[發明專利]一種語音信息安全通信方法

無效

• 申請號: 201210243433.0
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102737639A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 于立濤;祝烈煌;謝馭舟;劉丹
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G10L19/00
• 分類號: G10L19/00;H04L9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及語音通信信息安全技術領域，尤其涉及一種可以同時保證語音通信本身的隱蔽性、語音通信內容的機密性和完整性的通信方法。?

背景技術

目前，語音通信已經遍布在我們身邊的各個角落中。隨著智能手機、移動通信技術、多媒體技術的不斷發展，人們身邊也涌現出了米聊、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，同時也限制了這種通信方式在商業、軍事等需要嚴格保密的環境中的應用。?

為了解決類似這種通信中存在的安全問題，技術人員提出了信息隱藏技術。信息隱藏是利用人類感覺器官對數字信號的感覺冗余，將一個消息（稱為被隱藏消息或秘密信息）隱藏在另一個消息（稱為載體）中。由于消息被隱藏后外部表現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），將另外一個無關的音頻文件作為載體（稱為載體語音）。這種技術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，還包括內容數據安全。?

目前，尚沒有研究者在實現通信隱蔽性的同時，考慮通信內容的機密性和完整性。這是因為傳統的消息認證碼（MAC）是易碎的，而且不能準確反映內容的完整程度。?

發明內容

本發明的目的是針對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。?

本發明所述方法的基本原理如下：?

通過利用基于系數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秘密語音進行加密，加密時，僅?針對音頻中的少數關鍵位進行加密，不僅顯著提高了加密效率，而且保證了秘密語音內容的機密性。通過計算比較秘密語音的魯棒消息認證碼（rMAC）來判斷秘密語音內容的完整性，由于rMAC是基于人耳聽覺系統的，因此使用rMAC可以讓用戶得到一個與聽覺感覺類似的完整性度量。?

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：?

一種語音信息安全通信方法，包括語音發送過程和語音接收過程兩部分，其實現過程如圖1所示。?

步驟一、發送端獲取待發送語音并對其音頻文件進行處理。具體如下：?

步驟1.1：獲取語音?

可以獲取發送端系統中已有的語音音頻文件，也可以獲取經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1.2：對所述秘密語音進行編碼。編碼的處理流程如下：?

首先，根據編碼的復雜程度，從所述秘密語音中讀取一定量的音頻樣本。其中，編碼的復雜程度為開源代碼例Speex庫提供的參數，其數值越大，產生的Speex音頻質量越高，所占空間也越大，因此根據實際情況需要進行選取。例如，采用復雜度為5的編碼方式（Speex庫提供的參數），因此每次取得音頻樣本為160個。?

然后，將所取得的音頻樣本編碼（如上述160個音頻樣本）為Speex音頻幀，具體可以通過調用開源的Speex編碼庫中的編碼幀函數實現。然后，將生成的Speex音頻幀寫入到新的Speex音頻文件中。?

最后，判斷是否已經讀取所述秘密語音中的全部音頻樣本。若已經全部讀取，則執行步驟1.3；否則繼續讀取下一批相同數量的（例如再讀取160個）音頻樣本并重復執行上述操作。如果在讀取時，音頻樣本不足，未能讀取與前述等量的音頻樣本（例如已經不足160個音頻樣本），則按照實際讀取到的音頻樣本進行操作，Speex庫會進行相應處理的。?

步驟1.3：對經步驟1.2編碼產生的Speex音頻文件進行解碼。解碼的處理流程如下：?

首先，從所述Speex音頻文件中讀取1個Speex音頻幀。?

之后，將這1個Speex音頻幀解碼為Speex音頻樣本，可以通過調用開源的Speex編碼庫中的解碼幀函數實現。?

然后，將獲取到的Speex音頻樣本寫入新的Speex音頻文件中。?

最后，判斷是否已經讀取全部的Speex音頻幀。如果已讀取全部的Speex音頻幀，則執行步驟1.4；否則繼續讀取下一個Speex音頻幀并執行上述操作。?

步驟1.4：對經步驟1.3解碼產生的Speex音頻文件，計算rMAC。具體處理流程如下：?

首先，對Speex音頻文件中，以每1024個音頻樣本記為一個FFT幀，并對每個FFT幀分別進行傅里葉變換（FFT）操作。?