一種基于GSM的低碼率語音信息隱秘傳輸方法
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隨著數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及無線通信的發(fā)展，人們之間的信息交換越來越方便和快捷，但隨之而來的信息安全問題越來越重要。信息隱藏，機密信息的隱秘傳輸方法的研究成為信息安全研究領(lǐng)域的重要課題之一。
通?？稍诙嗝襟w信息中，提取對人眼或人耳不敏感的比特，組成可修改矢量，將數(shù)據(jù)隱藏在人眼(耳)不易覺察的部位。2002年，Yu―Chee Tseng等人給出了一種最多只修改2比特，就可在長為n比特可修改宿主數(shù)據(jù)流中嵌入[log2(n+1)]比特數(shù)據(jù)的方法。
2003年，F(xiàn)．Galand指出了最多只修改1比特，就可在n比特可修改數(shù)據(jù)中嵌入[log2(n+1)]比特數(shù)據(jù)，但沒有給出具體的方法。2004年，田源等給出了一種最多只修改1比特，就可在n比特可修改數(shù)據(jù)中嵌入[log2(n+1)]比特數(shù)據(jù)的簡便快速方法。但這些方法，每嵌入m比特數(shù)據(jù)，需(2m一1)比特宿主可修改數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)嵌入率不夠高，常不能滿足流媒體信息隱藏的要求。
國內(nèi)陳亮等人給出了一種基于語音參數(shù)模型的語音隱藏算法。該方法主要通過修改對應(yīng)的DFT系數(shù)來隱藏保密語音信息，但該方法在信息提取時需要宿主原始語音信息。
奇偶調(diào)制法是一種數(shù)據(jù)嵌入率較高的方法，可在n比特宿主可修改信息中嵌入n比特數(shù)據(jù)，但該方法最多要修改n比特宿主數(shù)據(jù)。
本文描述了一種可將一路低碼率2．4kb／s混合激勵線性預(yù)測(MELP)編碼語音信息，隱藏在另一路13kb／s的GSM編碼語音中，通過公共信道隱秘傳輸的方法。文中給出了一種新的數(shù)據(jù)嵌入方法，該方法以一個單位增廣矩陣為基礎(chǔ)，可在(2L+1)比特可修改信息中嵌入2L比特數(shù)據(jù)信息，而最多只需修改￡比特宿主信息，有較高的數(shù)據(jù)嵌入率，算法計算復(fù)雜度較低，較易于硬件實現(xiàn)，且對宿主信息的影響也較少。
該方法已經(jīng)在計算機局域網(wǎng)，及微型計算機上進行了模擬，獲得了較好的結(jié)果，可用于機密信息的隱秘傳輸。
2 系統(tǒng)概述
首先從GSM編碼的數(shù)字語音信息，提取對人耳不很敏感的比特，組成宿主可修改矢量，當其部分或全部改變時，人耳很難覺察。圖1給出了該系統(tǒng)信息處理的主要框圖。
為了保證隱秘傳輸?shù)痛a率語音信息的安全性，可先對低碼率語音信息加密，然后用密鑰2、宿主可修改矢量及需隱秘傳輸?shù)牡痛a率語音信息，計算出GSM語音編碼需修改(取反)比特的位置信息。
依據(jù)求得的須修改的位置信息，將GSM編碼的宿主語音信息中相對應(yīng)的比特取反，即可獲得藏有另一路低碼率語音信息的GSM語音編碼，該編碼送到公共信道傳輸。
接收端的信息處理是發(fā)送端處理的逆過程，從公共信道接收到藏有低碼率語音信息的GSM編碼后，用密鑰2，求得隱藏在GSM編碼中的低碼率語音信息，經(jīng)密鑰l解密就可得到低碼率音頻信息，從而可實現(xiàn)一路低碼率語音信息，隱藏在另一路GSM編碼的語音信息中傳輸，嵌入前后對GSM編碼的宿主語音信息的影響很難察覺。
3 GSM語音編碼的碼流分析
GSM語音采用RPE-LTP編碼，每幀20ms語音信息由260比特組成。主要包括反射系數(shù)和4個子幀。8個反射系數(shù)共36比特，每一子幀由9比特LPT參數(shù)及47比特RPE參數(shù)組成。
歐洲電訊管理局對GSM編碼語音信息每幀260比特，對人聽覺影響程度進行了研究，并按對人類聽覺影響程度的大小將這260比特分成6類，其中第一類對人類聽覺影響最大。第六類影響最小，該類比特數(shù)據(jù)改變引起的失真，人耳很難分辨，可忽略。
表l給出了屬于第一、二類及第六類的比特。表l中，LAR是對數(shù)面積比，Blockamplitude是4個子幀中每子幀塊幅度，RPE pulses是子幀中的RPE脈沖。
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