XML在电子对抗作战仿真实验数据交互中的运用

葛江涛，邓 宝，和 伟

(电子工程学院，合肥 230037)



XML在电子对抗作战仿真实验数据交互中的运用

葛江涛，邓 宝，和 伟

(电子工程学院，合肥 230037)

当前各国都正在发展作战信息化，数据交互是信息化战场的重要影响因素。针对作战仿真实验的紧迫要求，着重阐述了数据交互的标准，并研究了可扩展标记语言(XML)文件的交互方式以及XML文件的特点，论述了作战仿真实验中数据交互的安全性，分析了XML文件的加、解密问题。

可扩展标记语言；仿真实验；数据交互

0 引 言

作战仿真实验在现代战争的研究中发挥着举足轻重的作用，它已经成为影响作战模式发展方向的重要研究手段。但是，在作战仿真实验的过程中涉及到大量的数据交互，这就给实验系统的数据交互能力提出了较高的要求。

目前对于作战仿真实验数据交互的研究，基本都是建立在数据库的基础上，通过存储和读取数据库实现作战仿真实验的数据交互。这种交互方式不仅速度慢，并且占用大量的资源，已经无法适应现代作战仿真实验的要求，成为制约作战仿真实验向大规模发展或分布式发展的阻碍。由此，研究作战仿真实验的数据交互应满足实验系统运行过程中的数据交互需求，进一步提高信息化战场上的数据交互能力。

1 作战仿真实验的数据交互方式

所谓数据交互，是指在数据信息不同的个体或群体之间互相交流的过程,在作战仿真实验中则表现在席位与席位之间的交互、群与群之间的交互、群与集群之间的交互等(如图1所示)。其中交互的内容以仿真实验过程中各交战实体的行为任务和结果为主，同时还包括实验过程中交战环境的变化等。

图1 作战仿真实验数据交互示意图

在作战仿真实验的过程中，整个系统是由分布在不同席位或地理位置的子系统构成的，各个子系统之间要遵照作战仿真实验内部数据协议规范进行数据交互。如果在数据交互过程中使用没有统一标准的数据交互方式，由此带来的附加代价是高昂的。因为相同的数据在不同的席位、群或集群之间进行交互，都需要在各自的数据分析处理模块中对实验数据进行不同方式的解析和重组。

这种单一的、局部式的数据交互方式将在应用中不断地被重复撰写，但其目的都是为了将某一数据源的数据转换到各个不同的目标数据源中去。例如，在作战仿真实验中的实验方案设计的数据交互，就是典型的在各个席位之间进行交互的静态数据。然而对于没有统一标准的数据交互方式，不同席位之间的不同数据分析处理模块将会“自立门户”，在提高数据交互代价的同时也影响了数据的时效性。

1.1 作战仿真实验数据交互方式的规范

在作战仿真实验系统运行的过程中，实验人员可以将实验数据按照一定的标准存储在数据库或者数据文件中，同时实验系统中的各子系统就需要通过读取相应的数据开展仿真实验。但是，对于不同的实验数据存储方式，就可能导致实验系统中的数据交互方式混乱，无法达到规范一致。

对于作战仿真实验系统而言，数据文件相对于数据库，操作简单方便。操作系统可以提供完善的文件处理功能，使用文件操作接口函数能够很容易实现对数据文件的读取和写入。但是不同数据文件(例如二进制文件或文本文件)都存在自身的弊端。虽然数据文件相对数据库已经在一定程度上得到了提升，但并不能说明每种数据文件都能够很好地适应作战仿真实验。

由于在作战仿真实验过程中，实验数据的随机性或作战过程的不可预测性都可能使得数据文件格式发生变化。如果每发生一次变化，都重新定义数据文件格式，就失去了数据交互的规范格式。同时，在作战仿真实验这种时效性极强的数据交互中，数据文件格式的经常变化也是不允许的。

综上所述，数据文件和数据库不能适应作战仿真实验的数据交互，这就对作战仿真实验人员提出了更高的要求，也是推动作战仿真实验向前发展的必然需求。

随着XML技术的出现，文本文件具备了存储结构化数据的能力，且能够满足作战仿真实验数据交互的需求。XML是一种能够创建标记的语言，即元标记语言。它是一种独立于具体实验系统的、可通过网络服务于各种作战仿真实验系统的语言[1]。

另外，在实验系统中，运用XML对不同类型的实验数据进行表示的语言格式是可变的，支持用户定义的标记，从而使得实验数据成为具有自描述特点的半结构化数据。即通过标记，能够将XML文件中的数据元素定义为具有明确物理意义的实验数据，用于存储实验方案等实验数据。

从作战仿真实验数据交互的角度来看，XML技术更是能够轻松实现实验过程中不同席位、群或集群之间的数据交互。通过XML，作战仿真实验人员可以对数据库中的任何数据进编码定义，并很好地保持实验数据的逻辑结构，还可以根据实际应用的需要更改这些数据的逻辑结构，而无需担心实验过程中数据交互是否能够分析、剥离出可用数据[2]。与此同时，XML文件可以独立于传输协议，它可以使用文件传输协议(FTP)、超文本传输协议(HTTP)、网络文件系统(NFS)、远程过程调用协议(RPC)等多种传输方式，不再受到实验系统的限制。对于实验过程中通过XML文件进行的数据交互，只要确定发送席位和接收席位使用的都是XML应用程序的数据分析处理模块，就可以进行数据交互，而无需关心数据是来自于什么实验系统以及如何产生的。

1.2 作战仿真实验数据交互方式的运用需求

XML数据交互方式以其良好的兼容性、扩展性和可读性满足了作战仿真实验中数据交互的诸多需求，使得大多数作战仿真实验系统能够很好地使用XML作为数据交互的方式。但是，XML文件作为一种良好的数据交互方式，如何在作战仿真实验中进行运用才能使其在满足作战仿真实验的同时充分发挥独特的数据文件特点，这需要根据作战仿真实验数据交互的运用需求进行深入的研究。

首先，作战仿真实验需要各实验子系统能够对实验数据交互文件进行格式定义，也就是说在XML文件中进行仿真实验数据标签的自定义，使得这些标签可以说明数据的语义，且异于HTML中的格式说明。

其次，作战仿真实验中的数据交互文件应能够适应于多种不同的实验系统运行环境，这就是要体现XML的无依赖性。利用XML文件的CODE文本特点，适于实验过程中多种网络传输协议的传输。

进而，在作战仿真实验系统进行的数据交互文件应具有良好的可理解性和数据共享性。这就是说XML所表达的数据语义应该比较容易理解，同时这种可读性对人工阅读也应适用。由于XML文件的这一特点，使得实验系统不同席位、群或集群之间的数据交互更加便利。

最后，作战仿真实验数据交互文件应该能够实现对实验数据的保存。XML是基于开发的技术标准，继承了标准通用标记语言(SGML)的保值特性。采用XML作为作战仿真实验数据的长久保存格式，意义非常重大。

2 作战仿真实验数据交互的的传输安全

XML在作战仿真实验中带给实验人员更加方便理解、交换和存储数据的同时，自身也存在着一定的安全隐患，在数据交互的过程中它是一种不安全的技术。尤其是将其从作战仿真实验中升华，运用到信息化战场上更是让人担忧。因此，如何使得XML文件能够安全传输是成功实现信息化作战的重要条件。

XML文件是一种文本文件，为了确保数据能够在仿真实验过程中安全地传输，各席位、群或集群之间进行安全的数据交互必须满足以下条件：

(1) 数据交互的双方必须确定对方的真实身份，即不可否认性；

(2) 交互的数据不能被第3方所看到，即保密性；

(3) 交互的数据必须证实没有被修改过，即完整性。

作战仿真实验数据交互的核心是保证数据的机密性、可用性和完整性。因此，可以采用一定的密码技术隐蔽和保护需要保密的数据，使未授权者不能提取数据。

2.1 XML的加密

在作战仿真实验中对数据的加密体制可分为对称密码体制(单密钥体制 )和非对称密码体制(双密钥体制)2类[3]。

所谓对称密码即为发送席位的加密密钥和接收席位的解密密钥相同，密钥的安全性决定数据的保密性。在作战仿真实验中可以实现己方数据的“讨论式”传输，但对于敌方具有良好的保密性。运用对称密码体制在仿真实验过程中对数据进行加密传输的过程如图2所示。

图2 对称密码体制

所谓非对称密码就是使用不同的密钥将实验系统中发送席位的加密密钥和接收席位的解密密钥分开，进而对数据进行加密和解密的操作。因而可以实现在作战仿真实验过程中多个席位加密的数据只能给一个特定的席位解读，或只能由一个席位加密的数据而使多个席位解读。运用非对称密码体制在仿真实验过程中对数据进行加密传输的过程如图3所示。

图3 非对称密码体制

XML加密为结构化的数据和以标准XML格式表示的数据提供了一种加密方法。在作战仿真实验中对XML数据文件进行加密可以加密其中的任何信息，既可以是一个完整的XML文件也可以是其中指定的实验数据元素。

实验人员对仿真实验数据进行XML加密处理，可以确保XML的加密数据不被第3方所“看到”，采用的算法和密钥主要通过加密算法产生。基本流程如图4所示。

图4 作战仿真实验中XML加密流程

2.2 XML的解密

与XML加密中加密功能相反的是解密，它负责解析作战仿真实验过程中XML文件传输数据的加密元素，对任何加密的数据进行解密，但它不负责验证解密后的结果，也不保证合成的XML的有效或规范化。

可以用图5来描述XML解密流程[4]。

图5 作战仿真实验中XML解密流程

2.3 XML加密的局限性

XML加密为作战仿真实验提供了一个标准的加密数据处理模型。这种标准的处理模型支持互操作性，从而有助于加密数据的交互。尽管XML加密处理模型解决了作战仿真实验中许多加密的问题，但它的确存在一定的局限性：

(1) XML加密的语法和处理模型非常复杂，如果没有适当的实现工具来支持，则在实验过程中会发现使用XML加密很困难；

(2) XML加密没有为加密和解密提供标准的编程API。从而使得跨实验平台的作战仿真实验可能会产生不可移植的问题。

3 结束语

XML文件以其良好的数据定义格式、可扩展性和结构化等特性，使其在作战仿真实验中能够实现数据的安全交互，并逐渐趋向数据交互的标准化文件，从而达到将数据技术与作战仿真实验相结合的目的，逐步推进我军信息化发展的进程。然而，XML文件中存在的缺陷也应为实验人员所认识，进一步加强作战仿真实验中的数据交互能力迫在眉睫。

[1] 李钊,曹亮,唐春华,等.一个XML的数据模型及其存储策略[J].计算机应用研究,2001(11):134-136.

[2] 李俊,方胜良,刘湘伟,等.基于XML的军事想定数据交换格式设计[A].2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C],2008:302-307.

[3] 王仲,陈晓鸥.基于XML的数据交换与存储技术研究[J].计算机工程与应用,2001(24)：108-111.

[4] Chelsea Valentine.XML Schem库编程指南[M].毛选译.北京:电子工业出版社,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