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一種語音信息安全通信方法

文檔序號(hào):7855913閱讀:220來源:國知局
專利名稱:一種語音信息安全通信方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及語音通信信息安全技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種可以同時(shí)保證語音通信本身的隱蔽性、語音通信內(nèi)容的機(jī)密性和完整性的通信方法。
背景技術(shù)
目前,語音通信已經(jīng)遍布在我們身邊的各個(gè)角落中。隨著智能手機(jī)、移動(dòng)通信技術(shù)、多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展,人們身邊也涌現(xiàn)出了米聊、TalkBox、微信等眾多語音聊天軟件,作為一種全新的通信方式展現(xiàn)在人們面前。但是像米聊、微信這些語音聊天軟件,他們并未考慮安全性的問題,僅僅保證了軟件的可用性。這使得通信隱私受到極大的威脅,同時(shí)也限制了這種通信方式在商業(yè)、軍事等需要嚴(yán)格保密的環(huán)境中的應(yīng)用。、為了解決類似這種通信中存在的安全問題,技術(shù)人員提出了信息隱藏技術(shù)。信息隱藏是利用人類感覺器官對(duì)數(shù)字信號(hào)的感覺冗余,將一個(gè)消息(稱為被隱藏消息或秘密信息)隱藏在另一個(gè)消息(稱為載體)中。由于消息被隱藏后外部表現(xiàn)的只是載體的外部特征,故并不改變載體消息本身的基本特征和使用價(jià)值。例如,將采集到的語音作為秘密信息(稱為秘密語音),將另外一個(gè)無關(guān)的音頻文件作為載體(稱為載體語音)。這種技術(shù)可以很好地隱藏通信,從而保證了通信的安全。但通信安全不僅包括傳輸安全,還包括內(nèi)容數(shù)據(jù)安全。目前,尚沒有研究者在實(shí)現(xiàn)通信隱蔽性的同時(shí),考慮通信內(nèi)容的機(jī)密性和完整性。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的消息認(rèn)證碼(MAC)是易碎的,而且不能準(zhǔn)確反映內(nèi)容的完整程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前在語音通信中存在的安全問題,提出一種語音信息安全通信方法。本發(fā)明所述方法的基本原理如下通過利用基于系數(shù)量化的離散余弦變換(DCT)變換域嵌入算法,保證通信的隱蔽性。通過使用選擇性混沌加密算法對(duì)秘密語音進(jìn)行加密,加密時(shí),僅針對(duì)音頻中的少數(shù)關(guān)鍵位進(jìn)行加密,不僅顯著提高了加密效率,而且保證了秘密語音內(nèi)容的機(jī)密性。通過計(jì)算比較秘密語音的魯棒消息認(rèn)證碼(rMAC)來判斷秘密語音內(nèi)容的完整性,由于rMAC是基于人耳聽覺系統(tǒng)的,因此使用rMAC可以讓用戶得到一個(gè)與聽覺感覺類似的完整性度量。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種語音信息安全通信方法,包括語音發(fā)送過程和語音接收過程兩部分,其實(shí)現(xiàn)過程如圖I所示。步驟一、發(fā)送端獲取待發(fā)送語音并對(duì)其音頻文件進(jìn)行處理。具體如下步驟I. I:獲取語音可以獲取發(fā)送端系統(tǒng)中已有的語音音頻文件,也可以獲取經(jīng)用戶錄制的音頻文件。將獲取到的音頻文件稱作秘密語音。步驟I. 2 :對(duì)所述秘密語音進(jìn)行編碼。編碼的處理流程如下
首先,根據(jù)編碼的復(fù)雜程度,從所述秘密語音中讀取一定量的音頻樣本。其中,編碼的復(fù)雜程度為開源代碼例Speex庫提供的參數(shù),其數(shù)值越大,產(chǎn)生的Speex音頻質(zhì)量越高,所占空間也越大,因此根據(jù)實(shí)際情況需要進(jìn)行選取。例如,采用復(fù)雜度為5的編碼方式(Speex庫提供的參數(shù)),因此每次取得音頻樣本為160個(gè)。然后,將所取得的音頻樣本編碼(如上述160個(gè)音頻樣本)為Speex音頻幀,具體可以通過調(diào)用開源的Speex編碼庫中的編碼幀函數(shù)實(shí)現(xiàn)。然后,將生成的Speex音頻幀寫入到新的Speex音頻文件中。最后,判斷是否已經(jīng)讀取所述秘密語音中的全部音頻樣本。若已經(jīng)全部讀取,則執(zhí)行步驟I. 3 ;否則繼續(xù)讀取下一批相同數(shù)量的(例如再讀取160個(gè))音頻樣本并重復(fù)執(zhí)行上述操作。如果在讀取時(shí),音頻樣本不足,未能讀取與前述等量的音頻樣本(例如已經(jīng)不足160個(gè)音頻樣本),則按照實(shí)際讀取到的音頻樣本進(jìn)行操作,Speex庫會(huì)進(jìn)行相應(yīng)處理的。

步驟I. 3 :對(duì)經(jīng)步驟I. 2編碼產(chǎn)生的Speex音頻文件進(jìn)行解碼。解碼的處理流程如下首先,從所述Speex音頻文件中讀取I個(gè)Speex音頻中貞。之后,將這I個(gè)Speex音頻巾貞解碼為Speex音頻樣本,可以通過調(diào)用開源的Speex編碼庫中的解碼幀函數(shù)實(shí)現(xiàn)。然后,將獲取到的Speex音頻樣本寫入新的Speex音頻文件中。最后,判斷是否已經(jīng)讀取全部的Speex音頻巾貞。如果已讀取全部的Speex音頻中貞,則執(zhí)行步驟I. 4 ;否則繼續(xù)讀取下一個(gè)Speex音頻幀并執(zhí)行上述操作。步驟I. 4 :對(duì)經(jīng)步驟I. 3解碼產(chǎn)生的Speex音頻文件,計(jì)算rMAC。具體處理流程如下首先,對(duì)Speex音頻文件中,以每1024個(gè)音頻樣本記為一個(gè)FFT巾貞,并對(duì)每個(gè)FFT幀分別進(jìn)行傅里葉變換(FFT )操作。然后,將人耳對(duì)聲音的頻率敏感范圍300Hz-3300Hz中,按照每IOOHz作為一個(gè)頻率段,共將其劃分為30個(gè)小頻率段,并計(jì)算每個(gè)頻率段的能量值。具體地,所述計(jì)算頻率段的能量值的方法如下對(duì)于FFT變換,若N點(diǎn)序列x(n) (n=0,1,...,N_1)是在采樣頻率f下獲得的。它的DFT結(jié)果也是N點(diǎn)序列,即.M'k)(k______0,1么則第k點(diǎn)所對(duì)應(yīng)實(shí)際頻率值為
f' =(kXf)/N。因此,若需要計(jì)算FFT幀中某一個(gè)頻率段的能量值,首先要找到頻率值落在該頻率段的所有點(diǎn),然后將這些點(diǎn)值進(jìn)行平方求和便可獲得該頻率段的能量值。之后,讀取密鑰文件。密鑰是以4個(gè)整數(shù)為一組,共128組(對(duì)應(yīng)于rMAC長度128的情況)的數(shù)據(jù)。而后,利用密鑰和頻率段能量值計(jì)算rMAC值。具體計(jì)算方法見如下公式
、 I 人M) —人,'2) >0H (Iil) - <,( I \
.’ Io,//其中Ivukn^tnu, tm,2是可作為密鑰的隨機(jī)選取的系數(shù),均為非負(fù)整數(shù)。函數(shù)e (t, k)為能量函數(shù),表示音頻的第t個(gè)DFT幀中第k個(gè)頻率段所具有的能量總和,即步驟4中所計(jì)算出來的能量值,t、k均為實(shí)數(shù)。m表示所產(chǎn)生rMAC的位,為非負(fù)整數(shù)。H(m)表示產(chǎn)生rMAC的第m位。步驟I. 5 :對(duì)經(jīng)步驟I. 2編碼后得到的Speex音頻文件進(jìn)行選擇性混度加密。處理流程如下本步驟中,要求每一步計(jì)算操作在16進(jìn)制下,計(jì)算精度要求達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后40位,以求獲得比較優(yōu)秀的加密效果。首先,從Speex音頻文件中讀取4個(gè)Speex音頻巾貞,并取每巾貞的7到38位,總共32位。4個(gè)音頻幀總共獲得128為數(shù)據(jù)。然后,利用公式xk+1= μ Xk(I-Xk), O彡μ彡4,xk e (0,I),計(jì)算下一個(gè)混沛數(shù)據(jù)。式中,Xk表示混沛序列的第k個(gè)的數(shù)據(jù),為實(shí)數(shù);μ為自定義的系數(shù),為實(shí)數(shù);Xtl為密鑰,k-1、為執(zhí)行的次數(shù)。如果得到的Xk+1大于O. 9或小于O. 1,則重復(fù)本操作;之后,將計(jì)算得到的xk+1取小數(shù)點(diǎn)后連續(xù)的128位數(shù)據(jù),與第I步得到的128位數(shù)據(jù)進(jìn)行異或操作。隨后,用獲取到的128位數(shù)據(jù)替換Speex音頻幀中原128位數(shù)據(jù)。最后,判斷Speex音頻文件音頻幀是否全部處理完畢,如果Speex音頻文件處理完成,則執(zhí)行后續(xù)步驟;否則繼續(xù)讀取Speex音頻文件的Speex音頻中貞。步驟I. 6 :對(duì)經(jīng)步驟I. 5處理后的Speex音頻文件進(jìn)行信息隱藏處理。首先,對(duì)所述Speex音頻文件中,以每1024個(gè)樣本記為一個(gè)FCT幀,對(duì)每個(gè)FCT幀分別進(jìn)行傅里葉變換(FCT)操作。然后,對(duì)于經(jīng)FCT產(chǎn)生的前256個(gè)系數(shù),除以選定的量化區(qū)間的長度,進(jìn)行量化操作。如果計(jì)算結(jié)果為奇數(shù),則標(biāo)記該系數(shù)處于A區(qū)間,否則標(biāo)記其處于B區(qū)間。顯然,A、B區(qū)間交替出現(xiàn)。之后,依次對(duì)所述256個(gè)系數(shù)中的每一個(gè)系數(shù)進(jìn)行下述操作對(duì)于每一個(gè)系數(shù),首先查看待嵌入數(shù)據(jù)的狀態(tài)。如果待嵌入數(shù)據(jù)為I且系數(shù)處于A區(qū)間,或待嵌入數(shù)據(jù)為O且系數(shù)處于B區(qū)間,則將系數(shù)修改為該區(qū)間的中點(diǎn);否則將系數(shù)改為最接近系數(shù)的另一種區(qū)間的中點(diǎn)。其中,第一個(gè)FCT幀中嵌入了 rMAC值與嵌入數(shù)據(jù)的長度值,后面每個(gè)FCT幀為嵌入的數(shù)據(jù)。然后,對(duì)FCT幀中的所有系數(shù)進(jìn)行逆變換,替換原音頻樣本。最后,判斷Speex音頻文件是否已嵌入全部數(shù)據(jù),如果是,則信息隱藏處理流程結(jié)束,執(zhí)行步驟I. 7 ;否則繼續(xù)處理下一個(gè)FCT幀。需要聲明的是,步驟I. 6為優(yōu)選執(zhí)行。如果不執(zhí)行步驟I. 6,本發(fā)明方法仍能在一定程度上保證信息內(nèi)容的機(jī)密性和完整性,但魯棒性較差,可靠性較低。步驟I. 7 :將嵌入了秘密語音的Speex音頻文件發(fā)送給接收方。具體可以通過互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、U盤以及各種文件交換方法進(jìn)行發(fā)送或傳輸。步驟二、接收端接收發(fā)送端傳輸過來的Speex音頻文件并進(jìn)行處理,提取其中的秘密語音。流程如下步驟2. I :對(duì)接收到的Speex音頻文件進(jìn)行數(shù)據(jù)提取,具體如下首先,對(duì)Speex音頻文件中,以每1024個(gè)樣本記為一個(gè)FCT幀,對(duì)每個(gè)FCT幀分別進(jìn)行傅里葉變換(FCT)操作。然后,對(duì)于FCT產(chǎn)生的前256個(gè)系數(shù),執(zhí)行與步驟I. 6中信息隱藏相同的操作,查看每個(gè)系數(shù)所處于的區(qū)間,如果系數(shù)處于A區(qū)間,則認(rèn)為該系數(shù)中嵌入了數(shù)據(jù)1,否則認(rèn)為嵌入了數(shù)據(jù)O。其中,第一個(gè)FCT幀中提取出來的為rMAC值和嵌入數(shù)據(jù)的長度之,后面的為所嵌入的數(shù)據(jù)。最后,判斷是否已經(jīng)提出了全部數(shù)據(jù),如果已提取全部數(shù)據(jù),則執(zhí)行步驟2. 2 ;否則繼續(xù)處理下一個(gè)FCT幀。步驟2. 2 :對(duì)經(jīng)步驟2. I得到的Speex音頻文件進(jìn)行解密。鑒于前述加密過程是與密鑰產(chǎn)生的二進(jìn)制流進(jìn)行異或操作,因此解密僅需要進(jìn)行相同操作便可實(shí)現(xiàn),即解密與加密的方法相同。需要聲明的是,如果不具有該步驟需要的密鑰或是不執(zhí)行該步驟,則繼續(xù)執(zhí)行步驟2. 3所產(chǎn)生的音頻將不會(huì)包含任何內(nèi)容,最終計(jì)算出的rMAC值接近O. 5,導(dǎo)致音頻提取失 敗。步驟2. 3 :對(duì)經(jīng)步驟2. 2編碼產(chǎn)生的Speex音頻文件進(jìn)行解碼。其實(shí)現(xiàn)方法與步驟I. 3相同。步驟2. 4 :對(duì)經(jīng)步驟2. 3解碼產(chǎn)生的Speex音頻文件,計(jì)算rMAC。其實(shí)現(xiàn)該方法與步驟2. 4相同。步驟2. 5 :計(jì)算rMAC的匹配度并據(jù)此判斷秘密語音內(nèi)容完整性程度。首先,將步驟2. 5提取出來的rMAC值與步驟2. 4計(jì)算得到的rMAC值按位進(jìn)行比較,兩個(gè)128位數(shù)據(jù)的位相同概率即為rMAC的匹配度。然后,根據(jù)rMAC的匹配度判斷秘密語音內(nèi)容完整性。當(dāng)rMAC值大于等于O. 8時(shí),認(rèn)為秘密語音內(nèi)容具備完整性,反之則認(rèn)為其不符合完整性要求。對(duì)于沒有破壞秘密語音內(nèi)容完整性的攻擊,合法的信息接收方計(jì)算出rMAC值將接近于I。對(duì)于破壞了秘密語音內(nèi)容完整性的攻擊,合法的信息接收方計(jì)算出rMAC值接近于O. 5。rMAC值準(zhǔn)確的反映了秘密語音內(nèi)容的完整性程度。有益效果本發(fā)明方法,通過利用基于系數(shù)量化的離散余弦變換(DCT)變換域嵌入算法,保證通信的隱蔽性。通過使用選擇性混沌加密算法對(duì)秘密語音進(jìn)行加密,加密時(shí),僅針對(duì)音頻 中的少數(shù)關(guān)鍵位進(jìn)行加密,不僅顯著提高了加密效率,而且保證了秘密語音內(nèi)容的機(jī)密性。通過計(jì)算比較秘密語音的魯棒消息認(rèn)證碼(rMAC)來判斷秘密語音內(nèi)容的完整性。在保證了語音通信本身的隱蔽性的同時(shí),保證了語音通信內(nèi)容的機(jī)密性和完整性,實(shí)現(xiàn)了安全的語音通信。


圖I為本發(fā)明所述方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例I一種語音信息安全通信方法,包括語音發(fā)送過程和語音接收過程兩部分,其實(shí)現(xiàn)過程如圖I所示。所述方法中,如無特別說明,“η位”代表η個(gè)2進(jìn)制位。
步驟一、發(fā)送端獲取待發(fā)送語音并對(duì)其音頻文件進(jìn)行處理,生成嵌入了秘密語音的待發(fā)送語音音頻文件。具體如下步驟I. I :采集語音該步驟可以是獲取系統(tǒng)已有的語音音頻文件,也可以是錄制用戶的語音音頻,獲取錄制的音頻文件。獲取的音頻文件稱為秘密語音S。例如我們采集了 341KB的WAV格式音頻文件info, wav ο步驟I. 2 :對(duì)秘密語音info, wav進(jìn)行編碼,用于對(duì)秘密語音進(jìn)行壓縮,節(jié)省后面的通信開銷。編碼的處理流程如下第(I)步對(duì)于秘密語音info, wav,從文件中讀取160個(gè)音頻樣本。 第(2)步將這160個(gè)音頻樣本編碼為Speex音頻幀,直接調(diào)用開源的Speex編碼庫中的編碼巾貞函數(shù)即可。然后將獲取的音頻巾貞寫入到新的Speex音頻文件info, spx中。第(3)步如果已讀取全部音頻樣本,則完成本步驟;否則返回第(I)步繼續(xù)執(zhí)行。本實(shí)施例中,所產(chǎn)生的info, spx音頻文件大小為40. 5KB。步驟I. 3 :對(duì)步驟I. 2編碼產(chǎn)生的Speex音頻文件info, spx再次進(jìn)行解碼,用于后續(xù)計(jì)算rMAC。解碼的處理流程如下第(I)步從Speex音頻文件info, spx中讀取I個(gè)Speex音頻巾貞,我們讀到的Speex音頻幀大小為38字節(jié)。第(2)步將這I個(gè)音頻幀解碼為音頻樣本,直接調(diào)用開源的Speex編碼庫中的解碼中貞函數(shù)實(shí)現(xiàn)解碼操作。獲取的音頻樣本寫入到新的WAV音頻文件info_rMAC. wav中。第(3)步如果已讀取全部音頻幀,則執(zhí)行步驟I. 4 ;否則返回第(I)步繼續(xù)執(zhí)行。本實(shí)施例中,所產(chǎn)生的info_rMAC. wav音頻文件大小為341KB,與原始WAV音頻文件info,wav相同,但內(nèi)容稍有不同。步驟4 :對(duì)步驟I. 3解碼產(chǎn)生的音頻文件info_rMAC. wav,計(jì)算rMAC。處理流程如下第(I)步對(duì)音頻文件info_rMAC. wav中,每1024個(gè)樣本記為一個(gè)FFT巾貞,將其讀取到內(nèi)存中,并調(diào)用傅里葉變換(FFT)函數(shù),對(duì)其進(jìn)行FFT操作。第(2)步人耳對(duì)聲音的頻率敏感的范圍300Hz-3300Hz,將其劃分為若干個(gè)頻率段,然后計(jì)算每個(gè)頻率段的能量值。我們這里將這個(gè)范圍每IOOHz為一個(gè)頻率段,劃分為30個(gè)小的頻率段。對(duì)于FFT變換,若N點(diǎn)序列x(n) (n=0,1,…,N-1)是在采樣頻率f下獲得的。它的DFT結(jié)果也是N點(diǎn)序列,即__U,L2N-i ),則第k點(diǎn)所對(duì)應(yīng)實(shí)際頻率值為f' =(kXf)/N。因此若需要計(jì)算FFT幀中某一個(gè)頻率段的能量值,首先需要找到頻率值落在該頻率段的數(shù)個(gè)點(diǎn),然后將這些點(diǎn)值進(jìn)行平方求和便可獲得該頻率段的能量值。第(3)步讀取密鑰文件key. txt,密鑰為4個(gè)整數(shù)為一組,共η組(對(duì)應(yīng)于rMAC長度η的情況,η可任意取值,值越大,對(duì)通信內(nèi)容的完整性描述越準(zhǔn)確)的數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中η取128,key. txt中包含512個(gè)整數(shù),可以產(chǎn)生128位rMAC。第(4)步利用密鑰和第(2)步獲取的頻率段能量值,計(jì)算rMAC值。具體計(jì)算方法見如下公式
權(quán)利要求
1.ー種語音信息安全通信方法,包括語音發(fā)送過程和語音接收過程兩部分,其特征在于: 步驟一、發(fā)送端獲取待發(fā)送語音并對(duì)其音頻文件進(jìn)行處理,具體如下 步驟1.1:獲取語音,將獲取到的音頻文件稱作秘密語音; 步驟I. 2 :對(duì)所述秘密語音進(jìn)行編碼,流程如下 首先,根據(jù)編碼的復(fù)雜程度,從所述秘密語音中讀取一定量的音頻樣本,其中,編碼復(fù)雜程度為開源Speex編碼庫所提供的參數(shù); 然后,將所取得的音頻樣本編碼為Speex音頻幀,將生成的Speex音頻幀寫入到新的 Speex音頻文件中; 最后,判斷是否已經(jīng)讀取所述秘密語音中的全部音頻樣本,若已經(jīng)全部讀取,則執(zhí)行步驟I. 3 ;否則繼續(xù)讀取下ー批相同數(shù)量的音頻樣本并重復(fù)執(zhí)行上述操作;如果在讀取時(shí),音頻樣本不足,未能讀取與前述等量的音頻樣本,則按照實(shí)際讀取到的音頻樣本進(jìn)行操作;步驟I. 3 :對(duì)經(jīng)步驟I. 2編碼產(chǎn)生的Speex音頻文件進(jìn)行解碼,流程如下 首先,從所述Speex音頻文件中讀取I個(gè)Speex音頻巾貞; 之后,將這I個(gè)Speex音頻巾貞解碼為Speex音頻樣本; 然后,將獲取到的Speex音頻樣本寫入新的Speex音頻文件中; 最后,判斷是否已經(jīng)讀取全部的Speex音頻巾貞,如果已讀取全部的Speex音頻巾貞,則執(zhí)行步驟4 ;否則繼續(xù)讀取下ー個(gè)Speex音頻幀并執(zhí)行上述操作; 步驟I. 4 :對(duì)經(jīng)步驟I. 3解碼產(chǎn)生的Speex音頻文件,計(jì)算rMAC,流程如下 首先,對(duì)Speex音頻文件中,以每1024個(gè)音頻樣本記為ー個(gè)FFT幀,并對(duì)每個(gè)FFT幀分別進(jìn)行傅里葉變換操作; 然后,將人耳對(duì)聲音的頻率敏感范圍300Hz-3300Hz中,按照每IOOHz作為ー個(gè)頻率段,共將其劃分為30個(gè)小頻率段,并計(jì)算每個(gè)頻率段的能量值; 之后,讀取密鑰文件,密鑰為以4個(gè)整數(shù)為一組,共128組的數(shù)據(jù); 而后,利用密鑰和頻率段能量值計(jì)算rMAC值,具體如下『、eItlll,],< ,1) 一 e^m,!,ん",,2 ) > 0-1 φηκι,K,I)-φη-,α’kna⑴ 其中、い、“、1,、2是作為密鑰的隨機(jī)選取的系數(shù),均為非負(fù)整數(shù);函數(shù)6(セ,10為能量函數(shù),表示音頻的第t個(gè)DFT幀中第k個(gè)頻率段所具有的能量總和,即步驟I. 4中所計(jì)算出來的能量值,t、k均為實(shí)數(shù);m表示所產(chǎn)生rMAC的位,為非負(fù)整數(shù),H(m)表示產(chǎn)生rMAC的第m位; 步驟I. 5 :對(duì)經(jīng)步驟I. 2編碼后得到的Speex音頻文件進(jìn)行選擇性混度加密,流程如下 本步驟中,要求每ー步計(jì)算操作在16進(jìn)制下,計(jì)算精度要求達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后40位; 首先,從Speex音頻文件中讀取4個(gè)Speex音頻幀,并取每幀的7到38位,總共32位,4個(gè)音頻幀總共獲得128為數(shù)據(jù); 然后,利用公式xk+1= μ xk(l-xk),O く μ彡4,xk e (0,I),計(jì)算下一個(gè)混沛數(shù)據(jù);式中,xk表示混沛序列的第k個(gè)的數(shù)據(jù),為實(shí)數(shù);μ為自定義的系數(shù),為實(shí)數(shù)為密鑰,k-Ι為執(zhí)行的次數(shù);如果得到的Xk+1大于O. 9或小于O. 1,則重復(fù)本操作; 之后,將計(jì)算得到的xk+1取小數(shù)點(diǎn)后連續(xù)的128位數(shù)據(jù),與前述得到的128位數(shù)據(jù)進(jìn)行異或操作; 隨后,用獲取到的128位數(shù)據(jù)替換Speex音頻幀中原128位數(shù)據(jù); 最后,判斷Speex音頻文件音頻幀是否全部處理完畢,如果Speex音頻文件處理完成,則執(zhí)行后續(xù)步驟;否則繼續(xù)讀取Speex音頻文件的Speex音頻巾貞; 步驟I. 6 :將嵌入了秘密語音的Speex音頻文件發(fā)送給接收方; 步驟ニ、接收端接收發(fā)送端傳輸過來的Speex音頻文件并進(jìn)行處理,提取其中的秘密語音,流程如下 步驟2. I :對(duì)接收到的Speex音頻文件進(jìn)行數(shù)據(jù)提取,具體如下 首先,對(duì)Speex音頻文件中,以每1024個(gè)樣本記為ー個(gè)FCT幀,對(duì)每個(gè)FCT幀分別進(jìn)行傅里葉變換(FCT)操作; 然后,對(duì)于FCT產(chǎn)生的前256個(gè)系數(shù),執(zhí)行與步驟I. 6中信息隱藏相同的操作,查看每個(gè)系數(shù)所處于的區(qū)間,如果系數(shù)處于A區(qū)間,則認(rèn)為該系數(shù)中嵌入了數(shù)據(jù)1,否則認(rèn)為嵌入了數(shù)據(jù)O;其中,第一個(gè)FCT幀中提取出來的為rMAC值和嵌入數(shù)據(jù)的長度之,后面的為所嵌入的數(shù)據(jù); 最后,判斷是否已經(jīng)提出了全部數(shù)據(jù),如果已提取全部數(shù)據(jù),則執(zhí)行步驟2.2 ;否則繼續(xù)處理下ー個(gè)FCT幀; 步驟2. 2 :對(duì)經(jīng)步驟2. I得到的Speex音頻文件進(jìn)行解密; 步驟2. 3 :對(duì)經(jīng)步驟2. 2編碼產(chǎn)生的Speex音頻文件進(jìn)行解碼; 步驟2. 4 :對(duì)經(jīng)步驟2. 3解碼產(chǎn)生的Speex音頻文件,計(jì)算rMAC ; 步驟2. 5 :計(jì)算rMAC的匹配度并據(jù)此判斷秘密語音內(nèi)容完整性程度,過程如下 首先,將步驟2. 5提取出來的rMAC值與步驟2. 4計(jì)算得到的rMAC值按位進(jìn)行比較,兩個(gè)128位數(shù)據(jù)的位相同概率即為rMAC的匹配度; 然后,根據(jù)rMAC的匹配度判斷秘密語音內(nèi)容完整性,當(dāng)rMAC值大于等于O. 8時(shí),認(rèn)為秘密語音內(nèi)容具備完整性,反之則認(rèn)為其不符合完整性要求。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種語音信息安全通信方法,其特征在于,對(duì)經(jīng)步驟I. 5處理后的Speex音頻文件進(jìn)行信息隱藏處理,流程如下 首先,對(duì)所述Speex音頻文件中,以每1024個(gè)樣本記為ー個(gè)FCT幀,對(duì)每個(gè)FCT幀分別進(jìn)行傅里葉變換操作; 然后,對(duì)于經(jīng)FCT產(chǎn)生的前256個(gè)系數(shù),除以選定的量化區(qū)間的長度,進(jìn)行量化操作;如果計(jì)算結(jié)果為奇數(shù),則標(biāo)記該系數(shù)處于A區(qū)間,否則標(biāo)記其處于B區(qū)間; 之后,依次對(duì)所述256個(gè)系數(shù)中的姆ー個(gè)系數(shù)進(jìn)行下述操作 對(duì)于每ー個(gè)系數(shù),首先查看待嵌入數(shù)據(jù)的狀態(tài),如果待嵌入數(shù)據(jù)為I且系數(shù)處于A區(qū)間,或待嵌入數(shù)據(jù)為O且系數(shù)處于B區(qū)間,則將系數(shù)修改為該區(qū)間的中點(diǎn);否則將系數(shù)改為最接近系數(shù)的另ー種區(qū)間的中點(diǎn);其中,第一個(gè)FCT幀中嵌入了 rMAC值與嵌入數(shù)據(jù)的長度值,后面每個(gè)FCT幀為嵌入的數(shù)據(jù); 然后,對(duì)FCT幀中的所有系數(shù)進(jìn)行逆變換,替換原音頻樣本; 最后,判斷Speex音頻文件是否已嵌入全部數(shù)據(jù),如果是,則信息隱藏處理流程結(jié)束,執(zhí)行下一歩;否則繼續(xù)處理下ー個(gè)FCT幀。
3.如權(quán)利要求I或2所述的ー種語音信息安全通信方法,其特征在于,所述步驟I. 4中計(jì)算頻率段的能量值的方法為,首先找到頻率值落在該頻率段的所有點(diǎn),然后將這些點(diǎn)值進(jìn)行平方求和。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種語音信息安全通信方法。通過利用基于系數(shù)量化的離散余弦變換域嵌入算法,保證通信的隱蔽性。通過使用選擇性混沌加密算法對(duì)秘密語音進(jìn)行加密,加密時(shí),僅針對(duì)音頻中的少數(shù)關(guān)鍵位進(jìn)行加密,不僅顯著提高了加密效率,而且保證了秘密語音內(nèi)容的機(jī)密性。通過計(jì)算比較秘密語音的魯棒消息認(rèn)證碼來判斷秘密語音內(nèi)容的完整性。在保證了語音通信本身的隱蔽性的同時(shí),保證了語音通信內(nèi)容的機(jī)密性和完整性,實(shí)現(xiàn)了安全的語音通信。
文檔編號(hào)H04L9/00GK102737639SQ20121024343
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者于立濤, 劉丹, 祝烈煌, 謝馭舟 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)
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