CRC校验在无线电波信息隐藏中的研究

黄恒一+付三丽

摘 要：文中从研究无线电信息收发传播泄密的角度出发，对无线电信息编码与无线电波传播的特点进行探讨，研究怎样从信息本身进行隐藏并结合电磁波传播特性，提出CRC校验在无线电波信息隐藏中的方法。设计方案首先将原始信息进行二进制的编码转化，转换后的原始信息结合CRC校验技术添加CRC校验码一起组成新的原始待发送二进制信息，原始待发送的基带信息编码中的1定义为高电平，0定义为低电平。当接收方接收到电磁波信息后，进行逆向解调，利用双方约定的电磁波相位定义规则，CRC校验约定规则，即可解调出原始信息，防止机密信息在电磁波传送过程中被非法截获、破解。

关键词：二进制；隐写术；无线电波；CRC校验技术

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）05-00-02

0 引 言

信息隐藏起源于隐写术，主要用于保护重要的文件信息。早期人们用含淀粉的水写字，用碘酒获取隐藏信息。随着科技的发展，高科技手段的应用对防止情报与信息泄露发挥着重要作用，例如信息的编码加密、数字水印、复杂的数学加密算法及最新的量子加密技术。然而，再高明的防范措施也会发生不经意的泄密事件。因为保密措施是“死”的，而人却是“活”的。人是一切手段中最重要也是最活跃的因素。泄密可能常常就在人们不经意的嘴边、身旁、行动中。本文在信息安全的大环境下主要研究并提出了一种基于CRC校验的信息隐藏方法[1]。

1 原理

信息隐藏这一课题起源于加密术，早期人们加密信息出于军事目的，但限于当时的技术水平，仅仅是从信息编码的角度出发，如早期的信息加密算法代表“凯撒加密”；随着计算机技术的发展，各种夹杂复杂数学算法的编码信息隐藏技术出现了，这一阶段的信息隐藏算法代表为“RSA”加密算法，“DES”加密算法；微电子技术的发展大大加速了高性能计算机的出现，传统的计算机算法信息隐藏也变得不再安全，人们开始研究新的信息隐藏技术，这一阶段主要流行嵌入式载体的信息隐藏技术，代表有“图像水印”、“音频水印”技术[2]。

本文主要从传统及目前已经存在的信息隐藏技术出发，研究对象是无线电波信息传输过程中信息的隐藏保密方式，但由于各种信息保密措施是“死”的，而人却是“活”的，因此电磁波本身传播的频率易泄露和被截获的特点是最重要、最活跃的因素，因而文中提出一种收发双方利用CRC校验规则，约定基带信息信号与选定电磁波相位之间的关系，基于CRC校验实现信息隐藏的方法[3，4]。

2 实验方法

2.1 将隐藏文件转换为数字文本

首先将隐藏文件的文本信息转换为离散的数字文本，便于CRC校验发送数字信息及无线电波的相位调制。利用图1所示的数字文本转换软件将文本信息转换为二进制代码。

图1为将原始的文本信息转换为二进制代码。图2所示为接收方利用数字软件还原的文本信息，即将二进制代码转换为文本。图3所示为原始文件对应的文本。

2.2 将文件数字文本添加CRC校验码

所谓的CRC校验技术，是借助计算机网络数据链路层由防止出错检测技术思想转化来的一种技术。在发送端把数据划分为组，假定每组为k比特，待发送的数据为M=101001（k=6）。CRC运算就是在数据后面加上n位CRC校验码，构成一个混合CRC校验码数据，将（k+n）位一起发送出去。在接收端把解调出来的二进制数据进行逆向CRC校验，将收到的数据分组，每组除以同样的除数P，然后检查所得余数R。如果在传输过程中无差错，那么经过CRC检验后得出的余数R=0，即发送的信息在传输过程中没有出现差错[5]。

2.2.1 原始的待发送数据添加CRC步骤

将原始的文本信息转换为二进制编码信息后，如何在转换后的二进制信息后确定添加n位CRC校验码？此处举例说明。假设转化后的数据M1=101001（k=6），用二进制的模2运算对2n乘M1，即在M1后添加了n个0。得到的（k+n）数除以双方事先商定的长度为（n+1）位的除数P，得到的商是Q而余数是R（n位，比P少1位）。余数R就作为CRC校验码添加在数据M1后与原始转换后的数据M1一起发送出去[6]。

2.2.2 CRC校验码步骤算法求取过程

经过CRC校验码添加步骤可知，以M1=101001，收發双方约定P=1101的待发送数据进行演示：

（1）k=6， M=101001。

（2）设n =3，除数P=1101，被除数为2nM=101001000。

（3）运算的结果为商Q= 110101，余数R=001。

（4）余数R作为冗余码添加在数据M后发送出去。发送的数据为2nM+R，即101001001，共 （k+n） 位。

待发送数据M1 CRC校验码步骤算法过程如图4所示。

2.3 基带信息信号与选定的电磁波相位之间的调制

经CRC校验码步骤算法求取过程，得到转换后的数据M1，添加n位CRC校验码的数据为M2=101001001。选取带发送调制的电磁波数据为f1=A1sin （t）[7]。定义电磁波信号为 f1（0°～180°）范围对应的上半轴波形幅度为1， f1（180°～360°）范围对应的下半轴波形幅度值为0，即根据电磁波幅度定义可以得到一组码元数据M3=10101010……

添加CRC校验码数据M2调制电磁算法即将数据M2|M3=M4再次经过运算，将数据M4与电磁波f1相乘，电磁波的每半个周期对应M4数据中的一个码元，当M4数据中的码元为1时，定义收发双方电磁波的波形为上半轴，当M4数据中对应的码元为0时定义为电磁波波形的下半轴[8]。

2.4 接收端解调电磁波中隐藏的信息

当接收端收到发送方的电磁波文件时，先按照收发双方约定的规则，当接收到的电磁波f2波形图中在半个周期即一个码元时间对应波形上半轴，接收方就定义此码元为1，对应的波形为下半轴，接收方就定义此码元为0。接收方初次解调的码元数据为M5；之后按照M6=M5|M3运算得到数据M6；接下来按照CRC校验法则对M6数据进行校验，当没有数据出错时，对数据M6去除CRC校验码得到数据M7；最后接收方再借助二进制文本转换软件进行二进制转换，即可得到发送方原先想隐藏的数据信息。经过上述四步，收发双方可以成功隐藏电磁波信息文件[9，10]。

2.5 技术创新

本文从传统信息隐藏的角度出发，提出了一种基于CRC校验技术以隐藏生活中容易泄露的电磁波信息的方法。文中发送方所采用的CRC校验技术较传统隐写方法而言，从人的角度出发，CRC校验不仅变换了发送方的文本信息进行二进制编码，接收方还可以检查文本信息是否遭遇篡改，且CRC校验的编码信息M2与电磁波对应的码元M3再次调制后二次调制原先的电磁波f1，实现了隐藏电磁波信息的目的。

3 结 语

本文研究并提出的CRC校驗在无线电波信息隐藏中的方法较传统信息隐藏技术而言更加安全，算法更加复杂，破解难度更大。收发电磁波双方按照约定的规则进行CRC校验，信息编码等步骤实现电磁波信息的隐写。

参考文献

[1]曹晓丽.基于DES的加密算法[J].电脑知识与技术，2010，26（6）：70-71.

[2]江波.分析DES算法的实现及改进过程[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2010，10（5）：46-47.

[3]钱纪初.高职院校计算机基础教学探索[J].福建电脑，2010，26（5）：186.

[4]陈士伟，金晨辉.产生MD5碰撞的新的充分条件集[J].电子与信息学报，2009，31（3）：740-744.

[5]张浩华，齐维毅，赵子夫，等.基于JAVA技术的MD5加密算法的设计与实现[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），2009，27（1）：75-77.

[6]张裔智，赵毅，汤小斌.MD5算法研究[J].计算机科学，2008，35（7）：295-297.

[7]付三丽，黄恒一.隐写术在高校核心文件收发中的探讨[J].物联网技术，2017，7（3）：81-82.

[8]黄恒一，付三丽，丁学用，等.LED光线编码通信在信息隐藏中的研究[J].物联网技术，2015，5（11）：41-42.

[9]黄恒一，付三丽，丁学用，等.一种混合加密方法在文件隐藏中的应用[J].海南师范大学学报（自然科学版），2015，28（1）：35-36.

[10]张源伟，黄恒一，李炯，等.一种二重加密方法在信息存储上的应用[J].现代电子技术，2013，36（2）：80-82.