噪声干扰技术在加密中的应用

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1、噪声干扰技术在加密中的应用（武汉工业职业技术学院电子电气工程系，湖北武汉430064）中图分类号:TP309.7文献标识码:A文章编号：1673-0992（2010）05-018-02摘要：作为因特网基础的TCP/IP协议组，其中大多数常用的网络协议使用明文方式传输信息，容易受到窃听，而那些安全的网络协议乂存在使用不方便、速度较慢的问题。在许多对安全级别要求不高的应用案例中，仅在系统的安全敏感部分（如帐号登录认证）使用自己编写的加密功能模块，是一种更加合理的方法。论文介绍了加密技术的一些基木概念，并专题介绍了噪声干扰技术用于信息加密

2、的原理和方法，通过案例说明如何运用噪声干扰技术保障系统安全。关键词：通讯；加密；噪声干扰在因特网中最常用的一些通讯协议一一用于Web浏览的HTTP协议、用于文件传输的FTP协议、用于电子邮件的SMTP和POP3协议等，都是使用明文进行信息通讯的网络协议，因此恶意的网络黑客可以使用网络监听手段窃取通讯过程中的一些敏感资料。如何应对这种信息泄密威胁呢？答案是：加密技术！信息加密有许多方法，下面将简单介绍一种特别的信息加密手段一一运用噪声干扰技术的信息加密。一、噪声干扰一另类的通讯加密手段其实，除了普通的加密技术，还有另一种对通讯信息进行

3、安全保护的方法,那就是噪声干扰。回想一下二十世纪七十年代的战争题材老电影中，中国共产党地下工作者在室内秘密交换侦察信息时，常常将收音机或唱片播放机开到最大音量，面对面低声交谈的地下工作者可以相互听清楚对方的谈话，但是大音量的音乐与他们谈话的声音混合在一起却可以严重干扰国民党特务的窃听活动。这里的大音量的音乐，实际上就是一种起到干扰作用的噪声。在信息论中，“噪声”这个专业术语是指在信息传递过程中与有效信息相伴随的无效信息。这些“无效信息”是不可避免地自然岀现在信息通道中的，其最大特征是其彻底的随机性。所谓彻底随机是指噪声信号均匀地覆盖

4、了全部信号频段，我们称之为“白噪声”。自然产生的噪声干扰是“白噪声”与有效信号“均匀”混合而造成的，这种混合本质上是不可逆的，从有效信号中去除白噪声是非常困难的，因此，高强度的噪声将造成有效信号完全不可读。“信噪比”就是一个用来描述通讯过程中噪声含量多少的参量，它定义为有效信息的强度与噪声强度的比值（通常还对这个比值进行一次对数运算操作），信噪比越高则通讯的质量越好，但是绝对没有噪声是不可能的。换一个角度思考，如果可以“有控制地加入噪声”，即将白噪声以某种特定的模式与有效信号“交织”混合在一起，这种交织混合干扰与前面提到的均匀混合干

5、扰不同，“交织”式的加扰操作是可逆的，当加扰信号传送到目的地后，通过实施加扰操作的逆操作一一解扰，即可将加扰信号中的噪声完全地滤除掉，只剩下清晰的有效信号。在这种通讯方式中，即使信息在传送途中被窃听，由于窃听者不知道噪声与有效信号的交织模式，因此无法滤除其中的干扰噪声，而加扰吋与有效信号交织混合的噪声使有效信息呈现严重失真的状态，窃听者得到的只能是类同于噪声的无用信息。二、噪声干扰技术的实现方式注意上面关于噪声干扰技术的的原理描述，噪声与原始信息是以某种模式“交织”在一起的，并非简单的均匀混合，这种“交织”式的加扰是可逆的操作，通过

6、逆操作一一“解扰”可以完全滤除噪声，还原岀原始信息。基于这个原理的加密技术实际上应该称为“伪噪声编码加密技术”。下面通过一个在数字通讯中运用噪声干扰技术的简单实现实例，进一步说明这项技术的原理：例：基于二进制数据的交织模式范例现在要传送单词“Windows”，在数字通讯中我们使用ASCII码对其进行编码为7字节的数据，以十进制数表示为：87105110100111119115用随机数发生器产生7个0〜255之间的随机数，例如在VisualBasic中，可以使用伪随机函数RND构造表达式：INT(RND*256);假设产生的噪声干扰数

7、据为：31987774148136180将两组数据交织在一起，交织混合模式如下：将87与3交织，方法是：把两数写成8位二进制数，然后以原始数据取奇数位、噪声干扰数据取偶数位的交错方式交织873?0101011100000011?0010001000101111?0010001000101111?3447同理，105198?0110100111000110?0111100010010110?120150后面5组数据的交织变换省略…可以看到，交织变换得到的数据是混合了随机噪声的加扰数据，必定会具有很强的随机性；接收到这些表面上随机的数据

8、后，以二进制形式查看，每16位一组，去除其中的偶数位，仅保留奇数位，就可以得到原理数据，比如：120150?0111100010010110?01101001?87基于十进制和其它进制的字符串变换的交织模式以引类推。上面这个例子只是固