快速分组加密算法在毫米波语音通信系统中的应用
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毫米波通信是以毫米波作为载波的无 线电视距通信。毫米波通信与传统的短波、 超短波和微波相比，具有通信容量大、电波 掩蔽性好和设备灵巧等优点，使毫米波通信 特别适合于特殊环境应急通信及现在转播， 军事集团局域联网，城市内部局域联网，星 间通信…。
伴随着社会信息化的进程，在宽带多媒 体通信、宽带无线接入的个人通信等领域 中，毫米波通信成为或将成为不可缺少的重 要支柱。毫米波的无线宽带接入，具有代表 性的是称之为本地点分配业务ＬＭＤＳ（Ｌｏｃａｌ ｇｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）。它
Ｉ引言
随着电子技术的发展，无线电频段不断 向高频扩展。目前，世界各国毫米波技术的 应用范围以迅速扩展到军事通信、电子对抗 和雷达等重要领域，引起人们的广泛重视。 毫米波介于微波和光波之间，所以它兼有微 波和激光的某些优点，如：波长短，天线小， 波束窄，体积小，重量轻，干扰小，方向性 强，探测能力强等。
蜀＝去·（３一√；）＜ｌ，因此此映射是混沌
的。 将猫映射用于加密需对它进行如下变
换。
原始横、纵下标值，％和Ｙａ为经过猫映射
置乱后的该数据在方阵中的新下标值。 然后引入加密参数，加密参数可通过改
变矩阵Ａ的元素来获得，可采用如下变换阵：
陬·七＋１ ｈｉ
肚【．七 ｌｊ
ｑ’
其中ｈ、七都取小于Ⅳ的整数。 加密过程中为了是密文的统计特性得
４硬件电路实现
实现加密和解密的硬件电路丰要山ＤＳＰ 和ＴＬＶ３２０ＡＩＣ２３实现．加解暂算法经过仿真 后烧写到ＦＬＡＳＨ巾去，就可以脱机运行了。 这音｜：分语占信弓处理的硬件电路作为毫米
图４硬件电路实现框图
５结论
经过算法仿真研究和分析，可以看到猫 映射和Ｌｏｇｉ ｓｔｉｃ映射结台的快速加密算法 比传统的加密算法具有快速性和安全性。将 算法程序烧写到硬件巾，在毫米波语音通信 系统中进行语音通信，可以实现语音保密通 信。因此，毫米波通语音信系统巾引入快速 分组加密算法．育利于提高系统的安全性。
参考文献
【Ｉ】李兴目，李跃华毫米波近感技术基础【Ｍｌ 北京：北京理工大学出版杜，２００９
【２】甘仲民．张更新．王毕力，刘爱军毫米波通 信技术与系统【Ｍ】北京：电子工业出版社．
２００３
【３１ ＣｈｅｎｇＨ，“ｘ Ｐａｒｔｉａｌ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｉｍａｇｅｓ ａｎｄｖｉ＆ｏ［Ｊ】ＩＥＥＥＴｖａｎｓｏＮ Ｓｉｇｎａｌ
射的迭代初始值‰增加１０＿１３，并观察其峦
钥序列，通过统计分析发现所得到的随机序 列与原始随机序列平均有９９％的不『司。 （３）统计学分析根据香农理论，任何的加 密密码都可以通过基于分析的方法来解密。 从圈３可以看出，加密后的语音信号与原始 语音信导（ＰｃＭ格式，８ｋＨｚ，）相比，已经均 匀地分布在取值所属卒间。通过分析可得： 加密后的统计特性发生了很大的改变。
到２５５之间的整数值，即Ｖ（ｓ，）＝ｆ，记■的
上下界为ｓ，（Ｄ）和ｓ。（ｆ），任意ｓ，中的数据ｓ
满足ｓ，（，）ｓ Ｊ≤ｓ，（叭
其次任取一个值为初始值，经过Ｐ轮迭 代后，开始根据数值迭代所在区间记录整数
序列。若第Ｐ（Ｐ＞Ｐ）次迭代获得的数值在
区间劫中，则得到的整数值为七，如此迭代 下去。可获得一有２５６个不晕复数据的序列
Ａｂｓｔｒａｅｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ－ｗａｖｅ（ＭＭＷ）ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ａ ｆａｓｔ ｐａｃｋｅｔ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｃａｔ ｍａｐ ａｎｄ Ｌｏｇｉｓｔｉｃ ｍａｐ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｂｏｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ＭＭＷ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＭＷ ｖｏｉｃｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｃｈａｏｓ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ；ｖｏｉｃｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ
到改变，每次扩散操作引入一次替换操作， 替换操作是采用混沌的Ｌｏｇｉ ｓｔｉｃ映射ｈ１
Ｘ州＝４·Ｘ。·（１一Ｘ。）
（５）
构造替换表，再利用该替换表对置乱后 的明文按采样点进行替换，替换表的构造按 下面步骤实现：
首先将区间［Ｏ，１］均匀分成２５６个子区
间｛５０，墨，．．．，ｓ２５５），每个区间分别赋予一个０
其中Ｃｏ为初始值ｔ每轮逆扩散后·再 进行次逆置乱操作。逆置乱的猫映射逆堂 换公式为：
酬叫。恻ｃｍ删㈣ 其中巧。＝［ｊ。。。－。ｈ＋。］，屠后对－二
：呻。一一 ｂ）加密后密文
（４）频谱图分析 原始语音的幅频和加密４轮后的语音幅
’；｜口 频如图４所示．可见，加密后的语音幅频更
为平坦，非常接近于噪声频谱。
针对毫米波无线宽带接入，这种诸如语 音、图像、视频这些多媒体信息传输而言， 由于固有的大数据量、高冗余性等特性，传 统密码不太实用¨１。通过比较分析各种混沌 加密算法，实验结果表明，猫映射和 Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射相结合构造的一种快速分组 加密算法．具有较高的安全性和快速性。
本论文验证快速分组加密算法应于毫 米波语音通信系统原理框图如图１所示：
【５１袁春．钟书琢．贺堆文基于混沌的视频流选 择／ＪＦＩ南，＂算法【司计算机学报，２００４，２７（２）
【６】樊霭．茅耀斌，孙金生 种结台猫映射与 Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的语音加密算法ｌＪ｜控制与决策．
２００４ ２５（１０）
Ｃ，＝＿厂（Ｐ）ｏｅ＋．
其中ｃ，表示第ｆ个被扩散数据．ｅ。袁
示其前个已被扩散的数据，Ｐ表示第ｆ个
乱明文数据，，（只）表示其对应的Ｌｏｇｉｓｔｉｃ
映射系数，ｃ＾为初始值，ｃｏ可以作为加密
密钥。扩散后的Ｃ为最终加密密文。
解密时，对加密时的替换表逆向输出．
得到一个一一缺射的逆替换表ｋ＝ｆ１（，）
解管时的逆扩散操作公式为：
（ａ）原始语音幅频圈
（ｂ）加密后语音幅频图 图４语音幅频图
利用该算法。毫米波语音通信系统在局 域网上并结合Ｐｃ＾Ｉ编码进行语音传输。算法 分析和测试结粜都表明，该算法具有高的安 全性，能够抵抗统汁分析、差分分析、已知 明文攻击等崭码分析。与此同时，相比传统 加密方法具有快速性和安争性，适用于毫米 波实时语音数据的实时加密。
猫映射的数学模型Ｈ１：
酬圳卧㈣㈣
其中４＝［１爿，由矩阵Ａ的行列式
为１可知猫映射为面积稳定的映射。ｍｏｄ １ 表示只取实数的小数部分。由Ｌｙａｐｕｎｏｖ指 数计算公式：
１
ｇ
ｊ
２二占ｌ＝占２—３·占＋·＝。
ｃ２，
其中占表示ｌｙａｐｕｎｏｖ指数。 可求得二维映射的两个Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数
分别为占。＝去·（３＋√；）＞１，
．１７０．
首先将猫映射扩展到Ｎ×Ｎ，并进行离 散化，如式（３）所ｔ－一Ｆ：
卧彳恸ｃｍ洲，㈣
其中，ｘ。和Ｙ。表示数据在方阵中的
图ｌ毫米波语音通信系统
２加密原理以及算法实现
本系统将猫映射和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射相结 合，构成了一种语音加密算法。该算法使混 沌加密算法具有较高安全性的同时又有较 好的运算效率。该算法首先利用猫映射对语 音数据块中的各元素值的位置进行置乱，然 后再利用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射构造替换表。通过 对各个元素值的替换达到改变数据快统计 特性的目的。 ２．１加密原理
快速分组加密算法在毫米波语音通信系统中的应用
黄冬婷 李跃华
（南京理工大学毫米波光波近感技术研究所，南京２ １ ００９４） 摘要 针对毫米波通信中的安全问题，将猫映射和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射相结合构造的一种快速分组加密算法应 用到毫米波通信中．在时加密算法和解密算法研究的基础上，通过软件仿真和硬件实现验证了该算法在毫 米波语音通信安全问题中的可பைடு நூலகம்性． 关键词毫米波通信；混沌加密；语音安全
｛ｋ０，七ｌ，．．．，七２５５），其中毛∈｛Ｏ，１，２，…，２５５）·
最后如果原来相空问分割对应的整数 序列为｛Ｏ，ｌ，．．．，２５５｝，现在的序列为
－１７ｌ·
｛‰，南∥．，ｋ２，，｝，则得到的映射关系为
ｔ ２，（ｆ）这就是所要构造的替换表，记为
，＝＿厂（七）
（６）
２ ２加密和解峦算法“５ 加密时，对于接收到的原始语音信号 ＰＣＭ编码．即原始明文，茸先要将一维的Ｍ 个数据按序堆叠成二维Ｎ×Ｎ矩阵．然后利 用式（３）和（４）进行置乱，其中参数ｈ、 ｋ可以作为加密密钥，Ｍ个数据经过置乱后 在方阵中变换了位置，得到了初步加密的置 乱明文。 接着利用上述式（６）的Ｌｏｇｉ ｓｔｉｃ替换 表对已置乱明文进行一次扩散操作。扩散 操作公式为：
Ｐ～ｓｓｌｎｇ．２０００．４Ｓ（８）
【４】 ＣｈｅｎＧｕａｎｒｏｎｇ，Ｍ∞Ｙａｏｂｉｎ，ＣｈｕｉＣｈａｒｌｅｓＫ
Ａ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃｉｍａｇｅ ｅｎｃｎｙｐｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｂａｓｅｄ ｏＢ
３Ｄ ｃｈａｏｔｉｃ ｃａｔｍａｐｓ［Ｊ】Ｃｈａｏｓ．Ｓｏｌｉｔｏｎｓａｎｄ
Ｆｒａｃｔａｌｓ．２００４，２Ｉ
Ｆａｓｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ
Ｍｉｉｌｉｍｅｔｅｒ－ｗａｖｅ ｖｏｉｃｅ Ｃｏｍｍｕｎｃａｔｉｏｎ
ＨＵＡＮＧ Ｄｏｎｇｆｉｎｇ，ＬＩ Ｙｕｅｈｕａ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＮｅａｒ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗｉｔｈ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ Ｗａｖｅ＆Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９４，Ｃｈｉｎａ）
Ｐ＝ｆ。（ＣＯＣ，）
（８）
维Ｎ×Ｎ矩阵按行输出．即可得到解密后的 一维信号。
３ 算法安全性分析嘲
一个好的加密算法应该能够抵御已知 的解密攻击，如选择（已知）明文攻击、惟 密文攻击、统计分析攻击等，以下是对算法 应用于毫米波语音通信系统中的所作的一 些安全性分析： （１）密钥空间分析加密算法选定２个内部 控制参数和３个韧始状态密钥，密钥空间是 很大的。即使已知加密算法是猫映射和 Ｌｏｇｉ ｓｔｉｃ映射，要想在实时语音通信环境巾 通过穷举法得到密钥是不可能的。 （２）晰钳敏感性分析根据分组密码测度中 的严格雪崩准则，改变密钥中的任一比特， 应导致密文分组中大约一半比特的变化，即 密钥的雪崩现象。对猫映射和Ｌｏｇｉ ｓｔｉＣ映
系统的加密算法等混沌＿Ｇｌａｓ
具有更高带宽和双向数据传输的特点，可提 供多种宽带交互式数据及多媒体业务，即利 用它可实现用户远端到骨干网的宽带无线 接入，进行语音、数据、图像的传输¨’。当 通信内容涉及国家机密，商！Ｉｋ机密以及个人 隐私时，信息保密问题就及其重要。虽然毫 米波具有隐蔽性和抗干扰能力，但是无法保 证通信内容不被第三方窃取，为了保证通信 信息的安全性，利用密码对信息加密。对信 息加密方法例如ＤＥＳ，ＩＤＥＡ等传统密码学及 基于混沌及Ｈｅｎｏｎ映射快速加密算法、结合 猫映射和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的加密算法，基于 超混ｇａｃＫｅｙ 加密算法等等。
伴随着社会信息化的进程，在宽带多媒 体通信、宽带无线接入的个人通信等领域 中，毫米波通信成为或将成为不可缺少的重 要支柱。毫米波的无线宽带接入，具有代表 性的是称之为本地点分配业务ＬＭＤＳ（Ｌｏｃａｌ ｇｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）。它
Ｉ引言
随着电子技术的发展，无线电频段不断 向高频扩展。目前，世界各国毫米波技术的 应用范围以迅速扩展到军事通信、电子对抗 和雷达等重要领域，引起人们的广泛重视。 毫米波介于微波和光波之间，所以它兼有微 波和激光的某些优点，如：波长短，天线小， 波束窄，体积小，重量轻，干扰小，方向性 强，探测能力强等。
蜀＝去·（３一√；）＜ｌ，因此此映射是混沌
的。 将猫映射用于加密需对它进行如下变
换。
原始横、纵下标值，％和Ｙａ为经过猫映射
置乱后的该数据在方阵中的新下标值。 然后引入加密参数，加密参数可通过改
变矩阵Ａ的元素来获得，可采用如下变换阵：
陬·七＋１ ｈｉ
肚【．七 ｌｊ
ｑ’
其中ｈ、七都取小于Ⅳ的整数。 加密过程中为了是密文的统计特性得
４硬件电路实现
实现加密和解密的硬件电路丰要山ＤＳＰ 和ＴＬＶ３２０ＡＩＣ２３实现．加解暂算法经过仿真 后烧写到ＦＬＡＳＨ巾去，就可以脱机运行了。 这音｜：分语占信弓处理的硬件电路作为毫米
图４硬件电路实现框图
５结论
经过算法仿真研究和分析，可以看到猫 映射和Ｌｏｇｉ ｓｔｉｃ映射结台的快速加密算法 比传统的加密算法具有快速性和安全性。将 算法程序烧写到硬件巾，在毫米波语音通信 系统中进行语音通信，可以实现语音保密通 信。因此，毫米波通语音信系统巾引入快速 分组加密算法．育利于提高系统的安全性。
参考文献
【Ｉ】李兴目，李跃华毫米波近感技术基础【Ｍｌ 北京：北京理工大学出版杜，２００９
【２】甘仲民．张更新．王毕力，刘爱军毫米波通 信技术与系统【Ｍ】北京：电子工业出版社．
２００３
【３１ ＣｈｅｎｇＨ，“ｘ Ｐａｒｔｉａｌ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｉｍａｇｅｓ ａｎｄｖｉ＆ｏ［Ｊ】ＩＥＥＥＴｖａｎｓｏＮ Ｓｉｇｎａｌ
射的迭代初始值‰增加１０＿１３，并观察其峦
钥序列，通过统计分析发现所得到的随机序 列与原始随机序列平均有９９％的不『司。 （３）统计学分析根据香农理论，任何的加 密密码都可以通过基于分析的方法来解密。 从圈３可以看出，加密后的语音信号与原始 语音信导（ＰｃＭ格式，８ｋＨｚ，）相比，已经均 匀地分布在取值所属卒间。通过分析可得： 加密后的统计特性发生了很大的改变。
到２５５之间的整数值，即Ｖ（ｓ，）＝ｆ，记■的
上下界为ｓ，（Ｄ）和ｓ。（ｆ），任意ｓ，中的数据ｓ
满足ｓ，（，）ｓ Ｊ≤ｓ，（叭
其次任取一个值为初始值，经过Ｐ轮迭 代后，开始根据数值迭代所在区间记录整数
序列。若第Ｐ（Ｐ＞Ｐ）次迭代获得的数值在
区间劫中，则得到的整数值为七，如此迭代 下去。可获得一有２５６个不晕复数据的序列
Ａｂｓｔｒａｅｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ－ｗａｖｅ（ＭＭＷ）ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ａ ｆａｓｔ ｐａｃｋｅｔ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｃａｔ ｍａｐ ａｎｄ Ｌｏｇｉｓｔｉｃ ｍａｐ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｂｏｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ＭＭＷ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＭＷ ｖｏｉｃｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｃｈａｏｓ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ；ｖｏｉｃｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ
到改变，每次扩散操作引入一次替换操作， 替换操作是采用混沌的Ｌｏｇｉ ｓｔｉｃ映射ｈ１
Ｘ州＝４·Ｘ。·（１一Ｘ。）
（５）
构造替换表，再利用该替换表对置乱后 的明文按采样点进行替换，替换表的构造按 下面步骤实现：
首先将区间［Ｏ，１］均匀分成２５６个子区
间｛５０，墨，．．．，ｓ２５５），每个区间分别赋予一个０
其中Ｃｏ为初始值ｔ每轮逆扩散后·再 进行次逆置乱操作。逆置乱的猫映射逆堂 换公式为：
酬叫。恻ｃｍ删㈣ 其中巧。＝［ｊ。。。－。ｈ＋。］，屠后对－二
：呻。一一 ｂ）加密后密文
（４）频谱图分析 原始语音的幅频和加密４轮后的语音幅
’；｜口 频如图４所示．可见，加密后的语音幅频更
为平坦，非常接近于噪声频谱。
针对毫米波无线宽带接入，这种诸如语 音、图像、视频这些多媒体信息传输而言， 由于固有的大数据量、高冗余性等特性，传 统密码不太实用¨１。通过比较分析各种混沌 加密算法，实验结果表明，猫映射和 Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射相结合构造的一种快速分组 加密算法．具有较高的安全性和快速性。
本论文验证快速分组加密算法应于毫 米波语音通信系统原理框图如图１所示：
【５１袁春．钟书琢．贺堆文基于混沌的视频流选 择／ＪＦＩ南，＂算法【司计算机学报，２００４，２７（２）
【６】樊霭．茅耀斌，孙金生 种结台猫映射与 Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的语音加密算法ｌＪ｜控制与决策．
２００４ ２５（１０）
Ｃ，＝＿厂（Ｐ）ｏｅ＋．
其中ｃ，表示第ｆ个被扩散数据．ｅ。袁
示其前个已被扩散的数据，Ｐ表示第ｆ个
乱明文数据，，（只）表示其对应的Ｌｏｇｉｓｔｉｃ
映射系数，ｃ＾为初始值，ｃｏ可以作为加密
密钥。扩散后的Ｃ为最终加密密文。
解密时，对加密时的替换表逆向输出．
得到一个一一缺射的逆替换表ｋ＝ｆ１（，）
解管时的逆扩散操作公式为：
（ａ）原始语音幅频圈
（ｂ）加密后语音幅频图 图４语音幅频图
利用该算法。毫米波语音通信系统在局 域网上并结合Ｐｃ＾Ｉ编码进行语音传输。算法 分析和测试结粜都表明，该算法具有高的安 全性，能够抵抗统汁分析、差分分析、已知 明文攻击等崭码分析。与此同时，相比传统 加密方法具有快速性和安争性，适用于毫米 波实时语音数据的实时加密。
猫映射的数学模型Ｈ１：
酬圳卧㈣㈣
其中４＝［１爿，由矩阵Ａ的行列式
为１可知猫映射为面积稳定的映射。ｍｏｄ １ 表示只取实数的小数部分。由Ｌｙａｐｕｎｏｖ指 数计算公式：
１
ｇ
ｊ
２二占ｌ＝占２—３·占＋·＝。
ｃ２，
其中占表示ｌｙａｐｕｎｏｖ指数。 可求得二维映射的两个Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数
分别为占。＝去·（３＋√；）＞１，
．１７０．
首先将猫映射扩展到Ｎ×Ｎ，并进行离 散化，如式（３）所ｔ－一Ｆ：
卧彳恸ｃｍ洲，㈣
其中，ｘ。和Ｙ。表示数据在方阵中的
图ｌ毫米波语音通信系统
２加密原理以及算法实现
本系统将猫映射和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射相结 合，构成了一种语音加密算法。该算法使混 沌加密算法具有较高安全性的同时又有较 好的运算效率。该算法首先利用猫映射对语 音数据块中的各元素值的位置进行置乱，然 后再利用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射构造替换表。通过 对各个元素值的替换达到改变数据快统计 特性的目的。 ２．１加密原理
快速分组加密算法在毫米波语音通信系统中的应用
黄冬婷 李跃华
（南京理工大学毫米波光波近感技术研究所，南京２ １ ００９４） 摘要 针对毫米波通信中的安全问题，将猫映射和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射相结合构造的一种快速分组加密算法应 用到毫米波通信中．在时加密算法和解密算法研究的基础上，通过软件仿真和硬件实现验证了该算法在毫 米波语音通信安全问题中的可பைடு நூலகம்性． 关键词毫米波通信；混沌加密；语音安全
｛ｋ０，七ｌ，．．．，七２５５），其中毛∈｛Ｏ，１，２，…，２５５）·
最后如果原来相空问分割对应的整数 序列为｛Ｏ，ｌ，．．．，２５５｝，现在的序列为
－１７ｌ·
｛‰，南∥．，ｋ２，，｝，则得到的映射关系为
ｔ ２，（ｆ）这就是所要构造的替换表，记为
，＝＿厂（七）
（６）
２ ２加密和解峦算法“５ 加密时，对于接收到的原始语音信号 ＰＣＭ编码．即原始明文，茸先要将一维的Ｍ 个数据按序堆叠成二维Ｎ×Ｎ矩阵．然后利 用式（３）和（４）进行置乱，其中参数ｈ、 ｋ可以作为加密密钥，Ｍ个数据经过置乱后 在方阵中变换了位置，得到了初步加密的置 乱明文。 接着利用上述式（６）的Ｌｏｇｉ ｓｔｉｃ替换 表对已置乱明文进行一次扩散操作。扩散 操作公式为：
Ｐ～ｓｓｌｎｇ．２０００．４Ｓ（８）
【４】 ＣｈｅｎＧｕａｎｒｏｎｇ，Ｍ∞Ｙａｏｂｉｎ，ＣｈｕｉＣｈａｒｌｅｓＫ
Ａ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃｉｍａｇｅ ｅｎｃｎｙｐｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｂａｓｅｄ ｏＢ
３Ｄ ｃｈａｏｔｉｃ ｃａｔｍａｐｓ［Ｊ】Ｃｈａｏｓ．Ｓｏｌｉｔｏｎｓａｎｄ
Ｆｒａｃｔａｌｓ．２００４，２Ｉ
Ｆａｓｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ
Ｍｉｉｌｉｍｅｔｅｒ－ｗａｖｅ ｖｏｉｃｅ Ｃｏｍｍｕｎｃａｔｉｏｎ
ＨＵＡＮＧ Ｄｏｎｇｆｉｎｇ，ＬＩ Ｙｕｅｈｕａ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＮｅａｒ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗｉｔｈ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ Ｗａｖｅ＆Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９４，Ｃｈｉｎａ）
Ｐ＝ｆ。（ＣＯＣ，）
（８）
维Ｎ×Ｎ矩阵按行输出．即可得到解密后的 一维信号。
３ 算法安全性分析嘲
一个好的加密算法应该能够抵御已知 的解密攻击，如选择（已知）明文攻击、惟 密文攻击、统计分析攻击等，以下是对算法 应用于毫米波语音通信系统中的所作的一 些安全性分析： （１）密钥空间分析加密算法选定２个内部 控制参数和３个韧始状态密钥，密钥空间是 很大的。即使已知加密算法是猫映射和 Ｌｏｇｉ ｓｔｉｃ映射，要想在实时语音通信环境巾 通过穷举法得到密钥是不可能的。 （２）晰钳敏感性分析根据分组密码测度中 的严格雪崩准则，改变密钥中的任一比特， 应导致密文分组中大约一半比特的变化，即 密钥的雪崩现象。对猫映射和Ｌｏｇｉ ｓｔｉＣ映
系统的加密算法等混沌＿Ｇｌａｓ
具有更高带宽和双向数据传输的特点，可提 供多种宽带交互式数据及多媒体业务，即利 用它可实现用户远端到骨干网的宽带无线 接入，进行语音、数据、图像的传输¨’。当 通信内容涉及国家机密，商！Ｉｋ机密以及个人 隐私时，信息保密问题就及其重要。虽然毫 米波具有隐蔽性和抗干扰能力，但是无法保 证通信内容不被第三方窃取，为了保证通信 信息的安全性，利用密码对信息加密。对信 息加密方法例如ＤＥＳ，ＩＤＥＡ等传统密码学及 基于混沌及Ｈｅｎｏｎ映射快速加密算法、结合 猫映射和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的加密算法，基于 超混ｇａｃＫｅｙ 加密算法等等。