CN113257260A - 一种用于手机保密通信的传输方法和终端设备 - Google Patents

一种用于手机保密通信的传输方法和终端设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开一种用于手机保密通信的传输方法和终端设备、用于手机保密通信的传输方法和终端设备，发送端传输方法包括：采集音频数据；对采集的音频数据ADPCM压缩编码；对压缩编码的音频数据进行混沌加密；将混沌加密的音频数据通过蜂窝网络经由服务器的中转发送到接收端。采用混沌加密的语音数据在蜂窝网中传输，提高保密通信的安全性，采用了ADPCM编码方式，将手机硬编码生成的音频数据量压缩为原来的四分之一，进而极大的提升了传输效率，加密效率。

Description

一种用于手机保密通信的传输方法和终端设备
技术领域
本发明涉及通信领域。更具体地，涉及一种用于手机保密通信的传输方法和终端设备、传输方法和终端设备。
背景技术
当前，随着通信设备及网络技术的不断提升，以蜂窝移动通信为代表的现代通信技术正在蓬勃向前发展，它主要用于满足人们随时随地与任何个人沟通的需求。蜂窝网络具有独特的优势移动性[1]。蜂窝网也是一种无线连接网络，蜂窝网络的迅速发展使得任何角落被无线网络覆盖变得可能，绝大多数的便携移动设备都支持蜂窝网络接入，而现今随着智能手机的普及以及网络质量的提升，任何地点使用手机进行蜂窝网通信称为可能；蜂窝网络具有迅捷性。蜂窝网络从第一代到第四代的普及，甚至于即将商用的第五代，最大的提升是在网络数据传输速度上，这使得蜂窝网络几乎可以满足我们所有的通信需求；在数据传输上也保证了安全性和稳定性。蜂窝网络基于调控、控制和查找信息，其必须保障自身数据和用户数据的安全，数据通过加密隧道的形式进行保密传输，以防止窃听等破坏性攻击，确保只有通过验证的网络通信设备才能正确接入。
Android手机作为当今使用最广泛的可穿戴设备，已经成为人们日常生活中必不可少的东西。Android平台最大的优点是系统软件的开源性，手机制造厂商及移动运营商可结合该平台的特点来进行研发，使得Android设备可以无障碍地接入蜂窝网络，利用蜂窝网络安全连接互联网以满足通信要求。但是蜂窝网络的保密通信中就有出现一些列保密问题。
手机的蜂窝网络保密通信采用的是DES密码加密，DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被称为美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。明文按64位进行分组，密钥长64位，其入口参数有三个：key、data、mode。key为加密解密使用的密钥，data为加密解密的数据，mode为其工作模式。当模式为加密模式时，明文按照64位进行分组，形成明文组，key用于对数据加密，当模式为解密模式时，key用于对数据解密。实际运用中，密钥只用到了64位中的56位。其特点：分组比较短、密钥太短、密码生命周期短、运算速度较慢。
人们使用移动终端设备，可以随心所欲地接入全球通信网络，享受全方位的文字、图片、语音、视频等通信服务。虽然近年移动通信技术取得了长足发展，经济和社会对其的依赖程度日益提高，该领域的信息安全问题也逐渐凸显在我们面前，信息安全涉及互联网设备的安全使用、个人隐私和私密资源的保护,以及企事业单位的信息化建设和国家安全与社会稳定，成为当今社会急需解决的一个关键点，所以对信息的存储、传输等操作进行加密是解决该问题的根本。
现有的技术主要的缺点是蜂窝网的保密通信中对需要加密的数据加密效率低，安全性低，音频数据具有数据量大、传输实时性高的特点，因此，音频数据传输过程中需要保证快速性、实时性和安全性，尽量将延时降到最低，这对音频数据流的加密操作提出了较高的要求。通常使用的传统加密算法可以对音频数据传输进行加密，主要有对称加密和非对称加密这两类，AES、DES和3DES是对称加密算法，当中的AES由于性能优良被用户所青睐，其加密和解密使用的密钥相同，虽然具有加密速度快等特性，但是秘钥传输过程中可能被截获，这样密钥就很容易泄露，进而对数据安全造成威胁；对于非对称加密算法，成熟的有RSA和DSA，由于其采用截然不同的公钥和私钥进行加解密，公钥谁都可以获取，无需进行保密，只要不泄露私钥，就可以使得密钥传递变得简单化，大大降低了被破解的可能性，但是加密速度慢对音频数据传输的高速性和实时性都不适用；因此以上两种传统的加密算法都具有一定的局限性，不能很好地适用于音频数据传输加密。
发明内容
有鉴于此，本发明第一个实施例公开一种用于手机保密通信的传输方法，应用于发送端，包括：
采集音频数据；
对采集的音频数据进行ADPCM压缩编码；
对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密；
将混沌加密的音频数据通过蜂窝网络经由服务器的中转发送到接收端。
在一个具体实施例中，所述对采集的音频数据进行ADPCM压缩编码包括：
获取实际的PCM值减去预测的PCM值得到差值diff；
根据步进表stepsizeTable得出量化歩长step，通过差分量化器计算出量化值delta＝diff*4/step；
量化阶调整，计算下一次步进表的索引值index；
计算出有效偏差值vpdiff＝(delta+0.5)*4/step；
计算当前数据的预测valpred，即上次预测的valpred+vpdiff；
通过自适应预测器得到下一次输入的预测PCM值。
在一个具体实施例中，所述对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密包括：
将所述压缩编码的音频数据进行第m轮加密；
将第m轮加密后的音频数据进行第m+1轮加密，直至完成M轮加密，
其中，M为自然数，1≤m＜M。
在一个具体实施例中，对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密的迭代方程为：
Figure BDA0003013442690000031
其中，xi (d)(k+1)为第k+1轮加密后的音频数据，xi (d)(k)为第k轮加密后的音频数据，p(k)＝x1 (d)(k)·s(d)(k)，s(d)(k)为原始音频数据，aij为方程系数，ε(d)sin(σ(d)ρ(k))为反控制器，ε和σ为控制参数。
本发明第二个实施例公开一种用于手机保密通信的传输方法，应用于接收端，包括：
接收发送端通过蜂窝网络经由服务器的中转发送的四维混沌加密的音频数据，其中所述混沌加密的音频数据是通过对发送端采集的音频数据进行ADPCM压缩编码并对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密得到的；
对四维混沌加密的音频数据进行解密；
对解密的音频数据进行ADPCM解码；
播放音频。
在一个具体实施例中，所述对四维混沌加密的音频数据进行解密包括：
将所述压缩编码的音频数据进行第k轮解密；
将第k轮加密后的音频数据进行第k+1轮解密，直至完成M轮解密，
其中，M为自然数，1≤k＜M。
在一个具体实施例中，所述对混沌加密的音频数据进行四维混沌解密的迭代方程为：
Figure BDA0003013442690000041
其中，xi (r)(k+1)为第k+1轮解密后的音频数据，xi (r)(k)为第k轮解密后的音频数据，p(k)＝x1 (r)(k)·s(r)(k)，s(r)(k)为加密的音频数据，aij为方程系数，ε(d)sin(σ(d)ρ(k))为反控制器，ε和σ为控制参数。
在一个具体实施例中，所述对解密的音频数据进行ADPCM解码包括：
通过存储的量化值delta和索引值index，求出量化歩长step，算出有效偏差值vpdiff，vpdiff＝(delta+0.5)*4/step；
计算当前数据的预测valpred，即上次预测的valpred+vpdiff；
通过自适应预测器得到下一次输入预测的PCM值，该值即为输入的PCM值；
量化阶调整，计算下一次步进表的索引值index。
本发明第三个实施例公开一种终端设备，包括：
音频数据采集模块，用于采集音频数据；
编码模块，用于对采集的音频数据进行ADPCM压缩编码；
混沌加密模块，用于对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密；
发送模块，用于将混沌加密的音频数据通过蜂窝网络经由服务器的中转发送到接收端。
本发明第四个实施例公开一种终端设备，包括：
接收模块，用于接收发送端通过蜂窝网络经由服务器的中转发送的四维混沌加密的音频数据，其中所述混沌加密的音频数据是通过对发送端采集的音频数据进行ADPCM压缩编码并对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密得到的；
混沌解密模块，用于对四维混沌加密的音频数据进行解密；
解码模块，对解密的音频数据进行ADPCM解码；
播放模块，用于播放音频。
本发明的有益效果如下：
本发明实施例提供的用于手机保密通信的传输方法采用混沌加密的语音数据在蜂窝网中传输，提高保密通信的安全性，采用了ADPCM编码方式，将手机硬编码生成的音频数据量压缩为原来的四分之一，进而极大的提升了传输效率，加密效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明一个实施例的用于手机保密通信的传输系统结构示意图。
图2示出音频数据采集流程图。
图3示出ADPCM压缩编码原理图。
图4示出本发明一个实施例的加密及解密模块结构示意图。
图5示出基于蜂窝网的数据传输原理图。
图6示出本发明一个实施例的用于手机保密通信的发送端传输方法流程图。
图7示出本发明一个实施例的IMA-APCM编码过程示意图。
图8示出本发明一个实施例的用于手机保密通信的接收端传输方法流程图。
图9示出本发明一个实施例的IMA-APCM解码过程示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
随着密码学的不断提升，更多的研究者进入到非线性系统之一的混沌系统领域中，随着混沌密码学的出现，混沌系统的应用也越来越广泛。
由于混沌系统具有一些特殊特性，研究人员开始将混沌理论应用于加密领域。首先，一个密码系统应该对密钥和明文的变化极致敏感，而这正是混沌系统所特有的，表示由任意两个相差极小的值将生成完全不相干的两个序列。其次，混沌系统输出的是伪随机序列，且该序列与噪声类似，这也符合加密后的密文具有无法识别的特征；再者，混沌系统的有界性，在一个有界的范围内就可以将混沌系统的运行轨迹包含在内，无论混沌系统的运动轨迹是多么不确定，都不会走出这个有界区域，因此从整体上可以说混沌系统是一个稳定，高效率和高安全的系统，这与密码系统追求的性质不谋而合。因此可以很好的适用在现代的蜂窝网络保密通信中。
一种用于手机保密通信的传输方法可以应用于如图1所示的由第一终端设备、服务器和第二端设备组成的通信系统中，该系统服务器分别通过蜂窝网络与第一终端设备和第二终端设备相连，第一终端设备和第二终端设备均可作为发送端或接收端设备，本实施例中第一、第二终端设备均为手机。
如图1所示，作为发送端的终端设备，包括：
音频数据采集模块，用于采集音频数据；
编码模块，用于对采集的音频数据ADPCM压缩编码；
加密模块，用于对压缩编码的音频数据进行混沌加密；
发送模块，用于将混沌加密的音频数据通过蜂窝网络经由服务器的中转发送到接收端。
如图1所示，作为接收端的终端设备，包括：
接收模块，用于接收发送端通过蜂窝网络经由服务器的中转发送的混沌加密的音频数据；
解密模块，用于对混沌加密的音频数据解密；
解码模块，对解密的音频数据ADPCM解码；
播放模块，用于播放音频。
音频采集模块、播放模块：
基于蜂窝移动网络传输的数据，是通过UDP/IP协议进行封装。而UDP/IP协议封装的数据为数字量而不是模拟量，所以要将模拟音频信号转换为数字音频信号，才能通过蜂窝移动网络进行传输。本实施例的硬件实现平台是Android手机，因此，采集的音频模拟信号转换为数字码流，以及数字码流转换为模拟信号进行播放，这些都是Android手机通过硬件设备结合音频处理芯片来实现的，只需要在应用程序中设定好采样率，编码方式等参数即可。图2为音频数据采集过程，而音频数据的播放为其逆过程。
如图2所示，音频数据采集具体过程：
(1)采样。如果要将模拟信号波形不失真地恢复出来，采样频率必须满足的条件为，而太高的采样频率会浪费带宽和降低有效性，太低的采样频率会造成混叠失真，因此采样频率需选择合适的大小。在本课题的实现中，其硬件可提供的采样率有8KHz,11.025KHz、12KHz、16KHz、22.05KHz、24KHz、32KHz、44.1KHz,等，经过测试发现选择44.1KHz采样率有较好的效果。
(2)量化。采样只是对模拟信号进行时间上的离散处理，但幅值还未离散化，所以对幅值进行离散的过程为量化，此时得到的信号才是真正的数字量。
(3)编码。量化后的音频信号，若要能被UDP/IP协议进行封装，还需要进行编码处理。通常采用PCM(数字脉冲编码)来完成，常用的编码位数为8bits,16bits和24bits等，本实施例采用了16bits编码。
编码、解码模块：
在密码学中，对明文进行分析时，最有用的是信息多余度D，由公式U＝H/D可知，密文的多余度D越大，唯一解距离U就越小，密码破译者就可以从密文中获取更多的信息，当截取到的密文多余度D大于U时，只要唯一解就可以破解密文，破译难度将大大降低；反之，则需要多个解才能破解密文，破译将会变得困难。所以，应该通过降低密文的多余度来提高其安全性，而降低密文的多余度可以从降低明文的多余度入手。因此，需要在混沌加密之前对音频和数据进行压缩编码，这样不仅可以提高密文传输的安全性，而且还可以提高传输效率。本实施例使用IMA-ADPCM压缩编解码。
IMA-ADPCM为自适应差分脉冲调制。在编码时，将采用4bits进行数据存储，存储的不是每个采样点真实的16bits值，而是每两个相邻采样点之间自适用差值，可以将数据量缩小为原来的1/4大小。因此，在解码时，可以由第一个采样值计算出后面所有的采样值，进而完成对音频数据的恢复。
IMA-ADPCM编码。采用是预测性编码，通过步长变化的差分量化器来实现，本质上是实际PCM值与预测PCM值之间的差值，在步长表中选择合适的歩长，通过差分量化器的计算，最后得到大小在4bits范围内的量化值，实现了将实际PCM值压缩为原四分之一数据量大小的量化值。
IMA-ADPCM压缩编码原理图如图3所示。前面的音频采集模块中，设置了Android手机音频设备采集的数据为480个short类型的数据，即将480个16bits数据写入内存inbuf中，接着使用IMA-ADPCM编码将其压缩为480个4bits类型数据，同时，使用一个byte来存放两个相邻的4bits数据。进而完成将480个4bits类型数据写入内存outbuf中。注意16bits和4bits的最高位都是符号位。
加密、解密模块：本实施例设计了一个无简并四维离散时间超混沌模块实现，其迭代方程为：
Figure BDA0003013442690000081
其模块架构图如图4所示。该模块架构图由发送端多轮加密控制、接收端多轮解密控制以及公共信道组成。其中发送端和接收端的多轮加解密控制由控制开关K1-K2来实现，该控制开关的工作状态切换在实际应用中，可以通过编程来完成。
其中发送和接收混沌模块使用的迭代方程为fi d(·)＝xi d(k+1)和fi r(·)＝xi r(k+1)i＝(1,2,3,...)，对混沌模块进行双精度运算生成浮点数据，而发送端int[x1 (d)(k)]和接收端int[x1 (r)(k)]表示将Double类型数据转换为Int类型，且转换后为32位，mod28表示截取32位整数的低8位，最后将其和语音数据作为异或器的输入，通过运算来完成加解密。
服务器转发：
如图5为基于蜂窝网的数据传输原理图，基于蜂窝网的数据传输必须通过服务器进行数据转发才能实现，首先，发送端将连接请求经由路径a提交给服务器，服务器对此请求经由路径b进行响应，从而完成与发送端的之间的连接，这时，发送端和服务器将可以和以太网下的局域网一样实现端到端通信，通过路径a和路径b进行数据的传输；同理，接收端将连接请求经由路径c提交给服务器，服务器对此请求经由路径d进行响应，从而完成与接收端的之间的连接，这时，接收端和服务器也可以和以太网下的局域网一样实现端到端通信，通过路径c和路径d进行数据的传输；之后，每次发送端通过路径a向服务器发送数据，服务器将通过路径d把数据转发给接收端；同理，若接收端通过路径c向服务器发送数据，服务器将通过路径b把数据转发给发送端。
本发明实施例使用具有可唯一寻址的外网IP地址(也就是一个公网IP)的Linux系统服务器，以及编写基于UDP/IP协议的连接和数据转发程序，部署到该服务器上来实现数据中转。
发送及接收模块：
在Android手机端和服务器端，数据发送、数据接收以及数据转发等功能都是基于UDP/IP协议编写程序实现的。蜂窝网内部设备SGSN与GGSN之间是基于GTP协议进行数据传输。
对于UDP协议。位于OSI的的的传输层，可将数据封装为数据报发送出去，以及把接收到的数据报转换为实际数据。使用UDP协议进行数据传输时，无需先建立连接再传输数据，只要知道目的地IP地址和端口，然后创建一个套接字Socket，将要发送的数据封装为数据报，再通过套接字Socket发送出去即可，至于目的用户是否能接收到与发送端无关。虽然在网络状态不好的情况下，会存在丢包现象，因此这是一种不安全的协议。但是其传输数据量大，传输速度快以及消耗资源小等优点，将非常适合应用在对文字、图片、音频、视频进行传输的实时通信领域。所以本发明在数据发送、接收及转发都使用UDP协议来实现。
对于蜂窝网。需将其他协议(如UDP、TCP)封装的数据报通过GTP协议再次封装，才能在设备SGSN与GGSN之间的链路中进行传输。GTP协议对其他协议进行封装时，会添加一个带终结点表示的TEID头，以此来实现路由和多路复用。比如蜂窝网接入TCP/UDP协议数据时，设备SGSN或GGSN将会对其头部进行处理，在进入蜂窝网核心网时对数据报进行加GTP头，反之，则需要对数据报进行去GTP头。
如图6，用于手机保密通信的传输方法，发送端的步骤包括：
S1、采集音频数据；
S2、对采集的音频数据ADPCM压缩编码，如图7，包括：
S21、获取实际的PCM值减去预测的PCM值得到差值diff；
S22、根据步进表stepsizeTable得出量化歩长step，通过差分量化器计算出量化值delta＝diff*4/step；
S23、量化阶调整，计算下一次步进表的索引值index；
S24、计算出有效偏差值vpdiff＝(delta+0.5)*4/step；
S25、通过逆量化器计算当前数据的预测valpred，即上次预测的valpred+vpdiff；
S26、通过自适应预测器得到下一次输入的预测PCM值。
S3、对压缩编码的音频数据进行混沌加密，如图4，包括：
将所述压缩编码的音频数据进行第k轮加密；
将第k轮加密后的音频数据进行第k+1轮加密，直至完成M轮加密，
其中，M为自然数，1≤k＜M。
将所述压缩编码的音频数据进行第一轮加密；
将第一轮加密后的音频数据进行第二轮加密；
将第二轮加密后的音频数据进行第三轮加密；
以此迭代方式完成M轮加密操作，对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密的迭代方程为：
Figure BDA0003013442690000101
其中，xi (d)(k+1)为第k+1轮加密后的音频数据，xi (d)(k)为第k轮加密后的音频数据，p(k)＝x1 (d)(k)·s(d)(k)，s(d)(k)为原始音频数据，aij为方程系数，ε(d)sin(σ(d)ρ(k))为反控制器，ε和σ为控制参数。
在发送端，根据模块的M轮加密控制原理。首先把控制开关K1与1连接，对输入的一组原始语音数据进行第一轮加密；接着，把K1与2连接，这样可将经过第一轮加密后的语音数据作为第二轮加密的输入，按照该方式完成M轮加密操作，并在最后一轮加密完成之后，接通K2，再将最后一轮加密后的语音数据经过蜂窝网络传输到接收端；然后再把K1与1连接，断开K2，对输入的下一组原始语音数据进行加密，同理，完成M轮加密。使用该加密流程循环地完成对每一组原始语音数据的加密。
S4、将混沌加密的音频数据通过蜂窝网络经由服务器的中转发送到接收端。
如图8，用于手机保密通信的传输方法，接收端步骤包括：
S5、接收端接收发送端通过蜂窝网络经由服务器的中转发送的混沌加密的音频数据；
S6、对混沌加密的音频数据解密，如图4，包括：
将所述压缩编码的音频数据进行第k轮解密；
将第k轮加密后的音频数据进行第k+1轮解密，直至完成M轮解密，
其中，M为自然数，1≤k＜M。
对所述混沌加密的音频数据进行第一轮解密；
对第一轮解密后的音频数据进行第二轮解密；
对第二轮解密后的音频数据进行第三轮解密；
以此迭代方式完成M轮解密操作。
对混沌加密的音频数据进行四维混沌解密迭代方程为：
Figure BDA0003013442690000111
其中，xi (r)(k+1)为第k+1轮解密后的音频数据，xi (r)(k)为第k轮解密后的音频数据，p(k)＝x1 (r)(k)·s(r)(k)，s(r)(k)为加密的音频数据，aij为方程系数，ε(d)sin(σ(d)ρ(k))为反控制器，ε和σ为控制参数。
在接收端，同样根据模块的M轮加密控制原理。首先把控制开关K3与1连接，对输入的一组加密语音数据进行第一轮解密；接着，把K3与2连接，这样可将经过第一轮解密后的语音数据作为第二轮解密的输入，按照该方式完成M轮解密操作，且在最后一轮解密完成之后，接通K4，则最后一轮解密过的语音数据即为原始语音数据；然后再将K3置于位置1，K4断开，对输入的下一组加密语音数据进行解密，同理，M轮解密。使用该解密流程循环地完成对每一组加密语音数据的解密。
当(1.2)与(1.3)所示迭代方程中参数满足如下条件aij (d)＝aij (r)＝aij(1≤i,j≤4),ε(d)＝ε(r)＝ε,σ(d)＝σ(r)＝σ。可以由公式(1.2)和(1.3)的第二至第四个方程，得到误差信号所对应的迭代方程为
Figure BDA0003013442690000112
令k＝0,进而得到
Figure BDA0003013442690000113
上式的
Figure BDA0003013442690000114
为迭代的初始值，其中Δx2＝x2 (r)(k)-x2 (d)(k)，Δx3＝x3 (r)(k)-x3 (d)(k)，Δx4＝x4 (r)(k)-x4 (d)(k)。对上式两边同时进行范式运算得
Figure BDA0003013442690000121
而
Figure BDA0003013442690000122
对应的全部特征根均位于模长为1的复平面内，即
Figure BDA0003013442690000123
因此有
Figure BDA0003013442690000124
接着，分析误差变量Δx1(k)的收敛性问题。由公式(1.2)和(1.3)可得如下的误差变量迭代方程
Δx1(k+1)＝a11Δx1(k)+a12Δx2(k)+a13Δx3(k)+a14Δx4(k) (1.8)
在k→∞时，由公式(1.7)和(1.8)可得
Figure BDA0003013442690000125
而|a11|＜1，再通过上式，可得
Figure BDA0003013442690000126
对语音混沌保密通信流密码模块的上述分析可知，在发送端和接收端混沌模块满足所有参数，且公式(1.7)和(1.10)的收敛方式是指数渐进的，只需进行几次的迭代，忽略同步误差，这两个混沌模块将实现严格的同步，进而接收端可以将发送端加密的语音数据正确地恢复出来。
S7、对解密的音频数据ADPCM解码，如图9，包括：
通过存储的delta和index，求出step，通过逆量化器算出vpdiff，vpdiff＝(delta+0.5)*4/step；
计算当前数据的预测valpred，即上次预测的valpred+vpdiff；
通过自适应预测器得到下一次输入预测的PCM值，该值即为输入的PCM值；
量化阶调整，计算下一次步进表的索引值index。
S8、播放音频。
本发明实施例提供的用于手机保密通信的传输方法采用混沌加密的语音数据在蜂窝网中传输，提高保密通信的安全性，采用了ADPCM编码方式，将手机硬编码生成的音频数据量压缩为原来的四分之一，进而极大的提升了传输效率，加密效率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种用于手机保密通信的传输方法，应用于发送端，其特征在于，包括：
采集音频数据；
对采集的音频数据进行ADPCM压缩编码；
对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密；
将混沌加密的音频数据通过蜂窝网络经由服务器的中转发送到接收端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对采集的音频数据进行ADPCM压缩编码包括：
获取实际的PCM值减去预测的PCM值得到差值diff；
根据步进表stepsizeTable得出量化歩长step，通过差分量化器计算出量化值delta＝diff*4/step；
量化阶调整，计算下一次步进表的索引值index；
计算出有效偏差值vpdiff＝(delta+0.5)*4/step；
计算当前数据的预测valpred，即上次预测的valpred+vpdiff；
通过自适应预测器得到下一次输入的预测PCM值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密包括：
将所述压缩编码的音频数据进行第k轮加密；
将第k轮加密后的音频数据进行第k+1轮加密，直至完成M轮加密，
其中，M为自然数，1≤k＜M。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密的迭代方程为：
Figure FDA0003013442680000011
其中，xi (d)(k+1)为第k+1轮加密后的音频数据，xi (d)(k)为第k轮加密后的音频数据，p(k)＝x1 (d)(k)·s(d)(k)，s(d)(k)为原始音频数据，aij为方程系数，ε(d)sin(σ(d)ρ(k))为反控制器，ε和σ为控制参数。
5.一种用于手机保密通信的传输方法，应用于接收端，其特征在于，包括：
接收发送端通过蜂窝网络经由服务器的中转发送的四维混沌加密的音频数据，其中所述混沌加密的音频数据是通过对发送端采集的音频数据进行ADPCM压缩编码并对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密得到的；
对四维混沌加密的音频数据进行解密；
对解密的音频数据进行ADPCM解码；
播放音频。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对四维混沌加密的音频数据进行解密包括：
将所述压缩编码的音频数据进行第k轮解密；
将第k轮加密后的音频数据进行第k+1轮解密，直至完成M轮解密，
其中，M为自然数，1≤k＜M。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对四维混沌加密的音频数据进行混沌解密迭代方程为：
Figure FDA0003013442680000021
其中，xi (r)(k+1)为第k+1轮解密后的音频数据，xi (r)(k)为第k轮解密后的音频数据，p(k)＝x1 (r)(k)·s(r)(k)，s(r)(k)为加密的音频数据，aij为方程系数，ε(d)sin(σ(d)ρ(k))为反控制器，ε和σ为控制参数。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对解密的音频数据进行ADPCM解码包括：
通过存储的量化值delta和索引值index，求出量化歩长step，算出有效偏差值vpdiff，vpdiff＝(delta+0.5)*4/step；
计算当前数据的预测valpred，即上次预测的valpred+vpdiff；
通过自适应预测器得到下一次输入预测的PCM值，该值即为输入的PCM值；
量化阶调整，计算下一次步进表的索引值index。
9.一种终端设备，其特征在于，包括：
音频数据采集模块，用于采集音频数据；
编码模块，用于对采集的音频数据进行ADPCM压缩编码；
混沌加密模块，用于对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密；
发送模块，用于将混沌加密的音频数据通过蜂窝网络经由服务器的中转发送到接收端。
10.一种终端设备，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收发送端通过蜂窝网络经由服务器的中转发送的四维混沌加密的音频数据，其中所述混沌加密的音频数据是通过对发送端采集的音频数据进行ADPCM压缩编码并对压缩编码的音频数据进行四维混沌加密得到的；
混沌解密模块，用于对混沌加密的音频数据进行解密；
解码模块，对解密的音频数据进行ADPCM解码；
播放模块，用于播放音频。
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