一種基于GSM的低碼率語(yǔ)音信息隱秘傳輸方法
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隨著數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信的發(fā)展，人們之間的信息交換越來(lái)越方便和快捷，但隨之而來(lái)的信息安全問(wèn)題越來(lái)越重要。信息隱藏，機(jī)密信息的隱秘傳輸方法的研究成為信息安全研究領(lǐng)域的重要課題之一。
通?？稍诙嗝襟w信息中，提取對(duì)人眼或人耳不敏感的比特，組成可修改矢量，將數(shù)據(jù)隱藏在人眼(耳)不易覺(jué)察的部位。2002年，Yu―Chee Tseng等人給出了一種最多只修改2比特，就可在長(zhǎng)為n比特可修改宿主數(shù)據(jù)流中嵌入[log2(n+1)]比特?cái)?shù)據(jù)的方法。
2003年，F(xiàn)．Galand指出了最多只修改1比特，就可在n比特可修改數(shù)據(jù)中嵌入[log2(n+1)]比特?cái)?shù)據(jù)，但沒(méi)有給出具體的方法。2004年，田源等給出了一種最多只修改1比特，就可在n比特可修改數(shù)據(jù)中嵌入[log2(n+1)]比特?cái)?shù)據(jù)的簡(jiǎn)便快速方法。但這些方法，每嵌入m比特?cái)?shù)據(jù)，需(2m一1)比特宿主可修改數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)嵌入率不夠高，常不能滿足流媒體信息隱藏的要求。
國(guó)內(nèi)陳亮等人給出了一種基于語(yǔ)音參數(shù)模型的語(yǔ)音隱藏算法。該方法主要通過(guò)修改對(duì)應(yīng)的DFT系數(shù)來(lái)隱藏保密語(yǔ)音信息，但該方法在信息提取時(shí)需要宿主原始語(yǔ)音信息。
奇偶調(diào)制法是一種數(shù)據(jù)嵌入率較高的方法，可在n比特宿主可修改信息中嵌入n比特?cái)?shù)據(jù)，但該方法最多要修改n比特宿主數(shù)據(jù)。
本文描述了一種可將一路低碼率2．4kb／s混合激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(MELP)編碼語(yǔ)音信息，隱藏在另一路13kb／s的GSM編碼語(yǔ)音中，通過(guò)公共信道隱秘傳輸的方法。文中給出了一種新的數(shù)據(jù)嵌入方法，該方法以一個(gè)單位增廣矩陣為基礎(chǔ)，可在(2L+1)比特可修改信息中嵌入2L比特?cái)?shù)據(jù)信息，而最多只需修改￡比特宿主信息，有較高的數(shù)據(jù)嵌入率，算法計(jì)算復(fù)雜度較低，較易于硬件實(shí)現(xiàn)，且對(duì)宿主信息的影響也較少。
該方法已經(jīng)在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，及微型計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了模擬，獲得了較好的結(jié)果，可用于機(jī)密信息的隱秘傳輸。
2 系統(tǒng)概述
首先從GSM編碼的數(shù)字語(yǔ)音信息，提取對(duì)人耳不很敏感的比特，組成宿主可修改矢量，當(dāng)其部分或全部改變時(shí)，人耳很難覺(jué)察。圖1給出了該系統(tǒng)信息處理的主要框圖。
為了保證隱秘傳輸?shù)痛a率語(yǔ)音信息的安全性，可先對(duì)低碼率語(yǔ)音信息加密，然后用密鑰2、宿主可修改矢量及需隱秘傳輸?shù)牡痛a率語(yǔ)音信息，計(jì)算出GSM語(yǔ)音編碼需修改(取反)比特的位置信息。
依據(jù)求得的須修改的位置信息，將GSM編碼的宿主語(yǔ)音信息中相對(duì)應(yīng)的比特取反，即可獲得藏有另一路低碼率語(yǔ)音信息的GSM語(yǔ)音編碼，該編碼送到公共信道傳輸。
接收端的信息處理是發(fā)送端處理的逆過(guò)程，從公共信道接收到藏有低碼率語(yǔ)音信息的GSM編碼后，用密鑰2，求得隱藏在GSM編碼中的低碼率語(yǔ)音信息，經(jīng)密鑰l解密就可得到低碼率音頻信息，從而可實(shí)現(xiàn)一路低碼率語(yǔ)音信息，隱藏在另一路GSM編碼的語(yǔ)音信息中傳輸，嵌入前后對(duì)GSM編碼的宿主語(yǔ)音信息的影響很難察覺(jué)。
3 GSM語(yǔ)音編碼的碼流分析
GSM語(yǔ)音采用RPE-LTP編碼，每幀20ms語(yǔ)音信息由260比特組成。主要包括反射系數(shù)和4個(gè)子幀。8個(gè)反射系數(shù)共36比特，每一子幀由9比特LPT參數(shù)及47比特RPE參數(shù)組成。
歐洲電訊管理局對(duì)GSM編碼語(yǔ)音信息每幀260比特，對(duì)人聽(tīng)覺(jué)影響程度進(jìn)行了研究，并按對(duì)人類聽(tīng)覺(jué)影響程度的大小將這260比特分成6類，其中第一類對(duì)人類聽(tīng)覺(jué)影響最大。第六類影響最小，該類比特?cái)?shù)據(jù)改變引起的失真，人耳很難分辨，可忽略。
表l給出了屬于第一、二類及第六類的比特。表l中，LAR是對(duì)數(shù)面積比，Blockamplitude是4個(gè)子幀中每子幀塊幅度，RPE pulses是子幀中的RPE脈沖。
評(píng)論