CN105376003A - 一种音频通信控制码加密方法及加密系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种音频通信控制码加密方法及加密系统。发射台DTMF信号发送板单片机实时监测接收解析模块，判断有控制码数据输入则触发滚动码编码模块，同步计数加1；同步计数与滚动编码模块序列号并同控制码组成密文数据后，转换为DTMF信号，以射频信号发送；用户终端解调器接收射频信号，解调出DTMF信号；DTMF信号接收板将收到的DTMF信号解密：得到同步计数值和滚动编码模块序列号；检测滚动编码模块序列号与接收板的滚动码解码模块序列号相对应，同步计数值在同步窗口内合法，则输出解密后的出控制码明文数据进一步识别处理。有效防止了非法入侵者对用户终端的恶意攻击的，提高了控制信令传输的通信安全性。

Description

一种音频通信控制码加密方法及加密系统
技术领域
本发明涉及一种音频通信控制码加密方法及加密系统，特别是涉及一种适用于应急广播领域的音频通信控制码加密方法及加密系统。
背景技术
终端唤醒指在应急广播无线信号覆盖到的区域，通过控制信号使终端自动开机，及时收听应急广播节目。终端唤醒技术是保证听众第一时间采取避灾救险措施、尽量减少伤亡和损失的最后一道环节，在业界被称为应急信息发布“最后一公里”问题。现阶段，我国各地区、各覆盖方式在解决这一问题上并无统一的技术手段，采用不同的远程唤醒技术。在中短波广播领域适宜采用DTMF（DualToneMultiFrequency双音多频）技术传输终端唤醒控制信令。应急广播中短波覆盖网中的远程唤醒技术是指将DTMF控制信令发送到用户终端，实现无线网络之间有效的通信识别和可靠的远程控制响应，同时还要有效抵御恶意攻击和防范干扰误启动。
DTMF是一种公开标准格式的信号，利用DTMF信号传输控制信令时，要求既能实现对终端设备可靠而简易的远程控制，又能防止非法入侵者对用户终端的恶意攻击，所以传输的通信安全是一个非常重要的问题。
通讯密码是终端识别DTMF双音频控制指令真伪的验证码，是保障用户终端及时开机收听应急广播节目且不被非法控制和干扰的通信识别基础。通讯密码是一个4位的十进制数字组成的数字串。发射台接收解析模块发送的是通讯密码的原码形式，在终端的单片机专用存储单元中存放通讯密码的补码形式。用户终端（如收音机）的解调器将射频信号解调为DTMF双音频信号，之后经过DTMF解码器解码为4位十进制数字码（密文），译码后的密文通过单片机的解密程序进行解密得到控制码明文，单片机智能识别电路分离出其中的通讯密码字段，转换为16位二进制BCD码，再与专用存储单元的预存数据进行二进制加和运算，结果为零时，说明该条命令合法有效，再进行相应的命令响应。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种DTMF信号传输控制信令时，防止非法入侵者对用户终端的恶意攻击的，提高控制信令传输的通信安全性的控制码加密方法。
我们在上网登录某些帐号都需要密码。当怀疑账号被盗用时，我们会修改登录密码，消除旧登录密码被他人破译利用的隐患，增加账号的安全性。如果将密码重置作为定期常规任务执行，则将有效降低因密码被破译或泄露造成帐号被盗用的可能性。DTMF形式的控制码用于大范围区域内多用户终端同步启动的控制信号，其安全性直接决定着应急广播的安全播出，必须考虑可靠的控制码重置机制。除了设计控制码重置机制防止不法分子得到原有密码非法控制用户终端，同时设计控制码加密机制，降低信号传输过程中被截获、破译而使系统受到攻击的可能性。
本发明采用的技术方案如下：一种音频通信控制码加密方法，具体方法步骤为：
步骤一、发射台DTMF信号发送板单片机实时监测接收解析模块，判断是否有控制码数据输入，是则进入下一步，否则继续监测；
步骤二、触发滚动码编码模块，同步计数加1；
步骤三、加1后的同步计数与滚动编码模块序列号一起经密钥加密后形成一部分密文数据，并同控制码组成最终的密文数据；
步骤四、所述最终的密文数据经DTMF编码芯片转换为DTMF信号，该DTMF信号经音频输出接口输出，经音频调制发射设备调制为射频信号发送出去；
步骤五、用户终端解调器接收所述射频信号，并将其解调为DTMF信号发送给DTMF信号接收板；
步骤六、DTMF信号接收板将收到的DTMF信号解码为控制码密文，采用密钥进行解密，解密后得到同步计数和滚动编码模块序列号；检测滚动编码模块序列号是否与接收器的序号相对应，是则检测同步计数是否在同步窗口内，是则在本地保存该同步计数，并输出解密后的控制码明文数据进一步识别处理。
所述步骤六中，若同步计数不在同步窗口内，则再做一次同步。
一种音频通信控制码加密系统，其特征在于：包括发射台和用户终端；所述发射台包括依次相连的接收解析模块、DTMF信号发送板和音频调制发射设备；所述DTMF信号发送板包括与接收解析模块相连的第一单片机和与音频调制发射设备相连的DTMF编码芯片，所述用户终端包括依次相连的解调器和DTMF信号接收板；所述DTMF信号接收板包括与解调器相连的DTMF解码芯片和第二单片机；
所述第一单片机，将加1后的同步计数与其存储的滚动编码模块序列号一起经密钥加密后形成一部分密文数据，并同控制码组成最终的密文数据；
所述DTMF编码芯片，将所述最终的密文数据转换为DTMF信号；
所述解调器接收射频信号并将其转换为DTMF信号；
所述DTMF解码芯片，将DTMF信号转换为所述的最终的密文数据；
所述第二单片机，将DTMF解码芯片转换出来的密文数据进行解密验证正确后，进行控制信号识别。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在DTMF信号传输控制信令时，有效防止了非法入侵者对用户终端的恶意攻击的，提高了控制信令传输的通信安全性。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的发射台工作原理示意图。
图2为本发明其中一实施例的用户终端工作原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1和图2所示的音频通信控制码加密方法，具体方法步骤为：
步骤一、发射台DTMF信号发送板单片机实时监测接收解析模块，判断是否有控制码数据输入，是则进入下一步，否则继续监测；
步骤二、触发滚动码编码模块，同步计数加1；
步骤三、加1后的同步计数与滚动编码模块序列号一起经密钥加密后形成一部分密文数据，并同控制码组成最终的密文数据；
步骤四、所述密文数据经DTMF编码芯片转换为DTMF信号，该DTMF信号经音频输出接口输出后，经音频调制发射设备调制为射频信号发送出去；
步骤五、用户终端解调器接收所述射频信号，并将其转换为DTMF信号发送给DTMF信号接收板；
步骤六、DTMF信号接收板将收到的DTMF信号解码为控制码密文，采用钥进行解密，解密后得到同步计数和滚动编码模块序列号；检测滚动编码模块序列号是否与接收器的序号相对应，是则检测同步计数是否在同步窗口内，是则在本地保存该同步计数，并输出解密后的控制码明文数据进一步识别处理。
由于加密算法能够把明文打散，因此，码的滚动会使得发射的码变化差异很大而难以破解，由于同步计数的存在，重复发送也没有效果，因此要攻破该类系统就要攻破DES算法。同步计数为16位，216=65536，若每天用10次，则有18年的使用周期。32位的序列号，容量为232=42亿，滚动码技术增加了破译难度，除非破译者知道密钥和算法，否则由于每次收到的数据都不同，将无从入手进行破译。该技术完全可以满足应急广播终端控制的安全性要求。
所述步骤六中，若同步计数不在同步窗口内，则再做一次同步。
一种音频通信控制码加密系统，包括发射台和用户终端；所述发射台包括依次相连的接收解析模块、DTMF信号发送板和音频调制发射设备；所述DTMF信号发送板包括与接收解析模块相连的第一单片机和与音频调制发射设备相连的DTMF编码芯片，所述用户终端包括依次相连的解调器和DTMF信号接收板；所述DTMF信号接收板包括与解调器相连的DTMF解码芯片和第二单片机；
所述第一单片机，将加1后的同步计数与其存储的滚动编码模块序列号一起经密钥加密后形成一部分密文数据，并同控制码组成最终的密文数据；
所述DTMF编码芯片，将所述最终的密文数据转换为DTMF信号；
所述解调器接收射频信号并将其转换为DTMF信号；
所述DTMF解码芯片，将DTMF信号转换为所述的最终的密文数据；
所述第二单片机，将DTMF解码芯片转换出来的密文数据进行解密验证正确后，进行控制信号识别。
通讯密码是终端识别DTMF双音频控制指令真伪的验证码，是保障用户终端及时开机收听应急广播节目且不被非法控制和干扰的通信识别基础。
通讯密码是一个4位的十进制数字组成的数字串。发射台接收解析服务器发送的是通讯密码的原码形式，在终端的单片机专用存储单元中存放通讯密码的补码形式。
用户终端（如收音机）的解调器将射频信号解调为DTMF双音频信号，之后经过DTMF解码芯片解码得到传输的密文（滚动码密文），再通过单片机的滚动码解密程序进行解密得到控制码明文（通讯密码和指令码），单片机程序读出其中的4位十进制通讯密码字段，转换为16位二进制BCD码，再与专用存储单元内的预存数据进行二进制加和运算，若结果为零时，则验证该条命令合法有效，再进一步识别指令码进行相应的开关控制或通讯密码重置。

Claims (3)

1.一种音频通信控制码加密方法，具体方法步骤为：
步骤一、发射台DTMF信号发送板单片机实时监测接收解析模块，判断是否有控制码数据输入，是则进入下一步，否则继续监测；
步骤二、触发滚动码编码模块，同步计数加1；
步骤三、加1后的同步计数与滚动编码模块序列号一起经密钥加密后形成一部分密文数据，并同控制码组成最终的密文数据；
步骤四、所述最终的密文数据经DTMF编码芯片转换为DTMF信号，该DTMF信号经音频输出接口输出后，经音频调制发射设备调制为射频信号发送出去；
步骤五、用户终端解调器接收所述射频信号，并将其转换为DTMF信号发送给DTMF信号接收板；
步骤六、DTMF信号接收板将收到的DTMF信号解码为控制码密文，采用密钥进行解密，解密后得到同步计数和滚动编码模块序列号；检测滚动编码模块序列号是否与接收器的序号相对应，是则检测同步计数是否在同步窗口内，是则在本地保存该同步计数，并输出解密后的控制码明文数据进一步识别处理。
2.根据权利要求1所述的音频通信控制码加密方法，所述步骤六中，若同步计数不在同步窗口内，则再做一次同步。
3.一种音频通信控制码加密系统，其特征在于：包括发射台和用户终端；所述发射台包括依次相连的接收解析模块、DTMF信号发送板和音频调制发射设备；所述DTMF信号发送板包括与接收解析模块相连的第一单片机和与音音频调制发射设备相连的DTMF编码芯片，所述用户终端包括依次相连的解调器和DTMF信号接收板；所述DTMF信号接收板包括与解调器相连的DTMF解码芯片和第二单片机；
所述第一单片机，将加1后的同步计数与其存储的滚动编码模块序列号一起经密钥加密后形成一部分密文数据，并同控制码组成最终的密文数据；
所述DTMF编码芯片，将所述最终的密文数据转换为DTMF信号；
所述解调器接收射频信号并将其转换为DTMF信号；
所述DTMF解码芯片，将DTMF信号转换为所述的最终的密文数据；
所述第二单片机，将DTMF解码芯片转换出来的密文数据进行解密验证正确后，进行控制信号识别。
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