一种基于二维码的短距离通信系统设计与实现

胡麟

摘要：本文提出一种基于二维码的短距离数据传输的方法，将信息转换为多张二维码图像并进行连续播放，扫码设备摄像头同步识别所述二维码图像内容，将识别结果进行显示及存储，该方法打破了传统通信中使用无线电磁波和有线电缆作为传输介质的束缚，大大提高了信息传输的安全性，适合在安全要求高的场所进行数据的传输应用。

1.引言

随着通信技术的不断发展，信息传输过程中受到的安全威胁也越来越多，在传统的有线通信和无线通信过程中，作为传输截至的通信线缆和无线电磁波，都容易被第三方接入从而截取信息，特别是在短距离通信中，如果两个网络需要传输数据，一般通过蓝牙，或者U盘、光盘和移动硬盘等中间存储介质转储，但是如果转储截至存在病毒，也将可能导致目标网络感染病毒。基于这种安全的考虑，我们可以采用在发送端将要传输的信息生成二维码，接收端通过摄像头获取二维码并解码出原始信息，这样就在两个网络间完成了数据的传输，而没有通过实际的连接，大大提高了信息传输的安全性。

2.二维码编解码原理

2.1 二维码编码原理

2.1.1 二维码分类

二维码有不同码制，包括：Data Matrix，MaxiCode，Aztec，QR Code，Vericode，PDF417，Ultracode，Code 49，Code 16K等。根据原理分为堆叠式/行排式以及矩阵式。堆叠式/行排式二维码的编码原理建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行，代表的码制有Code 16K、Code 49、PDF417、MicroPDF417等。矩阵式二维码，在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。有占位表示1，无占位表示0.代表的码制有Code One、MaxiCode、QR Code、 Data Matrix、Han Xin Code、Grid Matrix等。

2.1.2 二维码尺寸

二维码一共有40个尺寸（Version）。Version 1是21 x 21的矩阵，Version 2是 25 x25的矩阵，每增加一个version，就会增加4的尺寸，公式：（V-1）*4+21。

2.1.3 二维码编码过程

二维码编码过程为：数据分析-->数据编码-->纠错编码-->構造最终数据-->构造矩阵-->打上掩码-->填充格式与版本信息。

2.2 二维码解码

二维码的解码过程则为编码的逆过程。如下图所示：

3.系统设计和实现

3.1 系统框架

根据系统设计思路，本方案采用C#开发平台，引用QR Code第三方库实现信息的编解码，将信息编码生成二维码，调用终端的摄像头获取二维码并进行解码，存储解码信息。方案原理图如下：

3.2 系统功能测试

按照系统设计原理进行编码实现设计功能，运行并测试系统功能，系统运行界面如下：

4.结论

通过对二维码编解码原理的分析，设计基于二维码的短距离信息传输方案，通过测试，本方案能够实现不同网络的终端进行短距离的信息传输，而且避免了终端间网络互联或中间介质传输带来的信息泄露或病毒感染的风险，简单高效，大大提高了传输过程中的信息安全度，非常适用于在信息安全要求高的应用场所使用。

参考文献

[1]郑雪广，关楚权.一种基于扫描二维码实现的网页实时语音通信方法.2017

[2]冯汉江.在离线场景基于二维码的支付系统及其方法.2017

[3]杨斌，江渊.一种基于二维码的物联网水控器及使用方法.2019

[4]QRCode二维码编解码原理-简书（https：//www.jianshu.com/p/3cf1862552f8）

[5]开启本地服务器，利用二维码进行通信[Demo]_Cemmmmer的博客-CSDN博客https：//blog.csdn.net/qqGrid/article/details/41890621