短波數字電臺PACTOR協議解碼的研究與實現

王劍亮　盧選民　蘇龍　潘勃

摘 要： HF數字通信電臺協議識別與分析作為現代通信對抗和無線電監測的一項關鍵技術，受到越來越多的重視。通過基于滑動窗口的協議數據解碼算法，根據協議的coding方式，利用VC++和MySQL數據庫平臺，對短波電臺PACTOR協議進行了解碼分析和驗證。

關鍵字： HF數字通信電臺； 協議識別與分析； 滑動窗口； 數據解碼； PACTOR協議

中圖分類號： TN915.04?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）05?0039?03

0 引 言

HF數字通信是一種高頻（3～30 MHz）無線通信[1]。它具有運行成本低、覆蓋范圍廣、設備簡單、機動性強等優點，主要用于遠距離、大范圍、移動通信等場合，是一種十分重要的通信手段[2]。隨著微電子技術、大規模集成電路技術和計算機技術的發展，使HF數字通信技術取得了重大進步，HF數字通信設備在世界范圍內得到了廣泛的應用。相應地，短波數據傳輸協議也有了迅速的發展[3]。

HF數字通信電臺協議識別與分析作為現代通信對抗和無線電監測的一項關鍵技術，受到越來越多的重視[4]。對于不同協議、不同波特率、不同調制方式的短波電臺數據傳輸機制，研究在捕獲二進制數據比特流的基礎上，針對不同協議的特征進行識別具有重要的意義。進而，在確定了協議的結構，如協議幀頭、數據段長度、CRC長度、狀態字節長度等后，就可以對協議數據進行解碼分析。

本文通過基于滑動窗口的協議數據解碼算法，根據協議的coding方式，利用VC++和MySQL數據庫平臺[5]，對短波電臺PACTOR協議進行了解碼分析和驗證。

1 PACTOR協議的通信機制

由于協議的調制方式和波特率不同，所以短波電臺的通信模式也不同。表1給出了典型的HF頻段的協議特征分析及其分類。

從圖1可以看出，WB8IMY將數據包發送給WB8ISZ時，其中2/5/6片段出現錯誤，于是WB8ISZ的MC（多模式控制器）將正確的1/3/4片段存儲下來并且發送NAK信號，請求重發數據。重發之后，1/3/4片段出現了錯誤，但沒關系，因為它們已經存儲下來了，這時2/5/6片段恰好沒有出錯，于是WB8ISZ的MC重組接收到的數據包，形成完整的數據包，并且發送ACK信號請求發送下一個數據包，這種方式大大提高了通信效率。

PACTOR模式可以根據波段的具體情況，以可變速率進行通信。由于使用哈夫曼編碼，字符的二進制位長度明顯縮短，提高通信了效率。本系統將PACTOR通信使用的ASCII字符的哈夫曼編碼存儲在MySQL數據庫中，如圖2所示。每個字符對應的哈夫曼編碼位數在2～15位，字符越常用，位數也就越少。在傳統的通信中，傳輸一個字符通常需要8位，但PACTOR通信只需要4～5位。

2 基于滑動窗口的PACTOR協議解碼算法

4 結 語

短波電臺協議的識別與分析是一個較新的領域，并且變種現象很普遍，例如，改變協議的波特率或者調制方式等。以前，短波協議的識別分析是在信號層面上，而本文是從協議的數據比特流角度，利用VC6.0、MySQL數據庫平臺和基于滑動窗口的協議數據解碼算法，對協議進行識別分析。并可根據協議的結構特征進行相應參數的設置，可擴展性強，易于對以后出現的其他短波協議進行分析。下一步的研究工作將主要集中在怎樣提高數據傳輸質量、如何設計協議過濾器等[11]。

參考文獻

[1] 楊瑩瑩.第三代短波通信數據鏈路層協議的研究與實現[D].西安：西安電子科技大學，2013.

[2] 董彬虹，李少謙.短波通信的現狀及發展趨勢[J].信息與電子工程，2007，5（1）：1?5.

[3] 張有光，江琥，熊鷹.通用短波數據傳輸協議發展狀況綜述[J].電訊技術，2002，30（2）：140?144.

[4] 李雄偉.網絡對抗系統及其關鍵技術研究[D].北京：北京郵電大學，2005.

[5] 賈獻品，周安棟，楊路剛，等.基于VC和Matlab的短波電臺通信仿真設計[J].通信技術，2010，43（1）：51?53.

[6] PROAKIS J G. Digital Communications [M].北京： 電子工業出版社，2001.

[7] FORD S.HF/VHF數字通信手冊[M].張宏，譯.北京：人民郵電出版社，2010.

[8] 樊昌信.通信原理教程[M].2版.北京：電子工業出版社，2008.

[9] 高淵.協議識別與分析技術研究[D].西安：西安電子科技大學， 2009.

[10] 張蔚.協議解碼服務器的研究與實現[D].武漢：武漢科技大學，2012.

[11] 聶東舉，葉進.基于SVM算法的短波通信協議識別技術[J].系統工程與電子技術，2013，35（6）：1307?1311.

摘 要： HF數字通信電臺協議識別與分析作為現代通信對抗和無線電監測的一項關鍵技術，受到越來越多的重視。通過基于滑動窗口的協議數據解碼算法，根據協議的coding方式，利用VC++和MySQL數據庫平臺，對短波電臺PACTOR協議進行了解碼分析和驗證。

關鍵字： HF數字通信電臺； 協議識別與分析； 滑動窗口； 數據解碼； PACTOR協議

中圖分類號： TN915.04?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）05?0039?03

0 引 言

HF數字通信是一種高頻（3～30 MHz）無線通信[1]。它具有運行成本低、覆蓋范圍廣、設備簡單、機動性強等優點，主要用于遠距離、大范圍、移動通信等場合，是一種十分重要的通信手段[2]。隨著微電子技術、大規模集成電路技術和計算機技術的發展，使HF數字通信技術取得了重大進步，HF數字通信設備在世界范圍內得到了廣泛的應用。相應地，短波數據傳輸協議也有了迅速的發展[3]。

HF數字通信電臺協議識別與分析作為現代通信對抗和無線電監測的一項關鍵技術，受到越來越多的重視[4]。對于不同協議、不同波特率、不同調制方式的短波電臺數據傳輸機制，研究在捕獲二進制數據比特流的基礎上，針對不同協議的特征進行識別具有重要的意義。進而，在確定了協議的結構，如協議幀頭、數據段長度、CRC長度、狀態字節長度等后，就可以對協議數據進行解碼分析。

本文通過基于滑動窗口的協議數據解碼算法，根據協議的coding方式，利用VC++和MySQL數據庫平臺[5]，對短波電臺PACTOR協議進行了解碼分析和驗證。

1 PACTOR協議的通信機制

由于協議的調制方式和波特率不同，所以短波電臺的通信模式也不同。表1給出了典型的HF頻段的協議特征分析及其分類。

從圖1可以看出，WB8IMY將數據包發送給WB8ISZ時，其中2/5/6片段出現錯誤，于是WB8ISZ的MC（多模式控制器）將正確的1/3/4片段存儲下來并且發送NAK信號，請求重發數據。重發之后，1/3/4片段出現了錯誤，但沒關系，因為它們已經存儲下來了，這時2/5/6片段恰好沒有出錯，于是WB8ISZ的MC重組接收到的數據包，形成完整的數據包，并且發送ACK信號請求發送下一個數據包，這種方式大大提高了通信效率。

PACTOR模式可以根據波段的具體情況，以可變速率進行通信。由于使用哈夫曼編碼，字符的二進制位長度明顯縮短，提高通信了效率。本系統將PACTOR通信使用的ASCII字符的哈夫曼編碼存儲在MySQL數據庫中，如圖2所示。每個字符對應的哈夫曼編碼位數在2～15位，字符越常用，位數也就越少。在傳統的通信中，傳輸一個字符通常需要8位，但PACTOR通信只需要4～5位。

2 基于滑動窗口的PACTOR協議解碼算法

4 結 語

短波電臺協議的識別與分析是一個較新的領域，并且變種現象很普遍，例如，改變協議的波特率或者調制方式等。以前，短波協議的識別分析是在信號層面上，而本文是從協議的數據比特流角度，利用VC6.0、MySQL數據庫平臺和基于滑動窗口的協議數據解碼算法，對協議進行識別分析。并可根據協議的結構特征進行相應參數的設置，可擴展性強，易于對以后出現的其他短波協議進行分析。下一步的研究工作將主要集中在怎樣提高數據傳輸質量、如何設計協議過濾器等[11]。

參考文獻

[1] 楊瑩瑩.第三代短波通信數據鏈路層協議的研究與實現[D].西安：西安電子科技大學，2013.

[2] 董彬虹，李少謙.短波通信的現狀及發展趨勢[J].信息與電子工程，2007，5（1）：1?5.

[3] 張有光，江琥，熊鷹.通用短波數據傳輸協議發展狀況綜述[J].電訊技術，2002，30（2）：140?144.

[4] 李雄偉.網絡對抗系統及其關鍵技術研究[D].北京：北京郵電大學，2005.

[5] 賈獻品，周安棟，楊路剛，等.基于VC和Matlab的短波電臺通信仿真設計[J].通信技術，2010，43（1）：51?53.

[6] PROAKIS J G. Digital Communications [M].北京： 電子工業出版社，2001.

[7] FORD S.HF/VHF數字通信手冊[M].張宏，譯.北京：人民郵電出版社，2010.

[8] 樊昌信.通信原理教程[M].2版.北京：電子工業出版社，2008.

[9] 高淵.協議識別與分析技術研究[D].西安：西安電子科技大學， 2009.

[10] 張蔚.協議解碼服務器的研究與實現[D].武漢：武漢科技大學，2012.

[11] 聶東舉，葉進.基于SVM算法的短波通信協議識別技術[J].系統工程與電子技術，2013，35（6）：1307?1311.

摘 要： HF數字通信電臺協議識別與分析作為現代通信對抗和無線電監測的一項關鍵技術，受到越來越多的重視。通過基于滑動窗口的協議數據解碼算法，根據協議的coding方式，利用VC++和MySQL數據庫平臺，對短波電臺PACTOR協議進行了解碼分析和驗證。

關鍵字： HF數字通信電臺； 協議識別與分析； 滑動窗口； 數據解碼； PACTOR協議

中圖分類號： TN915.04?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）05?0039?03

0 引 言

HF數字通信是一種高頻（3～30 MHz）無線通信[1]。它具有運行成本低、覆蓋范圍廣、設備簡單、機動性強等優點，主要用于遠距離、大范圍、移動通信等場合，是一種十分重要的通信手段[2]。隨著微電子技術、大規模集成電路技術和計算機技術的發展，使HF數字通信技術取得了重大進步，HF數字通信設備在世界范圍內得到了廣泛的應用。相應地，短波數據傳輸協議也有了迅速的發展[3]。

HF數字通信電臺協議識別與分析作為現代通信對抗和無線電監測的一項關鍵技術，受到越來越多的重視[4]。對于不同協議、不同波特率、不同調制方式的短波電臺數據傳輸機制，研究在捕獲二進制數據比特流的基礎上，針對不同協議的特征進行識別具有重要的意義。進而，在確定了協議的結構，如協議幀頭、數據段長度、CRC長度、狀態字節長度等后，就可以對協議數據進行解碼分析。

本文通過基于滑動窗口的協議數據解碼算法，根據協議的coding方式，利用VC++和MySQL數據庫平臺[5]，對短波電臺PACTOR協議進行了解碼分析和驗證。

1 PACTOR協議的通信機制

由于協議的調制方式和波特率不同，所以短波電臺的通信模式也不同。表1給出了典型的HF頻段的協議特征分析及其分類。

從圖1可以看出，WB8IMY將數據包發送給WB8ISZ時，其中2/5/6片段出現錯誤，于是WB8ISZ的MC（多模式控制器）將正確的1/3/4片段存儲下來并且發送NAK信號，請求重發數據。重發之后，1/3/4片段出現了錯誤，但沒關系，因為它們已經存儲下來了，這時2/5/6片段恰好沒有出錯，于是WB8ISZ的MC重組接收到的數據包，形成完整的數據包，并且發送ACK信號請求發送下一個數據包，這種方式大大提高了通信效率。

PACTOR模式可以根據波段的具體情況，以可變速率進行通信。由于使用哈夫曼編碼，字符的二進制位長度明顯縮短，提高通信了效率。本系統將PACTOR通信使用的ASCII字符的哈夫曼編碼存儲在MySQL數據庫中，如圖2所示。每個字符對應的哈夫曼編碼位數在2～15位，字符越常用，位數也就越少。在傳統的通信中，傳輸一個字符通常需要8位，但PACTOR通信只需要4～5位。

2 基于滑動窗口的PACTOR協議解碼算法

4 結 語

短波電臺協議的識別與分析是一個較新的領域，并且變種現象很普遍，例如，改變協議的波特率或者調制方式等。以前，短波協議的識別分析是在信號層面上，而本文是從協議的數據比特流角度，利用VC6.0、MySQL數據庫平臺和基于滑動窗口的協議數據解碼算法，對協議進行識別分析。并可根據協議的結構特征進行相應參數的設置，可擴展性強，易于對以后出現的其他短波協議進行分析。下一步的研究工作將主要集中在怎樣提高數據傳輸質量、如何設計協議過濾器等[11]。

參考文獻

[1] 楊瑩瑩.第三代短波通信數據鏈路層協議的研究與實現[D].西安：西安電子科技大學，2013.

[2] 董彬虹，李少謙.短波通信的現狀及發展趨勢[J].信息與電子工程，2007，5（1）：1?5.

[3] 張有光，江琥，熊鷹.通用短波數據傳輸協議發展狀況綜述[J].電訊技術，2002，30（2）：140?144.

[4] 李雄偉.網絡對抗系統及其關鍵技術研究[D].北京：北京郵電大學，2005.

[5] 賈獻品，周安棟，楊路剛，等.基于VC和Matlab的短波電臺通信仿真設計[J].通信技術，2010，43（1）：51?53.

[6] PROAKIS J G. Digital Communications [M].北京： 電子工業出版社，2001.

[7] FORD S.HF/VHF數字通信手冊[M].張宏，譯.北京：人民郵電出版社，2010.

[8] 樊昌信.通信原理教程[M].2版.北京：電子工業出版社，2008.

[9] 高淵.協議識別與分析技術研究[D].西安：西安電子科技大學， 2009.

[10] 張蔚.協議解碼服務器的研究與實現[D].武漢：武漢科技大學，2012.

[11] 聶東舉，葉進.基于SVM算法的短波通信協議識別技術[J].系統工程與電子技術，2013，35（6）：1307?1311.