基于组播和广域网传输的语音混沌保密通信及ARM实现

发布时间：2017-08-11 15:25

  本文关键词：基于组播和广域网传输的语音混沌保密通信及ARM实现

  更多相关文章： 混沌 实时语音 嵌入式ARM 组播 广域网 NIST WIFI

【摘要】：随着移动互联网、社交网络、大数据、云计算等网络信息技术的飞速发展,人们越来越关注多媒体数据的通信安全,例如图像、语音、视频等。而具有海量性、实时性及强相关性等特点的多媒体数据,使得传统的DES和AES等文本加密算法已不再安全。新型的密码技术如混沌密码就受到了越来越多的学者研究,同时也设计出了多种混沌密码算法。本文提出了一种基于三级混沌加密的实时语音通信系统及其ARM硬件实现方案,在应用上是基于局域网组播和广域网上双工传输的。该方案的重点是将声卡输入的16bits数字语音信号经IMA-ADPCM算法压缩,进而相继实现三级混沌加密。在第一级混沌加密中,利用6D混沌映射,对每一帧语音压缩数据按bit数据进行位置置乱。在第二级混沌加密中,利用7D混沌映射,对每一帧数据按byte数据进行置乱。在第三级混沌加密中,利用一个三维混沌驱动——响应式系统产生流密码对数据的值进行多轮加密。该方案的主要特点体现在：首先,对语音压缩后的数据进行混沌加密能够减少多余度和增大唯一解距离。其次,采用三级混沌加密的方案能进一步增强整个系统的安全性,并且完全满足对语音加密、传输、解密三个环节的实时性要求。最后,在三种实验方案中,基本包含当今计算机网络的几种传输途径,证明了该系统的实际可用性。从本文中给出的整个系统的设计方案、安全性分析与硬件实现结果中得出了系统的可用性,简便性,实时性,安全性等结论。另本系统的设计有几个创新点与意义：(1)采用三级混沌加密,这三级的混沌不是简单的功能叠加,而是互相补充,平衡了安全性与实时性,并且对语音数据压缩后全加密,这让安全性得到了提高；(2)在实验中,对实时语音加密后进行了除局域网单播传输外还进行了多播和广域网传输,都得到了很好的效果。这比以往的只在理论中研究或只在局域网中研究混沌理论有了进一步的实践和意义。(3)本课题相比以往的实时语音的混沌保密通信研究,在硬件实现之外有了安全性分析,或者有理论,安全性分析之外也有了硬件的实现。
【关键词】：混沌 实时语音 嵌入式ARM 组播 广域网 NIST WIFI
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918;O415.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 本课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 本课题研究的内容及章节安排14-16
• 第二章 混沌保密通信16-22
• 2.1 混沌概述16-17
• 2.2 混沌保密通信技术17-20
• 2.2.1 混沌模拟通信技术17
• 2.2.2 混沌数字通信技术17-18
• 2.2.3 基于混沌同步的保密通信技术18-19
• 2.2.4 基于混沌序列的保密通信技术19-20
• 2.3 混沌在保密通信中的应用20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 系统总体结构的分析22-30
• 3.1 概述22-24
• 3.2 采集/播放模块24-25
• 3.3 压缩/解压模块25-27
• 3.4 加密/解密模块27
• 3.5 发送/接收模块27-29
• 3.5.1 UDP协议27-28
• 3.5.2 TCP协议28
• 3.5.3 RTP/RTCP协议28
• 3.5.4 组播技术28-29
• 3.6 本章小结29-30
• 第四章 三级混沌加密算法的设计30-48
• 4.1 n维混沌映射系统的构造30-32
• 4.2 第一级6D bit映射32-36
• 4.3 第二级7D byte映射36-38
• 4.4 第三级多轮流密码38-45
• 4.4.1 驱动——响应式同步38-40
• 4.4.2 正李指数无简并离散时间混沌系统设计40-42
• 4.4.3 多轮流密码加密与解密的设计原理42-45
• 4.5 数据分析45-46
• 4.6 本章小结46-48
• 第五章 安全性分析48-58
• 5.1 NIST测试结果48-50
• 5.2 统计分析50-51
• 5.3 差分分析51-53
• 5.4 密钥参数失配的敏感度53-55
• 5.4.1 单轮加密时密钥参数失配的敏感度53-55
• 5.4.2 多轮加密时密钥参数失配的敏感度55
• 5.5 密钥空间的大小55-57
• 5.6 本章小结57-58
• 第六章 硬件实现与应用58-65
• 6.1 硬件平台的搭建58-60
• 6.2 软件平台的搭建60-61
• 6.3 实验结果与展现61-64
• 6.4 本章小结64-65
• 结语与展望65-67
• 参考文献67-71
• 攻读学位期间发表的学术论文及获得奖励71-73
• 致谢73

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本文编号：656859