Page 225 - 应用声学2019年第4期

第 38 卷 第 4 期 刘俊凯等： 隐蔽通信中基于水声信道的密钥生成技术 685

3.2 仿真结果 信号加高斯白噪声，信噪比为10 dB。
3.2.1 信道估计结果 图4为采用本文提出的方法对信道进行两步估
仿真中，水声信道数据选取两通信节点相距 计的结果，对比图4(c)和表6 中相应的信道可知，估
500 m时的数据(如表5所示)，并对生成的时域通信 计结果与仿真信道相吻合。

120 120 120

100 100 100

80 80 80
ࣨϙ 60 ࣨϙ 60 ࣨϙ 60

40 40 40
20 20 20

0 0 0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
ག஝/10 4 ག஝/10 4 ག஝/10 4
(a) LFMՏ൦݀ᄱТፇ౧ (b) 1 ms᫂एЯԩతܸϙᄊፇ౧ (c) ҕᬔᘿϜགՑᄊη᥋ፇ౧

图 4 水声信道估计结果
Fig. 4 Estimation result of underwater acoustic channel

3.2.2 密钥生成 变换，从而得到DCT 系数矩阵。依据传输的信息比
表6为依据水声信道估计生成密钥结果。 特对表 4 中的信息隐藏参数对进行设置。如传输的
数据为 01，则将 (4,1) 像素值设定为比 (3,2) 像素值
表 6 依据水声信道生成密钥结果
小，(2,2) 像素值设定为比 (1,3)像素值大。再对获得
Table 6 Generating keys based on under-
的 DCT 系数方块进行逆 DCT 变换，得到加载重要
water acoustic channel
信息的载体图像(图5(b))。
信道 (节点间距离) 产生密钥
500 m 7f2a8e6e4a2d
498 m 7f2a8e6e4a2d
450 m 8f2f8e6a4c

由表 6可知，当节点间距离变换不明显时，水声
信道相对稳定，通信双方能够生成匹配密钥，但节点
位置发生明显变换 (窃听节点)，即使其知晓密钥生
(a) Ԕݽڏϸ (b) ࢦКηৌڏϸ
成算法，也无法解析出加密密钥。
图 5 嵌入信息图像与原始图像对比
3.2.3 图像加密解密
Fig. 5 Comparing embedded information image
(1)信息嵌入 with original image
采用 512 × 512 的水下沉船图像作为仿真载体
图像 (图 5(a))，并将长度为 704 bits 的 0、1 序列作 由图 5 可知，人眼看不出原图和含有重要信息
为重要信息隐藏在载体图像中。将原图分成 8 × 8 的图像之间有任何区别，表明采用方法实现信息隐
的像素块，对分割以后的每一个图像子块进行DCT 藏具有良好的隐蔽性。