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频谱监测数据的压缩与加密算法研究

马浩然  
【摘要】:随着无线电频谱监测领域的发展,频谱监测设备日益增多,众多的设备每分每秒都在产生大量的监测数据,而这些大量的频谱监测数据所带来的存储压力也在日益增加。为了缓解这种压力以及保证频谱监测数据在网络上更安全地传输,本文针对频谱监测数据进行了实时压缩与加密算法的研究。1、频谱监测数据的实时压缩算法研究。针对频谱监测数据的特点,在频谱监测领域分别实现了Huffman编码、RLE编码、LZ77编码、LZ78编码和LZW编码的无损压缩,并从实现原理、压缩率和压缩速度等多角度考虑,提出了一种基于LZW算法的频谱监测数据实时压缩算法。该算法根据频谱监测数据所需要的高实时性,改变了文件的读写方式,实现了从输入到输出的实时压缩,同时放弃了LZW压缩算法原来的字典查找方式,直接采用了查找最快的Hash查找,在同样字典大小的情况下将压缩耗时从56s缩短到了1.5s,此外,根据频谱监测数据前后相似度高的特性采用了FIFO方式的字典更新方式提升词条匹配率,并且将字典的大小也改为了自定义操作,将普通情况下的40%压缩率降低到了26%。最终得到的改进压缩算法在真实设备真实数据的环境下,取得了压缩速度大幅度提升和压缩率显著降低的效果,表明了改进的实时压缩算法可以很好地应用于频谱监测领域。2、频谱监测数据的加密算法研究。针对频谱监测数据传输的安全问题,本文在DES算法和RSA算法的基础上提出了一种由二者混合的加密算法。该混合加密算法既保留了RSA加密算法的高安全性和DES加密算法的高加密速度,又弥补了两者各自的缺点,是采用DES加密算法加密数据,再用RSA加密算法加密DES的密钥的方式来实现混合加密。3、使用真实的频谱监测扫描设备在PC机上完成了对采集数据的实时压缩与加密操作,完整的实现了全部过程。经过解密和解压缩的数据与原数据对比表明,改进的无损压缩算法和混合加密算法功能完善,性能良好,能够很好地满足频谱领域需求,符合预期要求。


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