[發明專利]一種基于聲紋表征參數的數字簽名方法

有效

• 申請號: 202010534257.0
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111695161B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 張恒;廖大見;張奇;李宏然;袁冬青;張鍵;徐偉偉;焦文明;顧俊
• 申請（專利權）人: 江蘇海洋大學;江蘇省海洋資源開發研究院（連云港）
• 主分類號: G06F21/64
• 分類號: G06F21/64;G06F21/32;G06F21/60
• 代理公司: 北京和聯順知識產權代理有限公司 11621
• 代理人: 閆超良

1.一種基于聲紋表征參數的數字簽名方法，其特征在于，具體方法包括：

步驟一：對于待驗證原始消息通過hash加密生成明文m；

hash加密為多對一的映射方式，對于目標文本s，hash加密將其映射為m，其基本表達式表示為：m＝H(s)；

步驟二：聲紋識別并提取參數；聲紋中提取的參數包括：譜質心、譜延展、譜質心帶寬、譜包絡面積、譜斜度、譜峰度、譜不規律性、譜熵、頻帶梅爾能量、頻帶能量、頻帶、譜通量、譜下降值、譜平整度、粗糙度、過零率、上升時間、上升斜率、低能量比、譜變化、對數起振時間、三刺激值-1、三刺激值-2，三刺激值-3、奇偶波諾比；MFCC系數為12個或13個；

步驟三：配合小程序隨機口令，利用參數轉換密鑰生成；

利用參數轉換密鑰生成的計算公式為：K:x→[x₁,x₂,...,x_n]，其中K代表轉換函數，[x₁,x₂,...,x_n]為特征參數[c₁,c₂,...,c_n]關于待轉換密鑰x的關系式；密鑰x在算法K中的體現以x₁,x₂,...,x_n為方程組的解，其解相同，有且僅有一個，而各聲紋參數為n個滿足此解的方程中的系數，n個聲紋特征參數分別存在于n個方程中；只有當各聲紋參數正確時，密鑰x才能被唯一正確確定，這樣就使得n個參數能唯一對應一個確定的密鑰x，正確密鑰x的提取唯一依賴于正確的聲紋參數，正確的聲紋參數為唯一對應的人；

當n個參數中有1個或多個參數無法滿足n個方程同一確定解的條件時，x其實是無法依據算法結果生成的，那么此時程序將會隨機生成一個不同于正確的密鑰x的錯誤密鑰；

考慮到人聲存在以錄音方式被盜取的風險，程序中添加一個生成隨機口令的功能，此功能限制了語音內容，且每次生成的口令是不同的，簽名者必須根據口令指示發出語音內容，這樣使聲紋特征被通過錄音方式獲得，但由于語音內容與隨機口令不一致，也無法進行有效簽名；

語音內容的是否符合在程序中體現在：在鑒別聲紋特征參數的同時判斷語音內容的正確性，正確就生成參數1，錯誤就生成參數0；聲紋特征參數與語音內容參數共同構成算法K中的參數；

為了使密鑰具有符合安全等級的長度，需要對經過K變換之后得到的初始密鑰進行改進，使之變成具有固定位數的二進制字符串，得到最終密鑰；為此，在系統中事先儲存信息P，定義信息P是將初始密鑰經過處理而變成滿足固定位數的最終密鑰的攜帶數據的算法，信息P是一個輔助初始密鑰加以改進使之成為符合條件的最終密鑰的工具；

步驟四：對明文m使用私鑰加密從而生成密文s，密文s為簽名文件；

明文m使用私鑰加密從而生成密文的步驟分為：

(1)：首先選取兩個大素數p,為一個本原元，p，q公開；

(2)：將得到的最終密鑰作為私鑰x；y是公鑰，并且滿足y＝g^xmod?p；

(3)：隨機選擇兩個大整數k，d；

計算：γ＝g^kmod?p；

t₁＝g^dmod?p

簽名過程：(γ，t，t₁，δ)為得到的簽名；

若γ＝t₁^mty^δ，則簽名是有效的；

步驟五：通過驗證等式是否成立判斷簽名的有效性；

用于驗證的基本公式為：

因此g^kmod?p＝γ，得證；

對比驗證的判別標準為：

若γ＝t₁^mty^δ，則簽名是有效的；

反之，則無效。