語音加密解密算法研究及仿真和實現(xiàn)項目木設(shè)計方案(完整版)
【正文】 位數(shù)，通常取8或16。（4） 研究混沌系統(tǒng)基于logistic映射的加密原理，設(shè)計出一種能夠自由賦值給系統(tǒng)參數(shù)和初始值的產(chǎn)生密鑰流的方法。本課題研究的是語音信號在發(fā)送端經(jīng)過預(yù)處理變成易于變換成二進制的整數(shù)并最終生成明文流，同時由混沌系統(tǒng)的logistic映射經(jīng)過迭代產(chǎn)生密鑰流。所謂的“對稱式”是指在加密和解密過程當(dāng)中使用的是同一個密鑰,而“非對稱式”加密就是指加密和解密所使用的不是同一個密鑰,通常有兩個密鑰,稱為“公鑰”和“私鑰”,這兩個密鑰需要配對使用,否則就不能打開加密文件。同時，目前的研究也發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的密碼方法中存在著與混沌的聯(lián)系。使用混沌系統(tǒng)對語音信號進行加密就是把語音信號在幅度和頻率上的特征進行改變，使其原有特性消失來防止竊聽者截獲語音信號，以此來實現(xiàn)對語音信號進行加密的的目的。據(jù)此選擇近幾年來的流行加密方法混沌加密。語音加密解密算法研究及仿真和實現(xiàn)項目木設(shè)計方案 1 引言（或緒論）現(xiàn)代信息通信技術(shù)的發(fā)展迅速，已經(jīng)實現(xiàn)設(shè)備的移動化，功能的智能化，傳輸?shù)臒o線化，對語音的應(yīng)用也向著這些方面發(fā)展，語音傳輸設(shè)備的可移動性，語音傳輸質(zhì)量的可控性，語音傳輸介質(zhì)的無線性。 混沌加密簡介及研究現(xiàn)狀 混沌簡介混沌是非線性動力系統(tǒng)所特有的一種運動形式，它廣泛存在于自然界。 混沌加密研究現(xiàn)狀。與此同時，混沌現(xiàn)象也具有密碼的某些特征，因此，研究混沌保密通信，不僅對構(gòu)造新的更安全的加密[10]方法和加密體系有幫助，同時，對進一步深入地理解現(xiàn)有的密碼與密碼體制也有幫助，這無論是在理論上還是在實際應(yīng)用中，都十分有益。目前,“對稱式”的加密技術(shù)被廣泛采用。然后將明文流與密鑰流進行異或得出密文流，并各自畫出三種序列流的頻譜圖與倒譜圖作為對照。2 語音信號讀取與預(yù)處理 語音信號的特點與選取頻率特點：語音信號是隨時變化的一維信號，它的頻率范圍可達10KHz 以上，但是對于語音的清晰度和可懂性有明顯影響的頻率成分，最高約為 。例：讀取并播放聲音文件“”，截取其左聲道中第二秒鐘的語音數(shù)據(jù)，將它重復(fù)三遍后再播放，然后顯示比較這兩組語音數(shù)據(jù)的波形圖，最后將處理后的數(shù)據(jù)以單聲道寫入文檔“”并保存。(2) 短時傅里葉變換（頻譜分析）：傅里葉頻譜分析的基礎(chǔ)是傅里葉變換，用傅里葉變換及其反變換可以求得傅里葉譜、自相關(guān)函數(shù)、功率譜、倒譜。[13](3)短時傅里葉反變換（倒譜分析）:傅里葉變換建立了信號從時域到頻域的變換橋梁，而傅里葉反變換則建立了信號從頻域到時域的變換橋梁這兩個域之間的變換為一對一映射關(guān)系。：［y,fs］= wavread（39。）；x = fft（y．*hamming（length（y）））；%作加窗傅立葉變換fm=5000*length(x)/fs； ％限定頻率范圍f =（0:fm）*fs/length（x）；％確定頻率刻度subplot（3,1,2）；plot（f,20*log10（abs（x（1:length（f）））+eps））； ％畫頻譜圖legend（39。）；xlabel（39。%播放語音文檔變換后的圖形如下： 語音信號預(yù)處理圖形，經(jīng)過預(yù)處理的語音信號和原語音信號大致相同，不能再恢復(fù)成原語音信號，但是丟失的這些語音數(shù)據(jù)并不影響用戶對聲音的判斷，這是語音信號能夠傳輸?shù)幕A(chǔ)。周期窗口有可能泄露密鑰。加密函數(shù)es(i)進行模2加運算，用偽混沌位序列掩蓋明文信息。為了進一步提高保密性能，本方案可讓用戶每次通信前自行設(shè)置密碼，方案依據(jù)特定的算法，根據(jù)密碼生成μ值、初始狀態(tài)值以及初始迭代次數(shù)值，達到“一次一密”的效果。第四步：將原語音信號擴大一千倍后取整，為將其簡單的轉(zhuǎn)換成二進制明文流做準(zhǔn)備。第十步：將得到的一維十進制整數(shù)縮小一千倍就得到量化后的語音信號數(shù)據(jù)流，即恢復(fù)后的語音信號。圖4與圖1比較得知，時域與頻域的賦值幾乎一樣，也就是說恢復(fù)后的語音信號與原語音信號在誤差允許的范圍內(nèi)，這樣聽到的聲音雖然有失真，也就是音調(diào)上的差異，但仍然可以分辨出來，這樣也可以達到語音信號傳輸?shù)男ЧＫ龑ξ揖帉懞托薷膍atlab程序的指導(dǎo)很有幫助，在她耐心和細心的檢查下我的程序才得以運行出來。 算法流程圖其中第二三步的整體的混沌流加密方案的流程圖如下：選擇k1，k2∈[0,1]μ1,μ2∈[,4]m,n∈[50,100] i=0k1=k2 orμ1=μ2 or m=n開始以μ1為映射參數(shù)，k1為初始值進行l(wèi)ogistic映射迭代迭代m次 ?以μ2為映射參數(shù)，k2為初始值進行l(wèi)ogistic映射迭代迭代n次 ?得到狀態(tài)值xm得到狀態(tài)值yn迭代1次得x(m+i)迭代1次得y(n+i)x(m+i)y(n+i)NYi明文信息位i=i+1YNYNYNYN產(chǎn)生二進制位1產(chǎn)生二進制位0結(jié)束產(chǎn)生密鑰模2運算輸入明文信息位i輸出密文輸入加密密鑰流模2運算輸出明文圖33 混沌加密方案流程圖 圖33 混沌加密方案程序設(shè)計流程圖結(jié) 論根據(jù)第四章的語音信號加密解密算法的程序設(shè)計來編寫matlab程序，程序見附錄，由程序得出來四幅圖，分別是：原語音信號波形圖、頻譜圖及其倒譜圖，量化后語音信號波形圖、頻譜圖及其倒譜圖，加密后語音信號波形圖、頻譜圖及其倒譜圖，解密后語
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