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1、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 毕业设计论文中文摘要语音加密解密算法研究、仿真和实现摘要： 语音信号的传输在当代通信中作用很大，几乎涉及生活的方方面面，例如每天用 打 ，语音命令操作以及歌曲的录制与播放。在语音应用的某些方面我们并不希望信息外泄，因此我们将语音信号在发送端进行加密后再传输并根据发送端的加密方式在接收端进行解密恢复原先的语音信号。这样就算在传输过程中所传输的信息被截获，由于不知道如何解密也不能获知对应的语音信息，从而起到了语音信息的保护作用。为了加强语音信号的传输平安，采用混沌特性将语音信号进行加密，并利用对称密
2、码体制进行解密。混沌系统对初始值和系统参数非常敏感,即使是两个相同的混沌系统,如果初始值存在微小的差异,经过屡次迭代后,系统会变得差距很大。加密过程使用离散混沌映射加密系统的logistic映射。通过观察比照原语音信号、加密后的语音信号与恢复后语音信号的波形图，了解混沌系统在语音加密方面的优缺点。关键词： 语音传输 混沌系统 logistic映射 对称密码体制毕业设计论文外文摘要Title VOICE ENCRYPTION AND DECRYPTION ALGORITHMS,SIMULATION AND IMPLEMENTATIONAbstract三号黑体，居左The transmission
3、 of the voice signal which involves almost all aspects of life plays an important role in modern communication，such as calling everyday with the mobilephone ,voice command operation and playing the songs which is recorded in. Sometimes we do not want to leak the voice information so we encrypt it be
4、fore transmission and decrypt it after reception according to encryption at the transmit side. Therefore, the information can not be obtained even if the information is intercepted in the transmission for decryption is unknown to the attacker, thus protecting the information. In order to enhance the
5、 safety of the transmission of voice information, we adopt the system of chaos to encrypt it and the system of symmetrical cipher to decrypt. The characteristic of chaos is extremely sensitive to initial value and the system parameters. It will be a large gap between two chaos systems even if they a
6、re identical when there is a slightly difference in initial value or system parameter after several iteration. The encryption process uses logistic mapping of discrete chaotic encryption system. By observing the waveform comparison of the original voice signal, encrypted voice signal and decrypted v
7、oice signal, we can have a general understanding of chaos encrypted system in voice encryption and decryption. Keywords： the transmission of the voice system of chaos logistic mapping symmetrical cipher system 目 录1 引言或绪论- 1 -11 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
8、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- 15 -4 语音信号加密解密算法程序设计- 16 -4.1算法步骤- 16 -4.2 算法流程图- 16 -结 论- 18 -参 考 文 献- 22 -致 谢- 23
9、-附录- 24 -1 引言或绪论现代信息通信技术的开展迅速，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开展，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，传输过程中的平安性提出了更高要求。因此本课题要求针对语音信息如何进行平安传输进行的研究，设计出一种切实可行的方案，并对方案做出改良。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平安传输过程。11 课题来源及意义由于信息具有开放性的特征不可防止的产生信息平安问题，信息平安问题层出不穷，每
10、天威胁着网络用户的平安1，语音的平安问题在 通讯中并不被关注，因为目前的平安措施已根本满足，而在军队或商业平安领域等平安性需求高的地方需要更高的平安保障。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
11、确实定性系统，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，经过屡次迭代以后，两个系统的差异会非常明显，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平安性。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平安性的效果。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
12、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23。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
13、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缺乏，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开展提供新的思路，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，不仅对构造新的更平安的加密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，语音信号的平安性得到了加强，具有很强的实
14、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，混沌在通信平安中能发挥更重要作用。10111.3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，加密和解密都是在密钥的控制下进行的，给定一个密钥就可确定一对具体的加密变换和解密变换。(2) 加密解密加密作为保障数据平安的一种方式,不是现在才有的,它产生的历史非常久远。就加密技术而言,一般来说分成两大类,“对
15、称式和“非对称式。所谓的“对称式是指在加密和解密过程当中使用的是同一个密钥,而“非对称式加密就是指加密和解密所使用的不是同一个密钥,通常有两个密钥,称为“公钥和“私钥,这两个密钥需要配对使用,否那么就不能翻开加密文件。目前,“对称式的加密技术被广泛采用。原信号加密密信道解密原信号加密钥解密钥SnSnFnFnXnYn图1.1 信号的加密解密过程用算法产生加密密钥Xn依据一定方式加载到由信源产生的需要被加密的明文Sn上形成密文Fn,这时加密过程完成,密文可以在信道中平安地被传输;而解密过程是把由算法产生的解密钥Yn作用于加密产生的密文Fn中,其作用的结果输出至信宿。解密完成后,信宿接收到的应是明文
