AAC编码及其用于语音混沌通信技术的研究

摘要

混沌信号的非周期性、连续宽带谱、冲击式的相关特性和类噪声特性，以及对初始条件的高度敏感性，使得混沌信号具有长期不可预测性和抗截获能力以及较好的隐蔽特性，近年来随着混沌同步理论的发展，混沌在密码学领域的研究不断深入，混沌在信息安全领域有着良好的应用前景。
　　 本文提出一种基于压缩编码和混沌加密的语音保密通信方案，语音编码算法采用AAC编码技术，混沌加密算法采用猫映射混沌加密，编码算法和加密算法在ARM9硬件平台上进行了验证，最后对编码的性能和加密算法的安全性做了简要分析。主要研究内容包括：⑴介绍了二维猫映射和高维猫映射加密的原理，以及二维猫映射向高维猫映射的扩展方法，讨论了如何通过置乱变换、扩散变换和多轮变换等方法来提高密钥空间，对猫映射的语音加密和解密效果做了分析，并且对部分安全性能做了数值仿真。⑵提出了两种加密方案，对两种加密方案分别做了数值仿真验证，对比发现先加密后编码的加密方案解密效果差，原因是AAC编码是有损的，会导致猫映射逆映射无法再置乱还原，而先编码后加密的加密方案可以获得了较好的解密效果。⑶构建了ARM硬件平台，设计了外围接口电路设计，根据构建的硬件平台，完成了嵌入式系统软件环境的构建，移植了U-Boot、Linux内核以及根文件系统。在此ARM硬件平台基础上完成了基于压缩编码和混沌加密的语音保密通信的软件设计，软件设计主要包括：编解码算法的优化移植、猫映射加密算法和解密算法的程序设计、TCP/IP网络通信程序的设计。⑷从理论分析入手，结合具体硬件平台，完成了低复杂度AAC编码解码算法的移植，实现了编码后的语音猫映射加密和解密，并且实现了局域网传输，软件仿真以及在ARM硬件平台上运行的结果表明，该方案与没有压缩直接加密相比，具有运算数据量小，传输所需带宽小等优点。