CN103729323A - 一种在实现物理隔离的计算机之间交换信息的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种在实现物理隔离的计算机之间交换信息的方法，通过将待传输文件分割为多个原始数据块，对原始数据块进行编码，生成相应的二维码图像，通过读取二维码图像并解码，实现信息交换。按照本发明在物理隔离的两台计算机间进行信息交换，所传递的信息对用户是完全透明的，并且无需使用任何光盘进行传递。由于二维码本身包含了纠错机制，传输数据时很少出现校验错误。单次能够传输的最大数据量与所使用的二维码编码方式、显示器、显卡和数码相机的分辨率密切相关，每秒能够进行的传输次数与所采用的相机摄像速率有关。

Description

一种在实现物理隔离的计算机之间交换信息的方法

技术领域

本发明属于计算机之间信息交换方法，具体为一种在实现物理隔离的计算机之间交换信息的方法，适用于信息安全要求较高场合在实现物理隔离的计算机之间进行信息交换。

背景技术

在信息安全要求较高的场合，重要信息计算机（如保密计算机）与普通计算机之间实行物理隔离，进行信息交换时需要采用一次性的读写光盘。例如，由A计算机将信息传递到B计算机时（不论是保密机到普通机，还是普通机到保密机），需要将A计算机内待传递的信息刻录成光盘，然后在B计算机上读取。目前所采用的光盘刻录软件通常都是属于商业软件，源代码不可见，容易存在信息安全隐患，这是该方法最大的问题。此外，该方法每传递一次需要进行一次光盘刻录，很多情况下单次传递的信息较少，容易造成浪费。

发明内容

要解决的技术问题

针对现有的采用一次性读写光盘进行信息交换的方法容易造成浪费，且光盘刻录软件的内部工作机制不透明，容易存在安全隐患的问题，本发明提出了一种在实现物理隔离的计算机之间交换信息的方法，不需要使用一次性读写光盘进行信息交换，其信息交换方法对用户是透明的。

技术方案

本发明提出的一种在实现物理隔离的计算机之间交换信息的方法，其核心是利用二维码图像在两台计算机之间进行信息交换。

本发明的技术方案为：

所述一种在实现物理隔离的计算机之间交换信息的方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：取计算机A中待传输文件的文件名作为编号为0的原始数据块；将待传输文件的文件内容分解成M个原始数据块，编号为1～M，第1～M-1个原始数据块的大小为n-4个字节，第M个原始数据块的大小为N-(n-4)(M-1)个字节，其中N为待传输文件的文件内容的字节数，n为单幅二维码图像所能存储的最大字节数；

步骤2：对于步骤1得到的M+1个原始数据块，分别依次执行如下步骤：

步骤2.1：计算序号m的原始数据块的CRC-16校验码，得到长度为2个字节的CRC-16校验码，其中m=0,1,2,…,M；

步骤2.2：根据序号m的原始数据块生成长度为p个字节的待传输数据块，其中当m=0时，p等于待传输文件的文件名长度加4，当m=1～M-1时，p=n，当m=M时，p=N-(n-4)(M-1)+4；待传输数据块中的第1～2个字节表示剩余的待传输数据块数f，对于第0～M个待传输数据块，f=M，M-1，M-2，…，0；待传输数据块中的第3～4个字节表示步骤2.1生成的序号m的原始数据块的CRC-16校验码；待传输数据块中的第5～p个字节表示序号m的原始数据块的数据；

步骤2.3：根据步骤2.2得到的待传输数据块生成其对应的二维码图像；

步骤2.4：将步骤2.3生成的二维码图像在计算机A的显示器上显示；

步骤2.5：计算机B连接的数码相机获取计算机A屏幕上显示的二维码图像；

步骤2.6：计算机B对步骤2.5获得的二维码图像进行解码处理，得到长度为p字节的字符串；

步骤2.7：对于步骤2.6解码得到的字符串，计算机B计算其第5～p字节对应的CRC-16校验码，如果校验码与步骤2.6得到的字符串的第3～4字节相同，表明信息正确，否则表明信息错误；

步骤2.8：如果步骤2.7对比结果表明信息正确，生成内容为“OK”的二维码显示在计算机B的屏幕上，并将步骤2.6得到的字符串的第5～p字节作为第m个文件数据块；如果步骤2.7对比结果表明信息错误，生成内容为“ERROR”的二维码显示在计算机B的屏幕上；

步骤2.9：计算机A连接的数码相机获取计算机B屏幕上显示的二维码图像；

步骤2.10：计算机A对步骤2.9获得的二维码图像进行识别，如果内容为“OK”表明传输成功，则回到步骤2.1开始处理第m+1个待传输数据块；如果内容为“ERROR”表明传输错误，则回到步骤2.4，在计算机A的显示器上重新显示步骤2.3生成的二维码图像；

步骤3：当计算机B接收到的文件数据块数量为M+1时，表明传输完毕；计算机B将得到的第1～M个文件数据块顺序连接起来，得到由计算机A传输的文件内容；第0个文件数据块为文件名。

有益效果

按照本发明在物理隔离的两台计算机间进行信息交换，所传递的信息对用户是完全透明的，并且无需使用任何光盘进行传递。由于二维码本身包含了纠错机制，传输数据时很少出现校验错误。单次能够传输的最大数据量与所使用的二维码编码方式、显示器、显卡和数码相机的分辨率密切相关，每秒能够进行的传输次数与所采用的相机摄像速率有关。经过测算，当计算机显示分辨率设为1920*1080、数码相机分辨率为3648*2736、采用QR编码时，每幅图像最大可传输177180字节数据。相机采集速率为60帧/秒时，每秒则可以传输30次。

附图说明

图1两台计算机的对应关系；

图2待传输数据块结构；

图3本方法流程图；

图4待传输数据块0对应的二维码；

图5待传输数据块1对应的二维码；

图6待传输数据块2对应的二维码；

图7解码校验正确时反馈的二维码；

图8解码校验错误时反馈的二维码。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

本实施例中需要传输的文件名称为“愚公移山.txt”，文件内容如下：

太行，王屋二山，方七百里，高万仞，本在冀州之南，河阳之北。北山愚公者，年且九十，面山而居。惩山北之塞，出入之迂也。聚室而谋曰：“吾与汝毕力平险，指通豫南，达于汉阴，可乎？”杂然相许。其妻献疑曰：“以君之力，曾不能损魁父之丘，如太行、王屋何？且焉置土石？”杂曰：“投诸渤海之尾，隐土之北。”遂率子孙荷担者三夫，叩石垦壤，箕畚运于渤海之尾。邻人京城氏之孀妻有遗男，始龀，跳往助之。寒暑易节，始一反焉。河曲智叟笑而止之曰：“甚矣，汝之不惠。以残年余力，曾不能毁山之一毛，其如土石何？”北山愚公长息曰：“汝心之固，固不可彻，曾不若孀妻弱子。虽我之死，有子存焉；子又生孙，孙又生子；子又有子，子又有孙；子子孙孙无穷匮也，而山不加增，何苦而不平？”河曲智叟亡以应。操蛇之神闻之，惧其不已也，告之于帝。帝感其诚，命夸娥氏二子负二山，一厝朔东，一厝雍南。自此，冀之南，汉之阴，无陇断焉。

本实施例中，单个二维码图片最大可存储400字节数据。

计算机A中，原始数据块0的内容为“愚公移山.txt”；

原始数据块1的内容如下，共396字节：

太行，王屋二山，方七百里，高万仞，本在冀州之南，河阳之北。北山愚公者，年且九十，面山而居。惩山北之塞，出入之迂也。聚室而谋曰：“吾与汝毕力平险，指通豫南，达于汉阴，可乎？”杂然相许。其妻献疑曰：“以君之力，曾不能损魁父之丘，如太行、王屋何？且焉置土石？”杂曰：“投诸渤海之尾，隐土之北。”遂率子孙荷担者三夫，叩石垦壤，箕畚运于渤海之尾。邻人京城氏之孀妻有遗男，始龀，跳往助之。寒暑易节，始一反焉。

原始数据块2的内容如下，共376字节：

河曲智叟笑而止之曰：“甚矣，汝之不惠。以残年余力，曾不能毁山之一毛，其如土石何？”北山愚公长息曰：“汝心之固，固不可彻，曾不若孀妻弱子。虽我之死，有子存焉；子又生孙，孙又生子；子又有子，子又有孙；子子孙孙无穷匮也，而山不加增，何苦而不平？”河曲智叟亡以应。操蛇之神闻之，惧其不已也，告之于帝。帝感其诚，命夸娥氏二子负二山，一厝朔东，一厝雍南。自此，冀之南，汉之阴，无陇断焉。

原始数据块0的CRC16校验码0x803A；

原始数据块1的CRC16校验码0x34C8；

原始数据块2的CRC16校验码0x3B01。

待传输数据块0的内容为（由于前四个字节不一定为可见字符，因此用十六进制表示）：0x020x000x3A0x80愚公移山.txt

待传输数据块1的内容：

0x01 0x00 0xC8 0x34太行，王屋二山，方七百里，高万仞，本在冀州之南，河阳之北。北山愚公者，年且九十，面山而居。惩山北之塞，出入之迂也。聚室而谋曰：“吾与汝毕力平险，指通豫南，达于汉阴，可乎？”杂然相许。其妻献疑曰：“以君之力，曾不能损魁父之丘，如太行、王屋何？且焉置土石？”杂曰：“投诸渤海之尾，隐土之北。”遂率子孙荷担者三夫，叩石垦壤，箕畚运于渤海之尾。邻人京城氏之孀妻有遗男，始龀，跳往助之。寒暑易节，始一反焉。

待传输数据块2的内容：

0x00 0x00 0x01 0x3B河曲智叟笑而止之曰：“甚矣，汝之不惠。以残年余力，曾不能毁山之一毛，其如土石何？”北山愚公长息曰：“汝心之固，固不可彻，曾不若孀妻弱子。虽我之死，有子存焉；子又生孙，孙又生子；子又有子，子又有孙；子子孙孙无穷匮也，而山不加增，何苦而不平？”河曲智叟亡以应。操蛇之神闻之，惧其不已也，告之于帝。帝感其诚，命夸娥氏二子负二山，一厝朔东，一厝雍南。自此，冀之南，汉之阴，无陇断焉。

待传输数据块的二维码图像（采用QR编码，纠错能力L级）如图4～6所示。

计算机B解码校验正确时得到的3个文件数据块依次如下：

0x00 0x02 0x3A 0x80愚公移山.txt

0x00 0x01 0xC8 0x34太行，王屋二山，方七百里，高万仞，本在冀州之南，河阳之北。北山愚公者，年且九十，面山而居。惩山北之塞，出入之迂也。聚室而谋曰：“吾与汝毕力平险，指通豫南，达于汉阴，可乎？”杂然相许。其妻献疑曰：“以君之力，曾不能损魁父之丘，如太行、王屋何？且焉置土石？”杂曰：“投诸渤海之尾，隐土之北。”遂率子孙荷担者三夫，叩石垦壤，箕畚运于渤海之尾。邻人京城氏之孀妻有遗男，始龀，跳往助之。寒暑易节，始一反焉。

0x00 0x00 0x01 0x3B河曲智叟笑而止之曰：“甚矣，汝之不惠。以残年余力，曾不能毁山之一毛，其如土石何？”北山愚公长息曰：“汝心之固，固不可彻，曾不若孀妻弱子。虽我之死，有子存焉；子又生孙，孙又生子；子又有子，子又有孙；子子孙孙无穷匮也，而山不加增，何苦而不平？”河曲智叟亡以应。操蛇之神闻之，惧其不已也，告之于帝。帝感其诚，命夸娥氏二子负二山，一厝朔东，一厝雍南。自此，冀之南，汉之阴，无陇断焉。

计算机B反馈给计算机A的“OK”和“ERROR”信息分别见图7和图8。

计算机B最后得到的文件名为“愚公移山.txt”，文件内容如下：

太行，王屋二山，方七百里，高万仞，本在冀州之南，河阳之北。北山愚公者，年且九十，面山而居。惩山北之塞，出入之迂也。聚室而谋曰：“吾与汝毕力平险，指通豫南，达于汉阴，可乎？”杂然相许。其妻献疑曰：“以君之力，曾不能损魁父之丘，如太行、王屋何？且焉置土石？”杂曰：“投诸渤海之尾，隐土之北。”遂率子孙荷担者三夫，叩石垦壤，箕畚运于渤海之尾。邻人京城氏之孀妻有遗男，始龀，跳往助之。寒暑易节，始一反焉。河曲智叟笑而止之曰：“甚矣，汝之不惠。以残年余力，曾不能毁山之一毛，其如土石何？”北山愚公长息曰：“汝心之固，固不可彻，曾不若孀妻弱子。虽我之死，有子存焉；子又生孙，孙又生子；子又有子，子又有孙；子子孙孙无穷匮也，而山不加增，何苦而不平？”河曲智叟亡以应。操蛇之神闻之，惧其不已也，告之于帝。帝感其诚，命夸娥氏二子负二山，一厝朔东，一厝雍南。自此，冀之南，汉之阴，无陇断焉。

Claims (1)

1.一种在实现物理隔离的计算机之间交换信息的方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：取计算机A中待传输文件的文件名作为编号为0的原始数据块；将待传输文件的文件内容分解成M个原始数据块，编号为1～M，第1～M-1个原始数据块的大小为n-4个字节，第M个原始数据块的大小为N-(n-4)(M-1)个字节，其中N为待传输文件的文件内容的字节数，n为单幅二维码图像所能存储的最大字节数；

步骤2：对于步骤1得到的M+1个原始数据块，分别依次执行如下步骤：

步骤2.1：计算序号m的原始数据块的CRC-16校验码，得到长度为2个字节的CRC-16校验码，其中m=0,1,2,…,M；

步骤2.2：根据序号m的原始数据块生成长度为p个字节的待传输数据块，其中当m=0时，p等于待传输文件的文件名长度加4，当m=1～M-1时，p=n，当m=M时，p=N-(n-4)(M-1)+4；待传输数据块中的第1～2个字节表示剩余的待传输数据块数f，对于第0～M个待传输数据块，f=M，M-1，M-2，…，0；待传输数据块中的第3～4个字节表示步骤2.1生成的序号m的原始数据块的CRC-16校验码；待传输数据块中的第5～p个字节表示序号m的原始数据块的数据；

步骤2.3：根据步骤2.2得到的待传输数据块生成其对应的二维码图像；

步骤2.4：将步骤2.3生成的二维码图像在计算机A的显示器上显示；

步骤2.5：计算机B连接的数码相机获取计算机A屏幕上显示的二维码图像；

步骤2.6：计算机B对步骤2.5获得的二维码图像进行解码处理，得到长度为p字节的字符串；

步骤2.7：对于步骤2.6解码得到的字符串，计算机B计算其第5～p字节对应的CRC-16校验码，如果校验码与步骤2.6得到的字符串的第3～4字节相同，表明信息正确，否则表明信息错误；

步骤2.8：如果步骤2.7对比结果表明信息正确，生成内容为“OK”的二维码显示在计算机B的屏幕上，并将步骤2.6得到的字符串的第5～p字节作为第m个文件数据块；如果步骤2.7对比结果表明信息错误，生成内容为“ERROR”的二维码显示在计算机B的屏幕上；

步骤2.9：计算机A连接的数码相机获取计算机B屏幕上显示的二维码图像；

步骤2.10：计算机A对步骤2.9获得的二维码图像进行识别，如果内容为“OK”表明传输成功，则回到步骤2.1开始处理第m+1个待传输数据块；如果内容为“ERROR”表明传输错误，则回到步骤2.4，在计算机A的显示器上重新显示步骤2.3生成的二维码图像；

步骤3：当计算机B接收到的文件数据块数量为M+1时，表明传输完毕；计算机B将得到的第1～M个文件数据块顺序连接起来，得到由计算机A传输的文件内容；第0个文件数据块为文件名。

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