LED光线编码通信在信息隐藏中的研究

0 引 言

信息隐藏的主要目的是保护重要信息，防止重要信息被非法用户窃取。目前信息隐藏技术的研究方向是数字水印（Digital Watermarking）技术，该技术是将一些标识信息（即数字水印）直接嵌入数字载体（包括多媒体、文档、软件等） 当中，其涉及到的核心技术比较专业，如基于小波算法的数字水印生成与隐藏算法、水印防复制技术、抗衰减技术和数字水印检验机读化等[1]，通信双方解读信息难度教大。本文研究的LED 光线编码通信在于信息的隐藏，实现了操作简单，抗干扰性强和易于实现等优点。

加密算法（Data Encryption Standard，DES）即数据加密标准，是一种使用密钥加密的对称加密体制的块算法。1976 年， 美国联邦政府的国家标准局把 DES 加密算法确定为联邦资料处理标准（FIPS），随后此标准在国际上广泛流传使用 [2]。

1 编码原理

通信双方基于Diffie-Hellman 加密思想确定DES 加密密钥。LED 光线编码通信在信息隐藏的实现原理步骤分为 3 步： 首先，发送方把 DES 密文通过一款“文本——二进制”双向转换软件转换为二进制编码，再按一定算法在二进制编码中插入一串特征值 ；其次，在信息发送方的 LED 灯内置控制开关的无线芯片，按照预定发送的二进制编码控制 LED 的亮与灭 ；最后，接收方通过光线接收器接收信息，遵循通信双方约定的规则，依据概率论知识获取通信中的有效信息[3]。

2 收发实验

2.1 发送方获取发送密文信息

文中DES 密文通过DES 在线加解密网站获取。DES 密文的密钥由通信双方基于Diffie-Hellman 加密思想确定，通信双方可以选择电话等第三方约定的秘密信道获取私有的DES密钥Ｋ１[4]。

打开 DES 在线加解密网站，在线获取 DES 密文，具体 如图 1 所示，原文栏显示的是待发送的明文信息，密文栏为空。 在图 1 的“密码”框中输入私有的 DES 密钥Ｋ１，点击“加密” 按钮，即可获取 DES 密文，图 2 所示的密文栏即为发送方获 取待发送的密文信息。

2.2 密文转换为二进制编码

发送方通过“文本 二进制”双向转换软件将通信信息转换为二进制编码[5]。打开“文本——二进制”双向转换软件， 将待发送的密文输入到文本框（上栏），点击“Text to binary”按钮，即可获取待发送信息的二进制编码，如图 3 所示。

同理，将二进制编码输入文本框，点击“binary to Text ”，即可获得对应的DES 密文，如图 4 所示。

2.3 二进制编码中插入特征值

二进制编码中插入特征值是通信双方共同约定的一种隐藏加密方法，即实现了混合二进制编码 [6]。如文中采用在待发 送的二进制编码中按照“逢 10 位添 0 位”的算法插入一串特 征值，如图 3 中的二进制编码按照“逢 10 位添 0 位”之后的 新编码如图 5 所示。

按照特定算法分布的特征值也便于合法用户判断文件是 否被恣意篡改 [7]。 

2.4 LED 光线编码发送与接收信息 

信息发送方的 LED 灯内置控制开关的无线芯片，按照 预定发送的二进制编码控制 LED 的亮与灭，接收方通过光 线接收器遵循发送方约定规则且依据概率论知识获取通信中 的信息 [8]。如在概率论中随机 01000111 01010100 01000110 01101010 编码信息中，统计任意 3 位组合的概率都是等概率， 通信双方可以按约定记录 LED 灯的亮为 1，LED 灯的灭为 0， 或反之，接收 LED 光线通信中的二进制编码，从而确定通信 方发送的信息。 

3 结 语

文中选用 LED 作为通信信息的载体，载体 LED 凭借其 体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度和环保等优势，实 现了保密成本低，操作简单，加密灵活度高，抗干扰性强等优 势 [9]。LED 光线编码通信在信息隐藏中的研究是将通信中的 信息隐藏于光线并与二进制编码相结合，LED 光线编码通信 可以进一步研究应用于解决改善目前电磁波通信易干扰，防 干扰等问题 [10]。