无线隐蔽通信研究综述

戴跃伟 刘光杰 曹鹏程 刘伟伟 翟江涛

1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院,南京,210044 2 南京理工大学 自动化学院,南京,210094

0 引言

随着以5G为代表的移动通信技术的飞速发展以及人类活动向太空和深海的延伸,利用电磁波、声波、光等作为信息传输媒介的现代无线通信技术已成为各场景中主要的通信方式．依据介质类型,无线通信可分为无线电通信、声波通信、自由空间光通信、磁通信等．其中,无线电通信是当前最广泛使用的通信方式．无线电介质的开放性,使得通信信号很容易被第三方拦截和窃听[1],进而导致通信内容的泄露或通信意图的暴露．传统上,通常采用信息加密来保障信息的机密性,用扩频等降低信号功率的手段提高信号的抗截获能力．现代信息隐藏技术的发展给通信内容和行为保护带来了更多的选择．

现代网络通信一般采用包含物理层、链路层、网络层、传输层和应用层的五层结构来作为体系架构,其中物理层又可进一步分解为编码层、调制层和信号层,具体如图1所示．传统信息隐藏主要以图像、音频、视频和文本作为载体,主要是多媒体领域的信息隐藏．网络通信领域的信息隐藏以网络数据报文和通信信号作为载体．通常网络层以上的技术被认为是网络范畴,该范畴中的信息隐藏称为网络隐蔽信道(Network Covert Channel)[2-5],包含基于冗余字段替换、协议混淆伪装、协议隧道封装等存储式方法和基于数据包时标信息的时标式方法．与网络范畴对应,链路层解决通信介质利用问题,物理层解决信息与信号之间的转化问题,构成通信范畴．该范畴中的信息隐藏称为隐蔽通信．具体到无线通信(包含组网情形下的无线网络通信,以及非组网情形下的点对点和点对多点通信)场景中的信息隐藏技术即为无线隐蔽通信[6],本文重点探讨无线电通信领域的隐蔽通信问题．为了避免过细的界定导致陈述上的繁复,本文后续所述无线隐蔽通信将专指无线电隐蔽通信．

无线隐蔽通信是在无线通信数据帧和通信信号中进行信息隐藏的技术,其采用的隐藏手段主要是替换数据帧域冗余字段、引入额外编码域错误、插入额外信号频带、引入额外信号噪声等方式,主要涉及传输速率、可靠性和隐蔽性等能力要素．无线隐蔽通信作为一种以隐蔽性为主要追求的特殊通信方式,涉及多种场景下的隐蔽信道容量分析等信息论新问题,和一系列以无线通信为背景的信息隐藏方法,在复杂对抗环境中的军事通信、物理隔离环境下的情报通信等领域有着重要的应用前景．

基于链路层的隐蔽通信主要利用链路帧字段的替换和插入实现信息隐藏,如基于无线局域网802.11协议族和4G移动通信的LTE等主流无线通信协议中的数据帧报文头冗余字段[7-8]、填充部分[9-11]和序列号[12-13]的方法．亦有学者提出了将网络隐蔽信道与无线隐蔽通信相结合的混合网络通信隐蔽信道方法[14-15]．这类方法的通信速率与可靠性主要取决于所采用的隐蔽通信载体,由于难以抵抗模式匹配[16-17]和统计分析[18-19]等检测方法,隐蔽性较弱．

物理层中编码和调制层的隐蔽通信可以利用信道编码冗余[20-27]、多载波调制OFDM的循环前缀[28-29]和空闲频谱资源[30-31]来实施．在信号层,通常利用无线信道中天然存在的噪声作为掩护,将信息调制为低功率噪声直接发送,抑或叠加在载体通信信号上发送．信号层无线隐蔽通信理论上属于一类低检测概率(Low Probability Detection,LPD)通信问题．该领域最早的研究假设理想的高斯信道下检测方已知信道噪声的功率值,并基于假设检验来判断是否存在隐蔽通信,发送方在满足隐蔽性的前提下能够可靠传输的信息量满足平方根定律(Square Root Law,SRL)[32],且隐蔽通信速率随着利用信道时频资源数量的增加而趋向于0．研究者进一步分析了在发送方[33-34]、接收方[35-37]以及额外节点[38-41]引入人工噪声干扰等对检测方不利的因素的场景下的隐蔽通信容量．该领域研究成果也被进一步扩展至中继通信[42-45]、多天线[46-47]、广播通信[48-49]等其他通信场景．

信号层无线隐蔽通信方法一般假设检测方仅拥有信道噪声的部分知识,较常见的是假设检测方知道信道噪声分布类型而不清楚其功率大小．发送方将信息调制成与正常信道噪声相似的信号实施隐蔽通信．早期方法中,发送方信息嵌入到一段服从α稳定分布[50-51]或高斯分布[52]的噪声序列特征参数中,接收方通过估计特征参数来提取信息,这类方法传输速率较低,且存在序列同步问题[53]．后续方法将信息调制为特定噪声后叠加在正常通信信号上进行传输,或将随机噪声与调制的特定噪声叠加[54]或混合[55]来提高隐蔽性,这类方法需要消耗一定的通信带宽,隐蔽性也不够理想[17].文献[56]提出一种基于星座图拟形调制的无线隐蔽信道,发送方利用星座图拟形调制技术实现了更好的隐蔽性与可靠性．

无线隐蔽通信的研究经过多年的发展,已经逐步形成了噪声式隐蔽信道容量理论以及链路层、编码层、调制层和信号层的各种方法,近些年也发展了一些针对隐蔽通信的检测技术．本文重点对无线隐蔽通信的系统模型、基本理论以及各方向上的技术进展情况进行总结和归纳,并在此基础上给出该领域有待进一步研究的问题．

本文结构安排如下:第一节介绍无线隐蔽信道的系统模型和能力要素,第二节介绍典型无线协议中的链路层无线隐蔽通信方法并对其隐蔽性进行分析,第三节总结物理层无线隐蔽通信理论与技术的进展,第四节对有待研究的问题进行展望,第五节给出全文的总结．

1 无线隐蔽通信系统模型

1.1 系统模型

信息隐藏：H(x，m)→y，

(1)

上述模型体现了Alice/Bob与Willie之间的通信对抗关系．在这一对抗关系中,Alice/Bob希望尽可能多地透过无线通信区域R不被Willie发现来传输信息;Willie希望尽可能多地利用关于信道和Alice/Bob通信机制的先验知识,并以尽可能高的准确率判断信号是否存在隐蔽通信．

信息隐藏函数H一般有三种典型算子,分别为替换算子Sub、叠加算子Add和转换算子Con．其中,Sub算子将m通过某种转换编码得到的值v替换x或其某种变换的分量；Add算子将m通过某种转换编码得到的值v叠加到x或其某种变换量上,Sub和Add操作不应该引起x在形式、语法、语义、统计等特征上的明显差异(这些差异通常是函数Det的检测依据);Con算子直接将m通过某种转换形式,转换为与x在形式、语法、语义、统计等特征上一致或相近的信号．

信息提取函数E代表与H配合使用的信息提取过程.函数E通常需要利用一些用于提取信息的先验信息,包括H函数中使用的密钥、载体x的全部信息或部分信息,以及关于信道的假设或估计等．

需要指出的是:图2给出的是一个标准模型,仅涉及Alice、Bob和Willie三个角色．在这一标准模型中增加新的角色可以得到其他的扩展模型．如在通信场景中增加干扰器Jammer的辅助通信场景,在Alice和Bob之间增加一个或者多个Relay的中继通信场景,包含一个Alice和多个Bob的多播或广播通信场景,同时有多个Alice和Bob传输的多输入多输出通信场景,或具有多个空间上不同位置的Willie的场景等．此外,这些通信场景还可以进一步组合得到更为复杂的通信场景,如具有加扰器的中继通信场景和广播通信场景等．

1.2 能力要素

无线隐蔽通信主要涉及隐蔽性、可靠性和通信速率三个主要能力要素,下面简单对其内涵进行解释．

1)隐蔽性

隐蔽性广义上包括信号隐蔽性和行为隐蔽性．行为隐蔽性涉及通信场景、通信参与者、通信时机、载体选择等要素,属于无线隐蔽通信运用层面的问题;信号隐蔽性是在使用层面具体描述隐蔽通信信号和正常载体信号之间区分度的评估要素,技术上可以用某种检测方法的检测错误率来衡量其隐蔽性．

2)可靠性

可靠性指无线隐蔽通信抵抗信道干扰的能力．信道干扰可能来自于信道自然衰落,也可能来自于通信对抗干扰设备．技术上可以用给定信噪比下接收方信息的误比特率来衡量通信的可靠性．在越强的信道干扰下,信息误比特率越低,则可靠性越强．

3)通信速率

隐蔽通信速率指单位时间无线隐蔽通信可靠传输的信息比特数,与可靠性之间存在制约关系．为了达到更好的可靠性,有时需要降低隐蔽通信速率．通信速率可以通过计算平均每单元数据帧/符号/信号携带的秘密消息比特数来衡量．

除了上述三个要素之外,无线隐蔽通信系统还涉及载体广泛性、方案可实施性、通信计算复杂性等能力要素．

2 链路层无线隐蔽通信

2.1 WLAN无线隐蔽通信方法

当前广泛使用的WLAN协议(即IEEE 802.11标准)可为无线隐蔽通信提供良好的载体．文献[7]提出了一种基于WLAN的无线隐蔽信道,其在802.11协议MAC层帧的序列控制域,或在WEB加密安全协议帧的初始矢量域中嵌入信息．文献[9-10]提出了一种在WLAN帧填充部分嵌入信息的WiPad方法,并给出了数据帧与应答帧的隐蔽传输速率．针对802.11各协议,也有许多具体的研究成果．如基于802.11e协议,文献[58]设计了两种无线隐蔽通信方法,信息分别嵌入在关联请求与重新关联请求帧的QoS容量字段和每个数据帧QoS控制域中的TXOP和TID字段中．

2.2 LTE无线隐蔽通信方法

4G移动通信的普及使得LTE成为主流的无线通信协议之一,利用LTE协议的MAC、RLC和PDCP层的冗余可实施隐蔽通信．文献[8]给出了一种在LTE-A协议冗余字段嵌入信息的方法,信息可以嵌入在MAC层协议数据单元(Protocol Data Unit,PDU)子帧报头前两保留位、RLC层的应答模式和未确认模式PDU的序列号保留位,以及PDCP层的PDU序列号保留位中进行传输．文献[11]提出的LaTEsteg是利用LTE-A协议中MAC层数据包的填充字段嵌入信息．文献[12]提出了一种基于LTE-A协议的方法,通过修改每个PDU的序号保留位来标示是否载密,并填充字段用来传输信息．文献[13]提出的SNsteg通过修改LTE-A中RLC和PDCP数据包包头中的序列号来传输信息,该方法利用了PDU序号的唯一性,如果某一PDU与新接收到PDU的序列号相同,则系统将丢弃新的PDU．SNsteg信息以序号的最低位来表示．当连续发送两个PDU时,假设一个PDU 序号的最后一位是“0”(标记为“0”PDU),另外一个PDU序号的最后一位是“1”(标记为“1”PDU)．若要发送隐蔽信息“0”,可以在上述的“0”PDU和“1”PDU之间插入一个“0”PDU．反之,若要发送隐蔽信息“1”,则插入一个“1”PDU．由于系统将丢弃具有相同序号的新的PDU,所以非授权接收方不能得到隐藏位,且不影响正常通信,具有很好的抗检测性能．

文献[14]提出了一种利用LTE上MAC层协议字段与数据包时延一起构建的混合隐蔽通信方案．相较于单纯的时间式网络隐蔽通信,该方案的隐蔽性与可靠性都得到了有效提高．另一种混合隐蔽通信方案HyLTEsteg是将SNsteg与时间式网络隐蔽通信结合,其中时间式网络隐蔽通信方案起着隐蔽传输的触发功能,而SNsteg负责传输信息[15]．

2.3 链路层方法隐蔽性分析

链路层协议及其具体实现具有明显的规律性,这使得绝大多数链路层无线隐蔽通信方法都难以抵抗针对性的模式匹配或统计检测．文献[16-17]针对多种802.11协议无线隐蔽通信利用的协议字段特征,设计了模式匹配检测方法,可实现有效检测．针对隐蔽性较好的SNsteg[13],文献[18]和文献[19]分别提出了一种基于邻近序列号差值的修正条件熵检测方法和一种基于KNN分类器的检测方法．针对链路层无线隐蔽通信,可进一步借鉴针对协议层面的网络隐蔽信道的检测机制,设计基于规则集的链路层隐蔽通信检测体系．

3 物理层无线隐蔽通信

3.1 编码层无线隐蔽通信方法

编码层采用纠错编码技术引入比特冗余来提高传输可靠性,纠错编码产生的比特冗余可以用来实施信息隐藏．文献[20]研究了利用常见的分组码、卷积码等纠错编码冗余的隐蔽通信容量问题．理论分析与实验结果表明,信息可嵌入容量随信道噪声增大而减小,最大嵌入容量随信源数据和信道编码纠错能力的增加而增加．同等条件下基于卷积码的隐蔽通信最大嵌入容量大于基于分组码的隐蔽通信最大嵌入容量．这类利用编码纠错能力冗余构建的隐蔽信道具有广泛的适用性．

在无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)的802.15.4物理层协议中,4 bit信息符号被映射成32 bit直接序列扩频码字序列,具有可供利用的编码冗余．文献[21]通过翻转802.15.4物理层协议中的直接序列扩频码字位数来嵌入信息．文献[22]通过替换该协议物理层中的直接序列扩频码字位数来嵌入信息．值得指出的是:随着嵌入信息量的增大,以上两种方法对直接序列扩频码字的固定位进行修改均会导致采用部分扩频序列的载体信息的误码率显著增加．文献[23]通过随机置乱直接序列扩频码字修改位,来避免由于嵌入信息量较大而导致的误比特率显著增加问题．文献[24]提出了一种修改无线传感网络中直接序列扩频码字来传输信息的方法．

文献[25]研究了两种基于RS码冗余的自适应码率无线隐蔽通信理论问题,分别讨论了正常通信选取不同编码方案下信息的平均理论容量以及每种编码方案下信息最大理论容量．二进制对称信道下的仿真结果表明:这两种基于RS码冗余的无线隐蔽通信方案容量均好于基于分组码与卷积码的方案．针对WiMAX协议,文献[26]也提出了一种通过修改RS码码字比特嵌入秘密信息的方法．针对具有自适应可变码率的协议,文献[27]提出的无线隐蔽通信方案利用低速率编码的校验位来传输信息．

目前尚无专门针对编码层无线隐蔽通信的检测方案,部分针对基于802.15.4物理层协议的无线隐蔽通信方案的文献中以载密直接序列扩频码字与正常直接序列扩频码字之间的汉明距离来衡量这类方法的隐蔽性．文献[23]证实了降低码字汉明距离可以降低对正常通信误码率的影响,提高隐蔽通信的抗检测能力,但会带来隐蔽通信可靠性的降低．在信道状态确知的场景中,误码率和误码图样可能会成为揭示是否存在隐蔽通信的指标,有待进一步深入研究．

3.2 调制层无线隐蔽通信方法

多载波调制的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术已在WLAN、LTE等主流通信协议中得到广泛应用．OFDM信号调制过程中通过给每个符号添加循环前缀来抵抗多径延时,从而保证符号周期完整．文献[28]提出了一种基于循环前缀的无线隐蔽通信方法,利用802.11协议中符号循环前缀实现了高速率的无线隐蔽通信．这种方法随后被推广到所有采用OFDM通信系统中[29]．显而易见的是OFDM符号循环前缀来嵌入信息的隐蔽通信方法会降低通信抗多径延时可靠性．

OFDM系统的部分子载波频段一般被预留作为信道间隔或进行收发双方同步,有时由于信道响应较差而放弃使用．这些未被使用的子载波频段资源也可用来构建独立的隐蔽信道[30]．发送方利用空置子载波频段可向接收方传输信息的方法依赖无线通信环境中存在未被使用的子载波频段,对空置子载波的利用会导致OFDM信号的正交性受影响．针对该问题,文献[31]中提出了一种基于认知无线电进行频谱感知来得到未用频段信息的方法,并采用跳频技术在空置频谱上传输信息．

文献[59]设计了针对802.11a/g的四种隐蔽通信方法,其构造原理分别为:修改短训练序列的相位、修改载波频率偏移量、通信协议伪装以获取额外的子载波频段以及替换部分循环前缀．在修改短训练序列相位的方法中,发送方通过修改短训练序列的相位值嵌入信息,接收方通过长训练序列得到信道参数,通过提取短训练序列的相位偏移得到信息;在修改载波频率的偏移的方法中,发送方通过修改载波频率偏移嵌入信息,接收方通过导频信息估计频率偏移得到信息;在通信协议伪装的方法中,发送方将802.11a/g信号伪装成802.11n信号,使得可用子载波数由52增加到56,利用额外的四个子载波进行隐蔽信息传输,回避了文献[30]方法存在的信号正交性受影响问题;替换部分循环前缀的方法是在文献[28-29]方法的基础上提出的,发送方通过替换一半乃至1/4的循环前缀嵌入信息,降低了信息嵌入对正常通信抵抗多径延时能力的影响．

目前较少见专门针对该层级隐蔽通信的检测工作．文献[17]借鉴了网络隐蔽信道中常用的检测方法,给出了在不同场景下的检测结果,检测结果表明,当检测点的位置接近发送方,基于短训练序列的相位修改、载波频率偏移修改和循环前缀修改的调制层隐蔽信道易被数值统计方法检测出来．在隐蔽性分析方面,文献[59]中以载体信息的误比特率来衡量物理层之上的隐蔽性,以相位误差、频率偏移量、频谱等信号分析指标来衡量物理层的隐蔽性．

3.3 信号层无线隐蔽通信

信号层方法将信息调制为与信道噪声相似的信号来实现隐蔽通信,其本质上是一类LPD通信问题[32],其将通信信号淹埋在背景噪声中的做法也可以归结为噪声式无线隐蔽通信,相关的研究内容主要包含噪声式隐蔽信道理论容量分析和实际通信方法设计等．

3.3.1 噪声式隐蔽信道容量分析

噪声式无线隐蔽信道作为一种附带了隐蔽性要求的新型信道,当前取得的理论成果丰富了信息论的研究范畴,已逐步发展成为一个相对独立的信息论分支领域．信道容量的研究主要包括标准通信场景(标准模型仅包括Alice、Bob和Willie三个参与方)、辅助通信场景(在标准模型中增加了Jammer干扰器角色)、中继通信场景(在标准模型中增加了Relay中继器角色)，以及其他通信场景(MIMO、广播通信、非高斯信道衰落等形式)等．下面分别介绍相关研究结果．

1)标准通信场景

2)辅助通信场景

3)中继通信场景

4)其他通信场景

通信速率分析的研究还被进一步拓展到无线中继网络、MIMO和广播通信等其他通信场景中．文献[46]假设Willie不清楚各路径噪声功率,MIMO场景对应的理论隐蔽通信速率为正值．MIMO场景下的高斯信道中,当天线数与时频资源数量有限时,平方根定律依旧成立[47]．文献[48-49]分析了离散无记忆广播场景下的无线隐蔽信道速率．文献[76]讨论了存在多个接收者的场景中,发送方采取时分复用通信方式能取得更好地隐蔽通信速率的比例系数．进一步地,当信道时频资源有限时,隐蔽传输速率随信道时频资源数量的增加而变大[77-78]．

分组衰落信道[79]、无人机网络[80]、IOT网络[81]、慢衰落信道[82]、连续时间无限带宽的泊松信道[83]、连续时间无限带宽的高斯信道[84]、存在主动检测方[85]、多天线系统[86]以及后向散射通信系统[87]等情形下的理论隐蔽通信速率也得到了相应的研究．

3.3.2 信号层无线隐蔽通信方法

基于实际的无线电对抗情景,噪声式无线隐蔽通信方法通常假定Willie仅知道信道噪声的分布类型而不知道具体功率．为避免对正常通信的调制解调造成明显的影响,载密噪声的功率一般设置得较小．早期的噪声式无线隐蔽信道将信息嵌入在一段噪声序列的特征参数中．对于部分通信场景,信道噪声具有显著的尖峰脉冲特性,此时可以使用α稳定分布的载密噪声信号来携带信息．文献[50]提出了一种将信息嵌入到脉冲特征参数α中的无线隐蔽通信方法,Alice将信息编码为具备不同脉冲特征参数α的噪声序列,Bob通过估计脉冲特征参数α来提取信息．偏斜α稳定分布的信号也被用来设计无线隐蔽通信方法[51],Alice将信息比特生成具有相反偏斜参数β的噪声序列,使最终产生的噪声序列是无偏的,Bob通过估计偏斜参数β来提取信息．文献[53]分析了同步误差时对隐蔽通信可靠性的削弱作用,文献[88]针对该问题设计了导频辅助的同步算法,通过计算分数低阶协方差相关来实现同步,提高了隐蔽信道的可靠性.文献[89]优化了接收端的分数低阶协方差相关器,进一步提高了通信的可靠性．文献[90]提出了一种基于修正极值法的隐蔽通信方法,相较于传统参数估计器,该方法能够快速提取信息．高斯噪声序列也被用于设计无线隐蔽通信方法.文献[52]提出了一种通过修改连续高斯序列的相关系数来嵌入信息的方法．

叠加噪声与正常噪声差异使得基于噪声叠加的方法存在隐蔽性缺陷,引入随机噪声可一定程度地增强隐蔽性．典型的“污染星座图”方法即通过对扩展星座图进行旋转、混合随机噪声等操作来增加隐蔽性[55]．文献[54]提出了一种基于信号复用的无线隐蔽通信方法,该方法通过在信号中叠加随机噪声来增强隐蔽性,并利用直接序列扩频来提高传输可靠性．这种方法被进一步拓展到MIMO场景,并可根据路径特征值选择在信道衰落较小的路径上传输[91]．文献[92]提出了一种在MIMO场景下通过同时修改控制信道与数据信道信号的无线隐蔽通信方法．引入随机噪声的机制需要额外的共享映射序列带宽和随机噪声额外功率的局限性[17].文献[56]提出了一种将信息直接调制成噪声信号并叠加到正常信号的方法,该方法根据参考信道噪声,通过星座图拟形调制直接将信息调制成与参考噪声统计分布相同的载密噪声信号,并直接叠加到载体信号上生成载密信号．

3.3.3 信号层方法隐蔽性分析

目前尚无专门针对噪声式无线隐蔽通信的检测工作,部分隐蔽通信方法设计的文献中提及了一些衡量隐蔽性的指标．如文献[55]中,采用频域信号的误差矢量幅度、同向和正交方向分量、幅值以及相位、时域信号的功率时变特性和峰均比等信号分析特征来衡量隐蔽性,通过各特征是否在正常波动范围内取值,判断“星座图污染”方法的隐蔽性．文献[54]将去除了载体信号成分的残差信号作为检测分析对象,利用残差信号的峰度值、带内功率比以及分布不重叠值来衡量所提方案的隐蔽性．文献[56]以残差信号与正常信道噪声的KS距离以及残差信号的规则度来衡量所提方案的隐蔽性．

4 研究展望

无线隐蔽通信是无线通信与信息隐藏的交叉研究领域,这两个技术领域的发展必然会进一步推动无线隐蔽通信的发展．该领域经过近些年的研究产生了诸如噪声式无线隐蔽信道理论与方法、编码和调制冗余分析和利用等具有相对独立内涵的方向,针对无线隐蔽通信检测技术的研究也刚刚起步．总体来说,无线隐蔽通信仍有许多需要进一步深入解决和值得探索的新问题．

1)在链路层隐蔽通信方法设计方面,已经出现了一些链路层无线隐蔽通信混合时间式网络隐蔽信道的方法,进一步探讨链路层无线隐蔽通信混合网络隐蔽信道和物理层隐蔽通信的方法,并发展混合信道的协作方式会是一个潜在的研究方向．此外,随着无线通信技术的发展和推广使用,诸如802.11ax和5G以及物联网无线通信领域即将发展成为事实标准的NB-IoT和LoRa等将会很快成为实用的通信标准．这些新通信标准涉及的链路层、编码和调制层的冗余和信号形式将会启发研究人员提出新的无线隐蔽通信方法．

2)噪声式无线隐蔽信道容量在多种典型通信场景中已有许多理论成果．隐蔽通信速率的SRL定律已经在多种通信场景和信道模型中得到证明．关于噪声不确定性、信道不确定性和人工辅助噪声不确定性带来的突破SRL界的新结论还在逐渐完善中并仍然有许多新场景、组合场景和不同信道条件的工作需要进一步开展,尤其是拓展到有限块长域的一些理论结果还刚刚起步．此外,从理论分析的角度,带干扰的主动式Willie和Alice之间的博弈建模和优化策略等问题也有待深入研究．

3)噪声式无线隐蔽通信采用将信息转化为噪声后与载体进行叠加的形式,在实际通信方案设计过程面临的主要问题依然是低功率条件下的通信可靠性提高的问题,这涉及到波形、码字、编码、信道估计和补偿等方面的设计和优化,当前这方面的研究还非常有限．此外,实际通信方案还涉及隐蔽密钥交换、远距离中继节点传续方案等一系列技术问题也有待开展．

4)基于噪声信号的统计分布差异的假设检验是当前理论分析过程中常采用的隐蔽通信检测机制,然而针对具体噪声式隐蔽通信系统(如星座调制类、噪声模拟类等)检测的研究才刚刚起步．初步的研究表明基于隐蔽通信信号残差的统计特征能够实现较好的检测效果,然而这种方法依赖参考信号的选取,因此需要对参考信号模型进行精准建模,这在信道环境复杂的实际通信环境中是困难的．尚需研究不依赖具体参考信号的通用检测方法,以及可进一步实现隐蔽通信参数(如通信波形、通信速率等)估计的方法．此外,当在空间中可设置不同位置的多个检测器时,且针对有否干扰器的场景,如何利用多个检测器信号进行协同检测也是非常值得研究的问题．

5 结束语

无线隐蔽通信的研究方兴未艾,本文从网络通信和信息隐藏领域交叉的角度界定了无线隐蔽通信的研究范畴,对无线隐蔽通信的系统模型和主要能力要素进行了分析,总结并归纳了链路层和物理层无线隐蔽通信的理论与技术进展,具体涵盖了噪声式隐蔽信道容量的理论分析以及链路层、编码层、调制层和信号层中的无线隐蔽通信方法．论文最后分析并指出了需要进一步研究的问题．