基于ARM的无线混沌语音保密通信系统的设计与实现

摘要

混沌是一种发生于确定性系统中貌似随机不规则的运动，混沌序列具有与生俱来的隐蔽性、短期内可预测但长期不可预测的特点，使得它非常适合作为加密序列。随着网络传输速率的提升，网络传输语音已成为常用的通信手段，但Internet的开放性也对语音通信的安全性提出了更高的要求，信息的保密传输显得越来越重要、越来越必要。近年来，随着嵌入式系统飞速发展，许多学者基于嵌入式平台实现了混沌语音保密通信系统。考虑到ARM处理器具有更好的可移植性和通用性，本文从实际应用的角度出发，基于ARM平台实现局域网内的无线混沌语音保密通信系统，主要研究内容如下: 首先，选择处理器为ARM11的OK6410A开发板作为硬件平台，为了在开发板上进行应用程序的开发，搭建了由通用计算机和开发板构成的交叉开发环境，并利用此环境交叉编译Linux操作系统，接下来，通过交叉编译触摸屏校准函数库Tslib和图形界面函数库Qt/Embedded建立图形用户界面开发环境。 其次，因为基于混沌同步的保密通信过程容易受到干扰，而混沌密码保密通信方法对密钥的依赖性较高，在密钥传输过程中存在安全隐患，因此，本文将混沌同步和混沌密码两种保密通信方法加以结合，提出一种新的混沌加密算法。利用Lorenz系统同步后的某一时刻状态值构造置乱、扩散的流密码加密算法所需的密钥。再利用该流密码加密算法对语音信息进行加密，以改变原始语音的统计特性。所提出的混合加密算法，提高了传统的单一语音加密算法的安全性。 再次，对混沌语音保密通信系统的整体方案进行设计，并基于ARM平台实现以下功能:网络传输、语音的采集与播放、语音的加密与解密以及人机交互界面;为了实现双向实时语音通信，引入多线程机制。对系统的功能进行测试，并对其安全性能进行全面分析。 最后，对本文的研究工作进行了总结，并提出了有待进一步研究的方向。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究背景及意义

1．2混沌理论的发展历程

1．3基于混沌同步的保密通信电路研究现状

1．4混沌密码学研究现状

1．5本文主要工作

第2章嵌入式开发环境的建立

2．1引言

2．2硬件开发平台的选择

2．2．1嵌入式系统

2．2．2 OK6410A开发板

2．3软件开发平台的搭建

2．4．1图形用户界面开发工具的选择

2．4．2 Tslib的移植

2．4．3 Qt／Embedded的移植

2．5本章小结

第3章混沌加密算法设计

3．1引言

3．2 Lorenz系统的同步

3．2．1 Lorenz系统的离散化

3．2．2同步控制器的设计

3．2．3仿真验证

3．3基于置乱、扩散的流密码加密算法

3．3．1预处理过程

3．3．2置乱过程

3．3．3扩散过程

3．3．4加解密过程

3．3．5加密密钥的构造

3．4本章小结

第4章混沌语音保密通信系统的设计与实现

4．1引言

4．2系统的整体设计方案

4．3各功能模块的设计与实现

4．3．1网络传输模块

4．3．2语音采集与播放模块

4．3．3语音加解密模块

4．3．4人机交互界面的设计与实现

4．4系统的功能测试与性能分析

4．4．1功能测试

4．4．2性能分析

4．5本章小结

第5章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所做的主要工作