專利名稱：一種基于脈沖編碼調(diào)制語音編碼的語音流的信息隱藏方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到基于G. 711 μ-law (μ制脈沖編碼調(diào)制語首編碼，是國際電/[目聯(lián)盟制訂的一種語音壓縮編碼)的信息通信領(lǐng)域，特指一種基于G. 711 μ -law語音流的信息隱藏方法。
背景技術(shù)：
目前，對于互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)陌踩Ｗo(hù)主要是對內(nèi)容進(jìn)行加密，采用的密鑰體制有DES(Data Encryption System,數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn))等。雖然密鑰體制能夠?qū)?nèi)容進(jìn)行保護(hù)， 但是由于缺乏對傳輸途徑的恰當(dāng)保護(hù)使得潛在的攻擊者即便無法破譯傳輸內(nèi)容，也可以通過對傳輸途徑進(jìn)行破壞，如混入錯(cuò)誤信息，攔截信道等，使得信息無法成功傳輸。因此，在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)條件下研究如何保護(hù)互聯(lián)網(wǎng)傳輸途徑具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。目前，對于傳輸途徑的保護(hù)辦法主要是采用基于文件隱寫的信息隱藏技術(shù)，其原理是通過將需傳輸?shù)拿孛苄畔⒎指畛奢^小的單位，將這些較小單位分散插入載體文件。一般來說，載體文件選用音頻、圖片，利用人的聽覺、視覺的對于微弱變化的不敏感性，使得插入信息后的載體文件聽起來或看起來與插入信息前的音頻文件或者圖片幾乎沒有區(qū)別，潛在的攻擊者也就無法發(fā)現(xiàn)隱秘信息傳輸?shù)耐緩?，通過信息隱藏的方法來保護(hù)信息傳遞的內(nèi)容及途徑。然而基于靜態(tài)文件隱寫的信息安全防護(hù)在為信息傳遞的途徑提供保護(hù)的同時(shí)，存在著一系列的缺點(diǎn)，隱寫信息容量受到文件大小限制，存在源文件與隱寫后文件比對造成信息泄露的隱患，靜態(tài)導(dǎo)致信息傳輸實(shí)時(shí)性差，通信雙方無法及時(shí)反饋，通信方式難以變化也降低了靈活性。目前互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展，流媒體的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，由于流媒體具有實(shí)時(shí)性好，無源文件等優(yōu)點(diǎn)，目前國際上信息隱藏的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了流媒體?；贕. 711 μ-law編碼的網(wǎng)絡(luò)電話是典型的流媒體之一，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)電話用戶數(shù)量多，連接方便，隱蔽性好，是理想的信息隱寫載體。使用流媒體信息隱藏技術(shù)時(shí)，需要確定載體文件、載體文件中的潛在插入位置、待隱藏信息和信息分割方法等。如附

圖1中所示，潛在的信息插入位置定義為HS，載體文件定義為C，待隱藏秘密信息定義為S。在信息隱藏過程中，將S分割成多個(gè)較小的信息塊S’，并將這些S’分別替換載體文件中HS的相應(yīng)內(nèi)容，生成載密文件C’。在發(fā)送信息時(shí)，只需發(fā)送載密文件C’即可實(shí)現(xiàn)信息的隱秘傳輸。如果攻擊者在網(wǎng)絡(luò)上截獲了載密文件C’，只會(huì)將該文件視作普通的文件。表1G. 711 U _law 語首編碼
權(quán)利要求
1.一種基于脈沖編碼調(diào)制語音編碼的語音流的信息隱藏方法，其特征在于包括以下步驟 第一步，構(gòu)建通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)由進(jìn)行語音通話的雙方構(gòu)成，通信的雙方將隱秘信息隱藏在語音流中完成信息傳輸，通信的雙方均由發(fā)送端和接收端兩大軟件模塊組成，發(fā)送端將要發(fā)送的信息插入到發(fā)送給對方的語音流中，接收端從對方發(fā)送端接收語音流，從語音流中提取出隱秘信息； 第二步，構(gòu)建4個(gè)信息傳輸通道，利用G. 711 μ-law即μ制脈沖編碼調(diào)制語音編碼中編號為(Γ3的模式的可利用插入位置構(gòu)建多個(gè)信息傳輸通道，編號為O的模式的可利用插入位置為wxyz，編號為I的模式的可利用插入位置為xyz，編號為2的模式的可利用插入位置為yz，編號為3的模式的可利用插入位置為z，構(gòu)建信息傳輸通道需要確定用于信息傳輸?shù)哪Ｊ郊螹和插入位置P，具體方法為模式(Γ3即編號為(Γ3的模式編碼值的z位構(gòu)成O號信息傳輸通道，模式(Γ2即編號為(Γ2的模式編碼值的y位構(gòu)成I號信息傳輸通道，模式(Tl即編號為0 1的模式編碼值的X位構(gòu)成2號信息傳輸通道，模式O即編號為O的模式編碼值的w位構(gòu)成3號信息傳輸通道； 第三步，設(shè)計(jì)信息封裝格式，信息封裝格式由隱秘信息、幀頭標(biāo)志、幀長度、編號、校驗(yàn)碼組成，幀頭標(biāo)志字段由雙方通信的幀格式?jīng)Q定，指明新的一幀的開始；幀長度字段表示整個(gè)信息幀的比特?cái)?shù)；編號字段是數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識，為接收方將分割后的數(shù)據(jù)重組提供順序，同時(shí)提供區(qū)分不同類型數(shù)據(jù)幀的依據(jù)，編號為O代表信息正確接收的數(shù)據(jù)確認(rèn)幀，編號為-1代表通道閑置時(shí)的通道檢測幀；隱秘信息字段是要傳送的秘密信息；校驗(yàn)碼字段是將幀長度、編號和隱秘信息三個(gè)部分按照校驗(yàn)方法計(jì)算出的結(jié)果； 第四步，發(fā)送端和接收端并行進(jìn)行信息的發(fā)送和接收 .4.1發(fā)送方的發(fā)送端按以下步驟進(jìn)行信息的發(fā)送 .4.1.1對隱秘信息S進(jìn)行預(yù)處理，得到封裝后的信息包S ‘1;S V-S %-S ‘n，方法是首先將S加密，然后把加密后的S分割成長度為P、單位為比特的η塊信息Sp Sk···Sn，再按照信息封裝格式，將小塊信息Sk即隱秘信息和其幀頭標(biāo)志、幀長度、編號、校驗(yàn)碼封裝成信息包S ‘k，l彡k彡η;.4.1. 2對變量進(jìn)行初始化將信息傳輸通道序號C_初始化為3，將變量k初始化為I ;.4.1. 3將信息包S ‘k插入到語音流L中從VoIP通話軟件即Voice over IP軟件中取出要發(fā)送給接收方的語音流L，根據(jù)第二步中確定的通道編號與可利用插入位置的關(guān)系，找到當(dāng)前使用的信息傳輸通道Cmw在L中對應(yīng)的可利用插入位置，然后將S ‘k逐比特替換這些可利用插入位置即信息插入位，得到L ‘； .4.1. 4對L ‘進(jìn)行音質(zhì)動(dòng)態(tài)彌補(bǔ)，得到動(dòng)態(tài)彌補(bǔ)后的語音流L “，方法是 .4.1. 4.1從信息插入位的相鄰的W、X、1、z中選擇彌補(bǔ)位0號信息傳輸通道彌補(bǔ)位為1，I號信息傳輸通道彌補(bǔ)位為X和z，2號信息傳輸通道彌補(bǔ)位為w和y，3號信息傳輸通道彌補(bǔ)位為X ； . 4.1. 4. 2實(shí)行動(dòng)態(tài)彌補(bǔ)，彌補(bǔ)位可能的值有兩個(gè)，分別為0或1，使得彌補(bǔ)位有多種組合方式，如下表
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于脈沖編碼調(diào)制語音編碼的語音流的信息隱藏方法，其特征在于所述Tk設(shè)置成數(shù)據(jù)從發(fā)送方的發(fā)送端到接收方的接收端傳輸往返時(shí)延的3倍。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于脈沖編碼調(diào)制語音編碼的語音流的信息隱藏方法，其特征在于所述Ndanger 2，Nsa^e 10。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于脈沖編碼調(diào)制語音編碼的語音流的信息隱藏方法，其特征在于Ttest設(shè)為5秒至30秒之間。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于脈沖編碼調(diào)制語音編碼的語音流的信息隱藏方法，其特征在于接收端提取四個(gè)傳輸通道上的插入位置的數(shù)據(jù)的具體做法是，在接收到的信息中查找?guī)^標(biāo)志，如果匹配成功，則說明這段語音流中包含隱秘信息，根據(jù)信息封裝格式，按照信息插入的反向過程提取出信息。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于脈沖編碼調(diào)制語音編碼的語音流的信息隱藏方法，其特征在于所述校驗(yàn)方法是指CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)、奇偶校驗(yàn)、ECC校驗(yàn)、MD5校驗(yàn)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于脈沖編碼調(diào)制語音編碼的語音流的信息隱藏方法，其特征在于所述反向過程是指根據(jù)第二步中確定的通道編號與可利用插入位置的關(guān)系，找到各通道在L “中對應(yīng)的可利用插入位置，然后提取出相應(yīng)位置上的數(shù)據(jù)并合并，得到該通道上的信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于脈沖編碼調(diào)制語音編碼的語音流的信息隱藏方法，目的是提出基于G.711μ-law語音流的信息隱藏方法，提高隱秘信息傳輸?shù)陌踩?、信道利用率。技術(shù)方案是先構(gòu)建由進(jìn)行語音通話的雙方構(gòu)成的通信系統(tǒng)，用G.711μ-law中編號為0～3的模式的可利用插入位置構(gòu)建4個(gè)信息傳輸通道，設(shè)計(jì)信息封裝格式，發(fā)送端和接收端并行進(jìn)行信息的發(fā)送和接收，發(fā)送端對信息進(jìn)行發(fā)送時(shí)，要對信息進(jìn)行預(yù)處理，將隱秘信息插入到語音流L中，并對語音流進(jìn)行音質(zhì)動(dòng)態(tài)彌補(bǔ)，根據(jù)通道的通暢狀況向上或向下調(diào)整通道。接收端對接收到的信息合并還原。本發(fā)明構(gòu)建了通道動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制，能夠增加信息傳輸?shù)陌踩裕浞掷眯诺赖膸捹Y源，且能提高語音的質(zhì)量。
文檔編號H04M7/00GK103023630SQ20131001000
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者徐利洋, 魏子令, 徐爾茨, 劉博 , 趙寶康, 蘇金樹 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)