基于SRTP和ZRTP协议的语音加密传输技术研究

摘要

随着移动互联网的发展和智能手机的普及，基于智能手机的VoIP业务受到了越来越多的关注。与传统的公共交换电话网络相比，在移动智能手机支持下的VoIP的功能越来越丰富，包含了语音、图像、视频以及其他各种智能业务，同时也带来了短息资费和语音通信资费的大幅度下降，因此用户可以享受到因此带来的各种便利和乐趣。但由于IP网络的开放性和相关通信协议存在的一些安全漏洞，VoIP通信系统的信令流和媒体流越来越容易受到攻击，其安全问题不容忽视。因此基于当前移动互联网时代的安全通信需求，开展智能手机操作系统支持的加密VoIP应用研究，具有十分重要的意义。
　　本论文基于PJSIP开源库进行开发，在Android系统设计了一款应用，实现了SRTP协议和ZRTP协议的功能，可实现端到端语音加密通信。本文主要工作如下:
　　1.分析了VoIP的安全目标、存在的安全问题及已有的安全措施，对SRTP协议和ZRTP协议进行了详细分析。
　　2.利用C语言设计了SRTP协议模块和ZRTP协议模块，实现了对PJSIP开源库的扩展，利用JNI技术完成了两个模块向Android系统的移植，实现了端到端语音加密通信。
　　3.对所设计的系统进行了语音质量、丢包率、延迟、密钥协商时间等多方面的性能测试，系统表现良好，在无线网络条件下可进行快速的密钥协商并进行音质清晰的加密通信。

目录

声明

摘要

英文缩略语

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 研究内容

1．4 本文结构

第二章 语音安全传输基本理论

2．1 VoIP的安全目标

2．2 VoIP的安全问题

2．3 VoIP的安全措施

2．4 SRTP协议分析

2．4．1 SRTP数据包格式

2．4．2 SRTP加密环境

2．4．3 SRTP密钥推导

2．4．4 SRTP的重放攻击保护

2．4．5 SRTP预定义算法

2．4．6 SRTP数据包处理流程

2．5 ZRTP协议分析

2．5．1 ZRTP密钥协商模式

2．5．2 ZRTP会话流程

2．6 本章小结

第三章 系统及开发环境概述

3．1 Android系统架构

3．2 Android系统主要组件

3．3 开发测试环境

3．4 JNI接口

3．5 PJSIP开源库

3．6 本章小结

第四章 SRTP在Android系统的设计与实现

4．1 SRTP协议模块设计

4．2 SRTP协议程序设计

4．2．1 一些重要的数据结构

4．2．2 srtp_encrypt函数流程设计

4．2．3 srtp_decrypt函数流程设计

4．2．4 主要接口定义

4．3 SRTP在Android系统实现

4．4 本章小结

第五章 ZRTP在Android系统的设计与实现

5．1 ZRTP会话状态划分

5．2 ZRTP各状态消息流程设计

5．2．1 Detect状态消息流程设计

5．2．2 AckSent状态消息流程设计

5．2．3 Initiator状态消息流程设计

5．2．4 Responder状态消息流程设计

5．2．5 主要接口定义

5．3 ZRTP在Android系统的实现

5．4 本章小结

第六章 系统测试

6．1 系统测试环境

6．2 软件功能测试

6．2．1 SRTP功能测试

6．2．2 ZRTP功能测试

6．3 软件性能测试

6．3．1 密钥协商时间

6．3．2 语音清晰度与回音

6．3．3 数据丢包率

6．3．4 数据包延迟

6．4 测试结果分析

6．5 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间科研成果