XML在電子對抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互中的運(yùn)用

葛江濤，鄧 寶，和 偉

(電子工程學(xué)院，合肥 230037)

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XML在電子對抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互中的運(yùn)用

葛江濤，鄧 寶，和 偉

(電子工程學(xué)院，合肥 230037)

當(dāng)前各國都正在發(fā)展作戰(zhàn)信息化，數(shù)據(jù)交互是信息化戰(zhàn)場的重要影響因素。針對作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的緊迫要求，著重闡述了數(shù)據(jù)交互的標(biāo)準(zhǔn)，并研究了可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)文件的交互方式以及XML文件的特點(diǎn)，論述了作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)交互的安全性，分析了XML文件的加、解密問題。

可擴(kuò)展標(biāo)記語言；仿真實(shí)驗(yàn)；數(shù)據(jù)交互

0 引 言

作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭的研究中發(fā)揮著舉足輕重的作用，它已經(jīng)成為影響作戰(zhàn)模式發(fā)展方向的重要研究手段。但是，在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的過程中涉及到大量的數(shù)據(jù)交互，這就給實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互能力提出了較高的要求。

目前對于作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互的研究，基本都是建立在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過存儲和讀取數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)交互。這種交互方式不僅速度慢，并且占用大量的資源，已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的要求，成為制約作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)向大規(guī)模發(fā)展或分布式發(fā)展的阻礙。由此，研究作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)交互應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)交互需求，進(jìn)一步提高信息化戰(zhàn)場上的數(shù)據(jù)交互能力。

1 作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)交互方式

所謂數(shù)據(jù)交互，是指在數(shù)據(jù)信息不同的個(gè)體或群體之間互相交流的過程,在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中則表現(xiàn)在席位與席位之間的交互、群與群之間的交互、群與集群之間的交互等(如圖1所示)。其中交互的內(nèi)容以仿真實(shí)驗(yàn)過程中各交戰(zhàn)實(shí)體的行為任務(wù)和結(jié)果為主，同時(shí)還包括實(shí)驗(yàn)過程中交戰(zhàn)環(huán)境的變化等。

圖1 作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互示意圖

在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的過程中，整個(gè)系統(tǒng)是由分布在不同席位或地理位置的子系統(tǒng)構(gòu)成的，各個(gè)子系統(tǒng)之間要遵照作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)協(xié)議規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。如果在數(shù)據(jù)交互過程中使用沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交互方式，由此帶來的附加代價(jià)是高昂的。因?yàn)橄嗤臄?shù)據(jù)在不同的席位、群或集群之間進(jìn)行交互，都需要在各自的數(shù)據(jù)分析處理模塊中對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同方式的解析和重組。

這種單一的、局部式的數(shù)據(jù)交互方式將在應(yīng)用中不斷地被重復(fù)撰寫，但其目的都是為了將某一數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到各個(gè)不同的目標(biāo)數(shù)據(jù)源中去。例如，在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)交互，就是典型的在各個(gè)席位之間進(jìn)行交互的靜態(tài)數(shù)據(jù)。然而對于沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交互方式，不同席位之間的不同數(shù)據(jù)分析處理模塊將會“自立門戶”，在提高數(shù)據(jù)交互代價(jià)的同時(shí)也影響了數(shù)據(jù)的時(shí)效性。

1.1 作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互方式的規(guī)范

在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，實(shí)驗(yàn)人員可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按照一定的標(biāo)準(zhǔn)存儲在數(shù)據(jù)庫或者數(shù)據(jù)文件中，同時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)就需要通過讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)開展仿真實(shí)驗(yàn)。但是，對于不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲方式，就可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交互方式混亂，無法達(dá)到規(guī)范一致。

對于作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)文件相對于數(shù)據(jù)庫，操作簡單方便。操作系統(tǒng)可以提供完善的文件處理功能，使用文件操作接口函數(shù)能夠很容易實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)文件的讀取和寫入。但是不同數(shù)據(jù)文件(例如二進(jìn)制文件或文本文件)都存在自身的弊端。雖然數(shù)據(jù)文件相對數(shù)據(jù)庫已經(jīng)在一定程度上得到了提升，但并不能說明每種數(shù)據(jù)文件都能夠很好地適應(yīng)作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)。

由于在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的隨機(jī)性或作戰(zhàn)過程的不可預(yù)測性都可能使得數(shù)據(jù)文件格式發(fā)生變化。如果每發(fā)生一次變化，都重新定義數(shù)據(jù)文件格式，就失去了數(shù)據(jù)交互的規(guī)范格式。同時(shí)，在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)這種時(shí)效性極強(qiáng)的數(shù)據(jù)交互中，數(shù)據(jù)文件格式的經(jīng)常變化也是不允許的。

綜上所述，數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)庫不能適應(yīng)作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)交互，這就對作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)人員提出了更高的要求，也是推動(dòng)作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)向前發(fā)展的必然需求。

隨著XML技術(shù)的出現(xiàn)，文本文件具備了存儲結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的能力，且能夠滿足作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互的需求。XML是一種能夠創(chuàng)建標(biāo)記的語言，即元標(biāo)記語言。它是一種獨(dú)立于具體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的、可通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于各種作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的語言[1]。

另外，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，運(yùn)用XML對不同類型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行表示的語言格式是可變的，支持用戶定義的標(biāo)記，從而使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)成為具有自描述特點(diǎn)的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。即通過標(biāo)記，能夠?qū)ML文件中的數(shù)據(jù)元素定義為具有明確物理意義的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用于存儲實(shí)驗(yàn)方案等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

從作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互的角度來看，XML技術(shù)更是能夠輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中不同席位、群或集群之間的數(shù)據(jù)交互。通過XML，作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)人員可以對數(shù)據(jù)庫中的任何數(shù)據(jù)進(jìn)編碼定義，并很好地保持實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，還可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要更改這些數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，而無需擔(dān)心實(shí)驗(yàn)過程中數(shù)據(jù)交互是否能夠分析、剝離出可用數(shù)據(jù)[2]。與此同時(shí)，XML文件可以獨(dú)立于傳輸協(xié)議，它可以使用文件傳輸協(xié)議(FTP)、超文本傳輸協(xié)議(HTTP)、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS)、遠(yuǎn)程過程調(diào)用協(xié)議(RPC)等多種傳輸方式，不再受到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的限制。對于實(shí)驗(yàn)過程中通過XML文件進(jìn)行的數(shù)據(jù)交互，只要確定發(fā)送席位和接收席位使用的都是XML應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)分析處理模塊，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，而無需關(guān)心數(shù)據(jù)是來自于什么實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及如何產(chǎn)生的。

1.2 作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互方式的運(yùn)用需求

XML數(shù)據(jù)交互方式以其良好的兼容性、擴(kuò)展性和可讀性滿足了作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)交互的諸多需求，使得大多數(shù)作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠很好地使用XML作為數(shù)據(jù)交互的方式。但是，XML文件作為一種良好的數(shù)據(jù)交互方式，如何在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行運(yùn)用才能使其在滿足作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的同時(shí)充分發(fā)揮獨(dú)特的數(shù)據(jù)文件特點(diǎn)，這需要根據(jù)作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互的運(yùn)用需求進(jìn)行深入的研究。

首先，作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)需要各實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互文件進(jìn)行格式定義，也就是說在XML文件中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)簽的自定義，使得這些標(biāo)簽可以說明數(shù)據(jù)的語義，且異于HTML中的格式說明。

其次，作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)交互文件應(yīng)能夠適應(yīng)于多種不同的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，這就是要體現(xiàn)XML的無依賴性。利用XML文件的CODE文本特點(diǎn)，適于實(shí)驗(yàn)過程中多種網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的傳輸。

進(jìn)而，在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行的數(shù)據(jù)交互文件應(yīng)具有良好的可理解性和數(shù)據(jù)共享性。這就是說XML所表達(dá)的數(shù)據(jù)語義應(yīng)該比較容易理解，同時(shí)這種可讀性對人工閱讀也應(yīng)適用。由于XML文件的這一特點(diǎn)，使得實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不同席位、群或集群之間的數(shù)據(jù)交互更加便利。

最后，作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互文件應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的保存。XML是基于開發(fā)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，繼承了標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言(SGML)的保值特性。采用XML作為作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的長久保存格式，意義非常重大。

2 作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互的的傳輸安全

XML在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中帶給實(shí)驗(yàn)人員更加方便理解、交換和存儲數(shù)據(jù)的同時(shí)，自身也存在著一定的安全隱患，在數(shù)據(jù)交互的過程中它是一種不安全的技術(shù)。尤其是將其從作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中升華，運(yùn)用到信息化戰(zhàn)場上更是讓人擔(dān)憂。因此，如何使得XML文件能夠安全傳輸是成功實(shí)現(xiàn)信息化作戰(zhàn)的重要條件。

XML文件是一種文本文件，為了確保數(shù)據(jù)能夠在仿真實(shí)驗(yàn)過程中安全地傳輸，各席位、群或集群之間進(jìn)行安全的數(shù)據(jù)交互必須滿足以下條件：

(1) 數(shù)據(jù)交互的雙方必須確定對方的真實(shí)身份，即不可否認(rèn)性；

(2) 交互的數(shù)據(jù)不能被第3方所看到，即保密性；

(3) 交互的數(shù)據(jù)必須證實(shí)沒有被修改過，即完整性。

作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互的核心是保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性、可用性和完整性。因此，可以采用一定的密碼技術(shù)隱蔽和保護(hù)需要保密的數(shù)據(jù)，使未授權(quán)者不能提取數(shù)據(jù)。

2.1 XML的加密

在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中對數(shù)據(jù)的加密體制可分為對稱密碼體制(單密鑰體制 )和非對稱密碼體制(雙密鑰體制)2類[3]。

所謂對稱密碼即為發(fā)送席位的加密密鑰和接收席位的解密密鑰相同，密鑰的安全性決定數(shù)據(jù)的保密性。在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中可以實(shí)現(xiàn)己方數(shù)據(jù)的“討論式”傳輸，但對于敵方具有良好的保密性。運(yùn)用對稱密碼體制在仿真實(shí)驗(yàn)過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸?shù)倪^程如圖2所示。

圖2 對稱密碼體制

所謂非對稱密碼就是使用不同的密鑰將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中發(fā)送席位的加密密鑰和接收席位的解密密鑰分開，進(jìn)而對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密的操作。因而可以實(shí)現(xiàn)在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)過程中多個(gè)席位加密的數(shù)據(jù)只能給一個(gè)特定的席位解讀，或只能由一個(gè)席位加密的數(shù)據(jù)而使多個(gè)席位解讀。運(yùn)用非對稱密碼體制在仿真實(shí)驗(yàn)過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸?shù)倪^程如圖3所示。

圖3 非對稱密碼體制

XML加密為結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)和以標(biāo)準(zhǔn)XML格式表示的數(shù)據(jù)提供了一種加密方法。在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中對XML數(shù)據(jù)文件進(jìn)行加密可以加密其中的任何信息，既可以是一個(gè)完整的XML文件也可以是其中指定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)元素。

實(shí)驗(yàn)人員對仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行XML加密處理，可以確保XML的加密數(shù)據(jù)不被第3方所“看到”，采用的算法和密鑰主要通過加密算法產(chǎn)生?；玖鞒倘鐖D4所示。

圖4 作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中XML加密流程

2.2 XML的解密

與XML加密中加密功能相反的是解密，它負(fù)責(zé)解析作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)過程中XML文件傳輸數(shù)據(jù)的加密元素，對任何加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，但它不負(fù)責(zé)驗(yàn)證解密后的結(jié)果，也不保證合成的XML的有效或規(guī)范化。

可以用圖5來描述XML解密流程[4]。

圖5 作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中XML解密流程

2.3 XML加密的局限性

XML加密為作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的加密數(shù)據(jù)處理模型。這種標(biāo)準(zhǔn)的處理模型支持互操作性，從而有助于加密數(shù)據(jù)的交互。盡管XML加密處理模型解決了作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中許多加密的問題，但它的確存在一定的局限性：

(1) XML加密的語法和處理模型非常復(fù)雜，如果沒有適當(dāng)?shù)膶?shí)現(xiàn)工具來支持，則在實(shí)驗(yàn)過程中會發(fā)現(xiàn)使用XML加密很困難；

(2) XML加密沒有為加密和解密提供標(biāo)準(zhǔn)的編程API。從而使得跨實(shí)驗(yàn)平臺的作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)可能會產(chǎn)生不可移植的問題。

3 結(jié)束語

XML文件以其良好的數(shù)據(jù)定義格式、可擴(kuò)展性和結(jié)構(gòu)化等特性，使其在作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的安全交互，并逐漸趨向數(shù)據(jù)交互的標(biāo)準(zhǔn)化文件，從而達(dá)到將數(shù)據(jù)技術(shù)與作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的目的，逐步推進(jìn)我軍信息化發(fā)展的進(jìn)程。然而，XML文件中存在的缺陷也應(yīng)為實(shí)驗(yàn)人員所認(rèn)識，進(jìn)一步加強(qiáng)作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)交互能力迫在眉睫。

[1] 李釗,曹亮,唐春華,等.一個(gè)XML的數(shù)據(jù)模型及其存儲策略[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2001(11):134-136.

[2] 李俊,方勝良,劉湘?zhèn)?等.基于XML的軍事想定數(shù)據(jù)交換格式設(shè)計(jì)[A].2008系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C],2008:302-307.

[3] 王仲,陳曉鷗.基于XML的數(shù)據(jù)交換與存儲技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2001(24)：108-111.

[4] Chelsea Valentine.XML Schem庫編程指南[M].毛選譯.北京:電子工業(yè)出版社,2002.

Application of XML to The Data Interaction of Simulation Experiment in Electronic Countermeasure Operation

GE Jiang-tao，DENG Bao，HE Wei

(Electronic Engineering Institute,Hefei 230037,Chian)

Nowadays all countries are developing the operation informationization.Data interaction is the important influence factor of informationization battlefield.Aiming at the exigent requirements of operation simulation experiment,this paper expatiates the standard of data interaction,and studies the interaction modes of extensible markup language (XML) document and characteristics of XML document,discusses the security of data interaction in the operation simulation experiment,analyzes the encryption and decryption problems of XML document.

extensible markup language;simulation experiment;data interaction

2015-01-09

TN97

A

CN32-1413(2015)01-0089-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.01.021