Page 226 - 应用声学2019年第4期
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                 (2)信息提取                                       为 300 s,0 ms 时延对应的是直达声波,从中可以得
                 图6为不同密钥情况下提取信息对比例。                            到多途扩展大约为65 ms。从整体上看可知,信道的
                                                               脉冲响应稳定时长大约为 5 min,能够胜任密钥产
                                                               生的时间要求。
                                                               4.2  基于水声信道冲激响应的密钥生成试验
                            (a) ൤ᆸࠛᨅᖍԩηৌ
                                                                   换能器 A发送一个带宽13 kHz ∼ 18kHz、时长
                                                               为30 ms的LFM信号;换能器B接收到换能器A发
                                                               送的 LFM信号后,立即返回一个相同的LFM信号。
                             (b) ᩲឨࠛᨅᖍԩηৌ
                                                               通过对往返LFM信号进行水声信道估计,并依据估
                     图 6  不同密钥情况下提取信息对比例
                                                               计的水声信道生成加密密钥。图8 为信道交互试验
                Fig. 6 Comparisons of information extraction un-
                                                               数据。
                der different key conditions
                                                                      1.0
                 由图 6 解密结果可知,即使敌方了解到有重要                               0.8      1             2
                                                                      0.6
             信息发送,且知道隐藏算法,由于其不知道密钥,即
                                                                      0.4
             使通信方也只知道算法不知道实时的密码,其只与                                   0.2
             通信节点间的水声传输信道相关,更具安全性。                                   ࣨϙ  0
                                                                     -0.2
                                                                     -0.4
             4 试验结果                                                  -0.6
                                                                     -0.8
                 项目组在厦门五缘湾水域对基于水声信道估                                 -1.0
                                                                        0   5  10  15  20  25  30  35  40  45
             计的密钥生成技术进行验证试验。五缘湾水深6 m,                                                 ௑ᫎ/s
             换能器置于水下3 m,相距60 m。                                             图 8  信道交互试验数据

             4.1 水声信道冲激响应稳定性验证                                         Fig. 8 Channel interaction test data
                 图7为水声信道冲激响应稳定性试验结果。
                                                                   通过对两次信道交互数据(如图8所示)进行匹
                 图 7 为节点位于水下 3 m、相距 60 m,带宽
                                                               配相关处理,获取水声信道估计;接下来通过设定有
             13 kHz ∼18 kHz,时长为30 ms的LFM信号在厦门
                                                               效多途区分间隔 (20 ms)、有效多途幅值门限 (最大
             五缘湾水域的传输处理结果。当将处理结果根据时
                                                               值的十分之一) 和预设有效多途数量 (6) 来得到简
             间叠堆在一起的时候,信道脉冲响应时间跨度大约
                                                               化的水声估计信道,如图 9所示;通过控制幅度分级
                                                               冗余量 (0.3) 和时延分级冗余量 (0.1) 来生成加密密
                    0                               1.0
                                                    0.9        钥,结果如表7所示。
                   50
                                                    0.8            从表 7 可知,使用基于信道估计的密钥生成技
                                                    0.7
                  100                                          术能够生成匹配加密密钥,为安全保密的水声通信
                                                    0.6
                  ௑ᫎ/s  150                         0.5        提供一种可行的密钥生成技术。
                                                    0.4
                  200                                                   表 7  基于信道交互数据生成密钥
                                                    0.3
                                                    0.2           Table 7 Generating keys based on channel
                  250
                                                    0.1           interactive data
                     0      50     100    150
                                 η᥋௑ण/ms                              信道交互次序          A→B        B→A
                    图 7  水声信道冲激响应稳定性试验结果                                   1          4a1c1f     4a1c1f
               Fig. 7 Test results of impulse response stability           2          4a1d1f     4a1d1f
               of underwater acoustic channel
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