针对星载计算机信息安全存储过程中基于编码的防护方法技术

本发明专利技术公开了一种针对星载计算机信息安全存储过程中基于编码的防护方法，首先在星载计算机的ROM中找到需要防护的信息的物理地址，从物理地址中分别提取出二进制信息的数据段和代码段，使用编码算法对代码段的信息进行编码后再重新写入到相应的段中。当信息加载到内存中时可先对其进行解码，然后将解码过的信息加载到内存中。本发明专利技术采用编码的形式对信息进行防护，可以减少信息在存储过程中由于太空辐射所带来的位反转问题，并给出了可靠的防护结果。结果。结果。

【技术实现步骤摘要】
针对星载计算机信息安全存储过程中基于编码的防护方法


[0001]本专利技术涉及电子信息安全存储
，具特别是一种针对星载计算机信息安全存储过程中基于编码的防护方法。

技术介绍

[0002]卫星电子设备位于太空环境中，易受到空间辐射和高能粒子的影响，导致存储的电子信息出错。空间辐射导致的错误包括：总剂量效应，单粒子效应和位移损伤等，其中单粒子效应中的单粒子翻转SEU现象最为常见。以上错误会导致卫星电子设备控制失效故障，更甚者会使整个电子卫星设备损毁。其中星载计算机为卫星电子设备的重要组成部分，但也会受到空间辐射的不利影响以至于存储信息出错。因此针对星载计算机中存储的信息进行防护，是至关重要的环节。目前主要的防护方式为硬防护和软防护。硬防护需要器件作为基础，器件的更新换代以及器件处在太空环境中受到的空间辐射的影响，都使得硬件防护变通性较差。软防护只需添加相应的冗余信息或软件等，不需要器件支持，且防护信息的能力显著，但是本身技术性强难实现。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种针对星载计算机信息安全存储过程中基于编码的防护方法，本专利技术提取信息各段的物理地址和内容，将其转换位字符串形式输入，利用编码器进行编码操作并重新写入原有位置，在信息加载使用时自动调用译码器对编码信息译码，从而恢复正确的初始信息。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种针对星载计算机信息安全存储过程中基于编码的防护方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1：调用系统命令，利用系统命令提取出待防护的二进制信息的具体物理地址以及它的空间占用大小；
[0006]步骤2：利用转换接口将二进制信息转换为字符串的形式；转换接口以信息各段的物理地址和空间占用大小作为输入，自动读出各段的信息并进行字符串转换；
[0007]步骤3：利用编码器对二进制字符串进行编码；从编码器的三种算法：LDPC码、CAEDEC码和FUEC-DAEC码中选择一种，利用选择的编码算法的调用接口实现编码；将编码后的信息重新写入到对应的段中并保存。
[0008]步骤4：从物理地址中提取编码过的信息，选择与编码器相同的译码算法，利用译码器进行译码，并将译码后的信息保存。
[0009]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术的转换接口可以将系统中的所有数据类型统一转换为二进制流，再转换为字符串数据；2)本专利技术在编码器和解码器中包含三种新型高效率检错纠错的编码算法：LDPC码、CAEDEC码和FUEC-DAEC码，不需要器件支持，且防护信息的能力显著。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的流程示意图。
具体实施方式
[0011]下面结合说明书附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0012]实施例：
[0013]图1为基于编码的信息编码译码防护流程示意图，本实施例中针对星载计算机信息安全存储过程中基于编码的防护方法，本专利技术提取信息各段的物理地址和内容，将其转换位字符串形式输入，利用编码器进行编码操作并重新写入原有位置，在信息加载使用时调用译码器对编码信息译码，从而恢复正确的初始信息；具体流程如下：
[0014]步骤1：调用系统命令，利用系统命令提取出待防护的二进制信息的具体物理地址以及它的空间占用大小；
[0015]步骤2：利用转换接口将二进制信息转换为字符串的形式；转换接口以信息各段的物理地址和空间占用大小作为输入，自动读出各段的信息并进行字符串转换；
[0016]步骤3：利用编码器对二进制字符串进行编码；从编码器的三种算法：LDPC码、CAEDEC码和FUEC-DAEC码中选择一种，利用选择的编码算法的调用接口实现编码；将编码后的信息重新写入到对应的段中并保存。编码器包含三种算法，具体为：
[0017]1)LDPC码：随机生成一个二进制奇偶校验矩阵H
r
×
n
，其中，r和n分别为校验节点和消息节点，两种节点组成稀疏二分图，当且仅当两者相连时矩阵中对应位置的元素为1，反之为0；利用如下关系式判断矩阵是否为低密度校验矩阵，求出对应于校验节点相邻位置的总和为0的消息节点向量c：
[0018]H
·
c
T
＝0
[0019]其中，H为二进制奇偶校验矩阵，c
T
为消息节点向量的转置向量。
[0020]2)CAEDEC码：消息码和奇偶校验位结合进行编码；将输入的二进制字符串作为消息码并且复制构成三倍消息码如A、B和C三组，根据三组的消息码来计算各组对应的奇偶校验位p1、p2和p3；将各组消息码与对应的奇偶校验位相结合，得到CAEDEC码的编码结果。
[0021]3)FUEC-DAEC码：根据如下公式计算校验矩阵H：
[0022]s＝r
·
H
T
[0023]其中，s为校正向量，r为接收向量，H为校验矩阵。
[0024]无信息错误时，校正向量为零向量，反之即有信息错误。
[0025]编码时选择冗余位，以应对不同模式错误下的校正向量。确定错误模式和对应的校正向量，编写校正译码表。
[0026]针对(23，16)码长，校验矩阵H包括16位信息位和7位编码位；在前的编码位记为C0～C6，在后的信息位记为X0～X
15
。根据如下公式可得编码位，从而生成满足条件的校验矩阵H：
[0027][0028][0029][0030][0031][0032]其中，C
i
为编码位，X
i
为信息位。
[0033]步骤4：从物理地址中提取编码过的信息，选择与编码器相同的译码算法，利用译码器进行译码，并将译码后的信息保存；译码器包含三种算法，具体为：
[0034]1)LDPC码：迭代信息传递译码算法；利用消息节点n和校验节点r互相传输信息，且每次传输考虑上次传输的结果，但会将上次传输中的另一种节点信息剔除，从而计算出消息节点和校验节点的错误概率P；第一次传输过程中，若n为0，那么与之相邻的所有的r值为(ln(1-p)-lnp)；若n小于0，r等于1；后续传输过程中，消息节点n和校验节点r根据如下关系式进行传输：
[0035][0036][0037]其中，i为传输次数，l
i
为对数似然值，x为消息节点，y为校验节点，L为每次传输后的更新结果。
[0038]传输过程中，消息节点n到校验节点r的消息校验节点r到消息节点n的消息如下所示公式更新：
[0039][0040][0041]其中，l为传输次数。
[0042]译码过程中多次迭代传输信息，直至错误概率为0，即译码结束。
[0043]2)CAEDEC码：三个提取信息组的奇偶校验位分别为p1、p2和p3，发送信息的奇偶校验位为p0；对四个奇偶校验位进行比较，选择出无错误输出的信息组。
[0044]p1≠p2&p2＝p3：p本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对星载计算机信息安全存储过程中基于编码的防护方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：调用系统命令，利用系统命令提取出待防护的二进制信息的具体物理地址以及它的空间占用大小；步骤2：利用转换接口将二进制信息转换为字符串的形式；转换接口以信息各段的物理地址和空间占用大小作为输入，自动读出各段的信息并进行字符串转换；步骤3：利用编码器对二进制字符串进行编码；从编码器的三种算法：LDPC码、CAEDEC码和FUEC-DAEC码中选择一种，利用选择的编码算法的调用接口实现编码；将编码后的信息重新写入到对应的段中并保存；步骤4：从物理地址中提取编码过的信息，选择与编码器相同的译码算法，利用译码器进行译码，并将译码后的信息保存。2.根据权利要求1所述的针对星载计算机信息安全存储过程中基于编码的防护方法，其特征在于：所述步骤3中的编码器包含三种算法，具体为：1)LDPC码：随机生成一个二进制奇偶校验矩阵H
r
×
n
，其中，r和n分别为校验节点和消息节点，两种节点组成稀疏二分图，当且仅当两者相连时矩阵中对应位置的元素为1，反之为0；利用如下关系式判断矩阵是否为低密度校验矩阵，求出对应于校验节点相邻位置的总和为0的消息节点向量c：H
·
c
T
＝0其中，H为二进制奇偶校验矩阵，c
T
为消息节点向量的转置向量。2)CAEDEC码：消息码和奇偶校验位结合进行编码；将输入的二进制字符串作为消息码并且复制构成三倍消息码即A、B和C三组，根据三组的消息码来计算各组对应的奇偶校验位p1、p2和p3；将各组消息码与对应的奇偶校验位相结合，得到CAEDEC码的编码结果；3)FUEC-DAEC码：根据如下公式计算校验矩阵H：s＝r
·
H
T
其中，s为校正向量，r为接收向量，H为校验矩阵；无信息错误时，校正向量为零向量，反之即有信息错误；编码时选择不同长度的冗余位，以应对不同模式错误下的校正向量；确定错误模式和对应的校正向量，编写校正译码表；针对(23，16)码长，校验矩阵H包括16位信息位和7位编码位；在前的编码位记为C0～C6，在后的信息位记为X0～X
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；根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛书敏，刘伟伟，刘光杰，高翔，潘尚考，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：