è÷èêú÷=÷è+è20NRkêú=÷÷÷÷÷(5)由式(5)可見，抗干擾系數(shù)g與擴頻系數(shù)N成正比，而數(shù)據(jù)傳輸率R與N成反比。如圖2所示，在一定區(qū)間內(nèi)g隨著K的增大逐漸下降；當(dāng)K增大到一定程度，g趨近于0，抗干擾能力處于極低水平，隱蔽信道幾乎不能使用。而R與K成正比，隨著K的增加線性增加，接近于1。由此可知，信道抗干擾能力與數(shù)據(jù)傳輸率兩個主要衡量指標(biāo)互斥，，難以同時達(dá)到最優(yōu)。為了使兩個目標(biāo)同時達(dá)到最佳狀態(tài)，獲得較好的抗干擾能力和數(shù)據(jù)傳輸率，需要按照一定的策略進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化調(diào)節(jié)，獲得最佳平衡。g可以從0趨近于正無窮，沒有約束和比較標(biāo)準(zhǔn)，其值不易確定。而R(0,1]，可以根據(jù)實際應(yīng)用需求設(shè)定高或低的傳輸率。隱蔽信道的設(shè)計目的是傳遞秘密信息，數(shù)據(jù)量一般不大，但要求較高的準(zhǔn)確率。因此可以設(shè)計如下策略：給定數(shù)據(jù)傳輸率R，通過改變N的值，最大化抗干擾能力g。圖3展示了將R固定為不同值時g與N的關(guān)系。參數(shù)選擇過程如下，首先根據(jù)具體應(yīng)用需求設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸率R，在固定R的條件下計算maxg，以及擴頻系數(shù)N和信道數(shù)目K，文中所用到的參數(shù)設(shè)置如表1所示。3.2噪聲消減解碼與編碼過程相反，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對載波信號做消噪處理。接收方得到的信號為cd=d+x，其中x是噪聲，d是包間時延。當(dāng)x￡20ms時表1隱蔽信道主要參數(shù)設(shè)置RmaxgNK
【作者單位】： 解放軍信息工程大學(xué);
【基金】：國家863計劃項目(2009AA01Z434) 信息工程大學(xué)未來發(fā)展基金(Future 1201)資助課題
【分類號】：TP393.08

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【共引文獻(xiàn)】

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【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：2526012