手機防截聽(tīng)語(yǔ)音擾頻裝置設計思路
移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )給我們帶來(lái)各種方便快捷服務(wù)的同時(shí),也面臨著(zhù)日趨嚴重的信息安全問(wèn)題。以下是yjbys小編為您整理的手機防截聽(tīng)語(yǔ)音擾頻裝置設計思路，希望能提供幫助。
摘要:移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )在提供方便快捷服務(wù)的同時(shí),也面臨著(zhù)日趨嚴重的信息安全問(wèn)題。為更好地保障移動(dòng)語(yǔ)音通信和傳輸的安全,在不改造用戶(hù)手機終端和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )前提下,本文提出了一種基于FPGA技術(shù)的便攜式即插即用語(yǔ)音擾頻防截聽(tīng)裝置的設計思路,并就硬件設計架構和語(yǔ)音加解密算法設計進(jìn)行了描述,實(shí)現了移動(dòng)智能終端之間的端到端加密。
關(guān)鍵詞:防截聽(tīng);語(yǔ)音擾頻;端到端
1引言
隨著(zhù)移動(dòng)通信及相關(guān)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展,移動(dòng)智能終端在政治、軍事、金融、外交等領(lǐng)域均扮演著(zhù)重要的角色。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )給我們帶來(lái)各種方便快捷服務(wù)的同時(shí),也面臨著(zhù)日趨嚴重的信息安全問(wèn)題。尤其“棱鏡”事件后,手機泄密事件頻頻見(jiàn)諸報導,各國也更加重視移動(dòng)設備數據加密、存儲和傳輸的監管。
目前,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )已指定了諸多安全有效的安全框架和加密機制,但移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的信息加密只是出現在基站和移動(dòng)終端的無(wú)線(xiàn)通信信道這一部分,比如基站和基站之間的信息傳遞就是以明文進(jìn)行傳輸。因此,研究一種加密效果好、解密語(yǔ)音恢復度高、通話(huà)延遲小的移動(dòng)智能終端防截聽(tīng)技術(shù)及設備很有必要[1]。
2手機防截聽(tīng)語(yǔ)音擾頻裝置設計思路
本設計目標即是解決移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的上述缺陷,基于FPGA技術(shù)研制便攜式即插即用語(yǔ)音擾頻裝置,實(shí)現端到端的安全加密通信。在不改造用戶(hù)移動(dòng)終端及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的前提下,本設計基于硬件的處理手段和芯片化的設計思想,確定采用信源加密的技術(shù)方案[2]。
便攜式即插即用語(yǔ)音擾頻裝置定位為類(lèi)似于手機話(huà)務(wù)式耳機線(xiàn)控的裝置,其對外接口主要有麥克風(fēng)、耳機接口以及密鑰注入接口,可以將人的聲音轉換成不可解釋的模擬噪聲并且將被擾頻的噪聲在不安全的網(wǎng)絡(luò )電話(huà)或互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送,只有將其發(fā)送到連接同樣裝置的對端有線(xiàn)電話(huà)或者移動(dòng)電話(huà)上,才能還原出發(fā)送端的原始語(yǔ)音信號,并且整個(gè)加解密過(guò)程使用一次性密鑰,以增強加密效果。
3硬件設計架構
基于FPGA芯片的語(yǔ)音加密硬件系統是一個(gè)基于FPGA的最小系統,其主要包括FPGA處理器模塊、PROM模塊、電源模塊、A/D模塊以及時(shí)鐘模塊,通過(guò)所增加的一組標準語(yǔ)音輸入、輸出接口與手機及耳麥連接進(jìn)行通信[3],其加密硬件模塊框圖如圖1所示。
加密過(guò)程:語(yǔ)音首先從標準語(yǔ)音輸入、輸出接口輸入,然后經(jīng)A/D模塊變換后送至FPGA處理器模塊進(jìn)行加密處理,再經(jīng)A/D模塊變換后從標準語(yǔ)音輸入、輸出接口將加密語(yǔ)音送至手機射頻輸出。解密過(guò)程:加密語(yǔ)音經(jīng)手機接收后,從標準語(yǔ)音輸入、輸出接口輸入,首先經(jīng)A/D模塊變換,再經(jīng)FPGA處理器模塊解密處理,最后經(jīng)A/D模塊變換后,從標準語(yǔ)音輸入、輸出接口輸出至耳機。
電源模塊主要用于電源管理,為FPGA、A/D轉換器等模塊供電�？紤]到長(cháng)時(shí)間待機和尺寸的要求,電池考慮采用900mah的鋰離子電池,充電接口采用通用性強的迷你型USB接口,電壓比較電路用于檢測電池電量,可用于低電告警。時(shí)鐘模塊通過(guò)分頻為FPGA芯片、A/D轉換芯片提供精確定時(shí)脈沖。在A(yíng)/D轉換模塊中,考慮采用AD73311模/數模轉換器芯片和AMBE-2000語(yǔ)音壓縮/解壓芯片對輸入的語(yǔ)音信號進(jìn)行編解碼, 以降低數字信號的比特率、保證通信質(zhì)量。
FPGA處理器模塊是系統的核心部件,主要由XilinxSPARTEN3E系列的XC3S500E芯片及外圍基本電路組成,用于運行程序完成加密系統的密鑰協(xié)商、語(yǔ)音加解密、系統同步等工作。PROM模塊用于存儲FPGA的程序,配置芯片采用的是XCF04系列 PROM串行配置芯片。硬件接口上需要提供標準插入式3.5mm語(yǔ)音輸入/輸出接口和迷你USB充電接口。
4語(yǔ)音加解密算法設計
軟件系統一般由密鑰協(xié)商模塊、語(yǔ)音加密模塊和同步算法模塊三個(gè)模塊組成,加解密算法模塊是核心的技術(shù)之一[4]。語(yǔ)音加解密須保證加密算法不影響手機聲碼器的正常編碼,為了快速語(yǔ)音加解密,需要設計出一種安全快速且適用于硬件架構的抗RPE-LTP壓縮編碼的語(yǔ)音加解密算法。
本算法主要針對RPE- LTP壓縮編解碼之特性,對語(yǔ)音信號進(jìn)行一定的變換處理,使之成為不可懂的聲音信號,從而實(shí)現語(yǔ)音信號加密;同時(shí),需要保證加密語(yǔ)音信號在通過(guò)RPE- LTP編碼器后能夠被對方解碼器恢復,且經(jīng)過(guò)解密后成為可懂的原始語(yǔ)音信號,從而完成全部加解密過(guò)程。
5結語(yǔ)
在不改造用戶(hù)手機終端和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )前提下,本文提出了一種硬件化、集成化、便攜式的端到端語(yǔ)音加密方案,并對加解密外置裝置進(jìn)行了設計,可實(shí)現手機端到端語(yǔ)音加密通信,設備即插即用,解密語(yǔ)音可懂度高,通話(huà)延遲小,兼容性、拓展性強,可廣泛應用于軍事、政治、外交等領(lǐng)域,為涉密通信業(yè)務(wù)提供安全保障,具有巨大的商業(yè)和現實(shí)應用價(jià)值。
參考文獻
[1]金堃.移動(dòng)通信網(wǎng)中的端到端語(yǔ)音加密技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)碩士論文,2012.
[2]楊于村.基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的端到端加密語(yǔ)音傳輸技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)博士論文,2009.
[3]王經(jīng)星,孔維祥等.面向移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)音安全傳輸系統[J].技術(shù)研究,2013,2.
[4]佟銘,楊立波,槐宇超.基于A(yíng)ES加密算法的語(yǔ)音加密通信的實(shí)現[J].科技創(chuàng )新導報,2013,1.
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