噪聲干擾技術(shù)在加密中的應(yīng)用

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1、噪聲干擾技術(shù)在加密中的應(yīng)用（武漢工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程系，湖北武漢430064）中圖分類(lèi)號(hào):TP309.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：1673-0992（2010）05-018-02摘要：作為因特網(wǎng)基礎(chǔ)的TCP/IP協(xié)議組，其中大多數(shù)常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使用明文方式傳輸信息，容易受到竊聽(tīng)，而那些安全的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議乂存在使用不方便、速度較慢的問(wèn)題。在許多對(duì)安全級(jí)別要求不高的應(yīng)用案例中，僅在系統(tǒng)的安全敏感部分（如帳號(hào)登錄認(rèn)證）使用自己編寫(xiě)的加密功能模塊，是一種更加合理的方法。論文介紹了加密技術(shù)的一些基木概念，并專(zhuān)題介紹了噪聲干擾技術(shù)用于信息加密

2、的原理和方法，通過(guò)案例說(shuō)明如何運(yùn)用噪聲干擾技術(shù)保障系統(tǒng)安全。關(guān)鍵詞：通訊；加密；噪聲干擾在因特網(wǎng)中最常用的一些通訊協(xié)議一一用于Web瀏覽的HTTP協(xié)議、用于文件傳輸?shù)腇TP協(xié)議、用于電子郵件的SMTP和POP3協(xié)議等，都是使用明文進(jìn)行信息通訊的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此惡意的網(wǎng)絡(luò)黑客可以使用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)手段竊取通訊過(guò)程中的一些敏感資料。如何應(yīng)對(duì)這種信息泄密威脅呢？答案是：加密技術(shù)！信息加密有許多方法，下面將簡(jiǎn)單介紹一種特別的信息加密手段一一運(yùn)用噪聲干擾技術(shù)的信息加密。一、噪聲干擾一另類(lèi)的通訊加密手段其實(shí)，除了普通的加密技術(shù)，還有另一種對(duì)通訊信息進(jìn)行

3、安全保護(hù)的方法,那就是噪聲干擾?；叵胍幌露兰o(jì)七十年代的戰(zhàn)爭(zhēng)題材老電影中，中國(guó)共產(chǎn)黨地下工作者在室內(nèi)秘密交換偵察信息時(shí)，常常將收音機(jī)或唱片播放機(jī)開(kāi)到最大音量，面對(duì)面低聲交談的地下工作者可以相互聽(tīng)清楚對(duì)方的談話(huà)，但是大音量的音樂(lè)與他們談話(huà)的聲音混合在一起卻可以嚴(yán)重干擾國(guó)民黨特務(wù)的竊聽(tīng)活動(dòng)。這里的大音量的音樂(lè)，實(shí)際上就是一種起到干擾作用的噪聲。在信息論中，“噪聲”這個(gè)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)是指在信息傳遞過(guò)程中與有效信息相伴隨的無(wú)效信息。這些“無(wú)效信息”是不可避免地自然岀現(xiàn)在信息通道中的，其最大特征是其徹底的隨機(jī)性。所謂徹底隨機(jī)是指噪聲信號(hào)均勻地覆蓋

4、了全部信號(hào)頻段，我們稱(chēng)之為“白噪聲”。自然產(chǎn)生的噪聲干擾是“白噪聲”與有效信號(hào)“均勻”混合而造成的，這種混合本質(zhì)上是不可逆的，從有效信號(hào)中去除白噪聲是非常困難的，因此，高強(qiáng)度的噪聲將造成有效信號(hào)完全不可讀。“信噪比”就是一個(gè)用來(lái)描述通訊過(guò)程中噪聲含量多少的參量，它定義為有效信息的強(qiáng)度與噪聲強(qiáng)度的比值（通常還對(duì)這個(gè)比值進(jìn)行一次對(duì)數(shù)運(yùn)算操作），信噪比越高則通訊的質(zhì)量越好，但是絕對(duì)沒(méi)有噪聲是不可能的。換一個(gè)角度思考，如果可以“有控制地加入噪聲”，即將白噪聲以某種特定的模式與有效信號(hào)“交織”混合在一起，這種交織混合干擾與前面提到的均勻混合干

5、擾不同，“交織”式的加擾操作是可逆的，當(dāng)加擾信號(hào)傳送到目的地后，通過(guò)實(shí)施加擾操作的逆操作一一解擾，即可將加擾信號(hào)中的噪聲完全地濾除掉，只剩下清晰的有效信號(hào)。在這種通訊方式中，即使信息在傳送途中被竊聽(tīng)，由于竊聽(tīng)者不知道噪聲與有效信號(hào)的交織模式，因此無(wú)法濾除其中的干擾噪聲，而加擾吋與有效信號(hào)交織混合的噪聲使有效信息呈現(xiàn)嚴(yán)重失真的狀態(tài)，竊聽(tīng)者得到的只能是類(lèi)同于噪聲的無(wú)用信息。二、噪聲干擾技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式注意上面關(guān)于噪聲干擾技術(shù)的的原理描述，噪聲與原始信息是以某種模式“交織”在一起的，并非簡(jiǎn)單的均勻混合，這種“交織”式的加擾是可逆的操作，通過(guò)

6、逆操作一一“解擾”可以完全濾除噪聲，還原岀原始信息?；谶@個(gè)原理的加密技術(shù)實(shí)際上應(yīng)該稱(chēng)為“偽噪聲編碼加密技術(shù)”。下面通過(guò)一個(gè)在數(shù)字通訊中運(yùn)用噪聲干擾技術(shù)的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)實(shí)例，進(jìn)一步說(shuō)明這項(xiàng)技術(shù)的原理：例：基于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的交織模式范例現(xiàn)在要傳送單詞“Windows”，在數(shù)字通訊中我們使用ASCII碼對(duì)其進(jìn)行編碼為7字節(jié)的數(shù)據(jù)，以十進(jìn)制數(shù)表示為：87105110100111119115用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生7個(gè)0?255之間的隨機(jī)數(shù)，例如在VisualBasic中，可以使用偽隨機(jī)函數(shù)RND構(gòu)造表達(dá)式：INT(RND*256);假設(shè)產(chǎn)生的噪聲干擾數(shù)

7、據(jù)為：31987774148136180將兩組數(shù)據(jù)交織在一起，交織混合模式如下：將87與3交織，方法是：把兩數(shù)寫(xiě)成8位二進(jìn)制數(shù)，然后以原始數(shù)據(jù)取奇數(shù)位、噪聲干擾數(shù)據(jù)取偶數(shù)位的交錯(cuò)方式交織873?0101011100000011?0010001000101111?0010001000101111?3447同理，105198?0110100111000110?0111100010010110?120150后面5組數(shù)據(jù)的交織變換省略…可以看到，交織變換得到的數(shù)據(jù)是混合了隨機(jī)噪聲的加擾數(shù)據(jù)，必定會(huì)具有很強(qiáng)的隨機(jī)性；接收到這些表面上隨機(jī)的數(shù)據(jù)

8、后，以二進(jìn)制形式查看，每16位一組，去除其中的偶數(shù)位，僅保留奇數(shù)位，就可以得到原理數(shù)據(jù)，比如：120150?0111100010010110?01101001?87基于十進(jìn)制和其它進(jìn)制的字符串變換的交織模式以引類(lèi)推。上面這個(gè)例子只是固