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《移動終端語音加解密系統(tǒng)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、移動終端語音加解密系統(tǒng)研究 摘要：當(dāng)前隨著移動通信業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用，其安全問題日益受到人們的關(guān)注，移動通信的開放性和易使用性與其安全性要求之間的矛盾顯得尤為突出。針對目前語音通信存在的重大安全隱患進(jìn)行分析，研究一種外置式語音加解密設(shè)備，提出了一種抗RPE-LTP壓縮編碼的語音加解密算法，并對算法中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇，從而實現(xiàn)手機(jī)端到端加密通信，確保移動終端語音通信的安全?！ ￡P(guān)鍵詞：移動通信；語音加密；RPE-LTP 1引言 手機(jī)保密通信是在確?？煽客ㄔ捹|(zhì)量的前提下，為移動通信網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供端到端的信息加密。文獻(xiàn)[1-2]提出了一種采用手機(jī)軟件加密技術(shù)
2、實現(xiàn)的方案，該技術(shù)無需硬件投入，但若該系統(tǒng)被入侵，其安全性將無法保證；文獻(xiàn)[3-4]提出了采用VPN技術(shù)解決移動通信保密問題，實現(xiàn)難度大；本文針對以上問題，提出一種外置式語音加解密系統(tǒng)，在保證語音質(zhì)量的前提下，采用抗RPE-LTP壓縮編碼的加解密算法[5]，在保證語音質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)較高強(qiáng)度的加密功能?！ ?移動終端語音加密系統(tǒng)設(shè)計5 整個語音加密通信主要由密鑰協(xié)商模塊、語音加密模塊和同步算法模塊三部分組成。加密時，語音信號經(jīng)過密鑰協(xié)商模塊，生成語音加密密鑰；接著經(jīng)過語音加密模塊，對語音信號按照特定方式進(jìn)行加密處理；最后經(jīng)過同步算法模塊，將加密后的語音信號加上同步
3、信息后輸出。其中，語音加密模塊結(jié)合了語音信號處理和分組密碼加密運算的特點，對移動通信系統(tǒng)的語音壓縮編碼具有很高的恢復(fù)性。解密系統(tǒng)為加密系統(tǒng)的逆過程?？傮w架構(gòu)如圖1所示： 系統(tǒng)工作流程如下，雙方經(jīng)過密鑰協(xié)商后，建立加解密通道：（1）加密過程：輸入端的語音信號進(jìn)入麥克風(fēng)后經(jīng)過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換，再通過語音加密模塊加密，并經(jīng)過同步模塊置入同步信息，進(jìn)入通信信道傳輸；通過模擬數(shù)字模塊轉(zhuǎn)換后輸入手機(jī)，在經(jīng)手機(jī)的聲碼器壓縮后射頻輸出。（2）解密過程：由聲碼器解壓后的加密語音信號，通過耳機(jī)插口輸出到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)過回聲抑制進(jìn)入同步檢測模塊，判斷同步信息后送到解密模塊，最后
4、由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換并輸出原始語音信號給耳機(jī)。 3抗RPE-LTP壓縮編碼的語音加解密算法 算法根據(jù)PRE-LTP壓縮編碼的原理，利用其主要特性，對通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)恼Z音信號進(jìn)行編碼壓縮，轉(zhuǎn)變成較難破解的加密聲音信息，完成語音加密過程；我們必須保證接收方在收到加密信息時，能夠根據(jù)RPE-LTP編碼原理，通過解碼器正確解密，還原為最初的語音信號從而完成整個語音加解密過程，達(dá)到語音安全通信的設(shè)計要求?！ ?.1算法設(shè)計思路5 主要設(shè)計思路如下：（1）首先需要將輸入語音信號進(jìn)行分解切片，分解切片這一操作必須滿足RPE-LTP的編解碼要求，分解切片的結(jié)果是將語音信號轉(zhuǎn)變
5、為單位幀；（2）其次構(gòu)建符合要求的加密矩陣對切片單位幀依次進(jìn)行FDMA頻分亂序和TDMA時分亂序；（3）最后將亂序后的語音信號重新拼合成語音信號實現(xiàn)加密操作，合成的加密語音信號通過RPE-LTP編碼后經(jīng)過手機(jī)發(fā)射給相應(yīng)基站進(jìn)行傳輸，接收端在接到加密信號后，通過加解密裝置進(jìn)行逆向解密。 完整的加密操作包括了語音切片分解操作、FDMA頻分亂序操作、TDMA時分亂序操作和加密語音合成操作四部分。如圖2所示： 與此相對應(yīng)，解密操作主要由加密語音切片分解、TDMA時分正序解密、FDMA頻分正序解密和原始語音合成四部分組成。解密過程是加密過程的逆操作，其中每一個模塊的功能都與
6、加密模塊相對應(yīng)。下面介紹本設(shè)計中FDMA頻分亂序和TDMA時分亂序的算法與參數(shù)設(shè)計?！ ?.2FDMA頻分亂序 在進(jìn)行TDMA時分亂序前先進(jìn)行FDMA頻分亂序，這將極大的提高加密強(qiáng)度，增加破解難度。具體的設(shè)計如下：首先對輸入語音信號進(jìn)行N點快速傅立葉變換（FFT），得到一個頻譜序列，并找出這個序列中語音頻率在300～3400Hz內(nèi)的符合人聲頻率的M個點，形成一個M行矩陣X，接著對X進(jìn)行亂序操作，等同于X乘以一個M行M列的置亂矩陣P，將置亂后的序列為Px，并對Px求快速傅立葉逆變換（IFFT）。 令M為原始語音明文信息，k1、r為算法密鑰，那么加密矩陣記為Pk1、r
7、，解密矩陣記為Qk1、r，密文C可表示為： C=Pk1、r（M）（1）（1） M=P（C）=Qk1、r（C）（2）5 置亂矩陣P必須符合一定的要求：（1）能夠確保亂序后的序列進(jìn)行IFFT后得到實序列；（2）只針對人聲頻率（300～3400Hz）范圍內(nèi)的語音點進(jìn)行亂序；（3）亂序后得到的語音的可懂度要盡可能的低?！ 「鶕?jù)以上的要求，得到的P矩陣有很多，我們選取形式較簡單的一組，以方便后續(xù)的加解密運算，其形式如下： ?。?） 公式（3）中M表示符合人聲頻率300～3400Hz范圍內(nèi)的人聲點數(shù)，其數(shù)量為N*（3400-300）/fs=3100N/f
