语音加密解密算法研究,仿真和实现-毕业论文

毕业设计

学院：信息工程学院

系(专业)：通信工程

题目：语音加密解密算法研究、仿真和实现

目录

1引言（或绪论） ................................................ - 1 - 1．1课题来源及意义............................................ - 1 - 1.2混沌加密简介及研究现状...................................... - 1 -

1.2.1混沌简介............................................. - 1 -

1.2.2混沌加密研究现状...................................... - 2 - 1.3加密解密介绍................................................ - 2 - 1.4本论文的主要工作及内容安排.................................. - 3 - 2语音信号读取与预处理 .......................................... - 4 - 2.1语音信号的特点与选取....................................... - 4 - 2.2语音信号的预处理........................................... - 6 -

2.2.1语音信号的频谱与倒频谱分析........................... - 6 -

2.2.2语音信号的matlab分析................................. - 8 - 3语音信号加密解密设计....................................... - 10 -

3.1加密方案设计 ............................................. - 10 -

3.1.1加密方案的选用分析.................................. - 11 -

3.1.2混沌加密方案的具体流程.............................. - 12 - 3.2解密方法 ................................................. - 13 - 4语音信号加密解密算法程序设计 ................................. - 13 -

4.1算法步骤................................................... - 13 - 4.2算法流程图................................................. - 14 - 结论 .......................................................... - 16 - 参考文献 ..................................................... - 20 - 致谢 .......................................................... - 22 - 附录 ................................................. 错误!未定义书签。

1引言（或绪论）

现代信息通信技术的发展迅速，已经实现设备的移动化，功能的智能化，传输的无线化，对语音的应用也向着这些方面发展，语音传输设备的可移动性，语音传输质量的可控性，语音传输介质的无线性。同时也对语音传输的便利性，传输过程中的安全性提出了更高要求。因此本课题要求针对语音信息如何进行安全传输进行的研究，设计出一种切实可行的方案，并对方案做出改进。主要工作有语音采集、语音信号预处理，语音信息的数制转换及逆转换，语音信号逆处理，语音信号加解密处理，以完成一次较完整的语音安全传输过程。

1．1课题来源及意义

由于信息具有开放性的特征不可避免的产生信息安全问题，信息安全问题层出不穷，每天威胁着网络用户的安全[1]，语音的安全问题在手机通讯中并不被关注，因为目前的安全措施已基本满足，而在军队或商业安全领域等安全性需求高的地方需要更高的安全保障。这就需要在语音的传输过程中对语音信号进行加密保护，通过对语音进行加密措施使其成为一段与噪声相似的信号，在没有获知解密方法的前提下，即使语音信号被截获，也因为不能将其变换为原来的语音数据而窃取信息。由此可以看出,加密方法的选取直接影响到语音信号的保密性。据此选择近几年来的流行加密方法混沌加密。

1.2混沌加密简介及研究现状

1.2.1混沌简介

混沌是非线性动力系统所特有的一种运动形式，它广泛存在于自然界。混沌系统是一个对初始值和系统参数都非常敏感的确定性系统，其确定性表现在其动力学方程是确定的即系统状态可以重现.但是两个完全相同的混沌系统，如果初始值或系统参数只存在微小差异，经过多次迭代以后，两个系统的差别会非常明显，毫无规律性可言，因此保密程度很高。

对于语音加密的研究过程中，最关键的就是确保语音传输的安全性。上文中已经

提到混沌系统有良好的密码学特性。原语音信号在用混沌系统产生的密钥流进行加密以后所得到的密文流信号是宽带白噪声频谱。即使被窃听者截获也会因为被误认为是噪声信号。并且由于混沌对于初始特征值以及系统参数的敏感性更加加强了加密信号被破解的难度，这样就起到了增加信号安全性的效果。使用混沌系统对语音信号进行加密就是把语音信号在幅度和频率上的特征进行改变，使其原有特性消失来防止窃听者截获语音信号，以此来实现对语音信号进行加密的的目的。

1.2.2混沌加密研究现状

将混沌应用于通信领域的思想始于1990年Pecora和Carroll的L.M.Pecora发现。混沌加密的过程是动态加密的过程，因此经过混沌系统的加密后语音信号可以有很高的保密性[2][3]。混沌信号的特点有：长时间不可预知性、对初始值的高度敏感性、非周期性，连续宽带频谱，类噪声，可重现、冲击式的自相关性[16]。这些特点十分适合其在保密通信中应用。以混沌系统作为加密手段的通信从最开始的混沌调制、混沌键控、混沌掩盖等模拟方式转变为频谱效率高、仪器参数易于调节的数字方式。如今的研究重点转向全数字的混沌加密和扩频技术，提出了很多基于离散混沌映射的加密系统[6]。

现在，研究者们都看到了传统密码学存在的不足，而混沌作为一种非线性现象，有许多值得利用的性质，或许能够为密码学的发展提供新的思路，为保密通信提供更好的手段。同时，目前的研究也发现，传统的密码方法中存在着与混沌的联系。与此同时，混沌现象也具有密码的某些特征，因此，研究混沌保密通信，不仅对构造新的更安全的加密[10]方法和加密体系有帮助，同时，对进一步深入地理解现有的密码与密码体制也有帮助，这无论是在理论上还是在实际应用中，都十分有益。用混沌对实时的语音信号进行加密，加密信息很难破译，语音信号的安全性得到了加强，具有很强的实用性。尽管对混沌的研究才进行初始阶段，目前仅是对实时语音进行加密研究，加密时的隐蔽性、加密手段的复杂性等问题还有待于加强，但相信随着对混沌研究工作的不断开展，基于混沌的加密手段将更加成熟，混沌在通信安全中能发挥更重要作用。[10][11]

1.3加密解密介绍

(1)在密码学中，还未经过加密过程的信息称为明文，而已经经过加密过程的信息称为密文。从明文到密文的变换称为加密，从密文到明文的变换称为解密，加密和