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1、一种混合混沌语音加密系统摘要：利用Devaney馄沌理论，设计了一个S合混沌映射的加密函数，并几证明算法的迹对有限小数的初始位非周期。我们随P基于此设计了加密算法，实现了对语音文件的加密。随f设定仿真实验。本文实现了密钥敏感性分析、统计分析、对密文和明文的相关分析。实验结果农明该系统加密性能良好，A有巨大的密钥空间。M时它具有良好的甭崩效应，有效抵抗穷举和统计分析。关键字复合浞沌、语音编码、语音加密、密钥分析1、介绍随着社会发展，语音通信需求逐渐变大，语音通信技术随之发展，但是对该技术的攻击越来越严重，所以信息安全吸引了人们的更多注意力。混沌动力学系统已经广泛应用于加密算法。混沌映射的特征包括
2、初始状态敏感性，拓扑传递性和周期点的密度，混沌序列产生的是伪随机序列具有良好的随机性，相关，和复杂性，但结构复杂，难以分析和预测，因此，混沌序列的混沌动力系统产生实现加密可以满足序列加密算法的安全性要求。文献［4］提出了一种复合非线性混沌伪随机数生成算法，然而，由于计算机有限精度，难以避免短周期的影响。因此本文设计了一种改进的可宥效避免短周期的混合混沌系统的伪随机码发生器。并证明了它在理论上是没有周期，并将其应用到语音加密，通过实验，密码文木具有更好的分布特征，它可以存效抵抗统计分析，从而保证Y加密系统的很高安全性。2、混沌的定义和特性目前混沌没有统一的定义，这里介绍Devaney定义：集合V
3、是度量空间，X、丫是V的开子集，F是一个连续映射，V,如果满足一下三个条件，就称f是在V上的混沌。(1)f对初始值敏感。也就是说Vs〉0,对于任意XeV，有S〉0,有自然数n和实数y在x的S领域，d(fn(x)—fn(y))〉e是正确的。(2)f具有拓扑传递性，也就是说VX、YcU,K〉0,有产(％)爪其0(3)f的周期点集T是V的密集。也就是说VxeV，Vs〉0,对于任意VyGT，不等式
4、y-x
5、<£丰富的混沌特性：对参数和初始值的敏感性，遍历性和随机性。3、复合混沌系统设计复合混沌系统设计如卜、^i=/U)=3.999xn(l-x,A(K)=8X：-8.V卜UJ0.5混沌序列在函数/。⑺=
6、8/—8/+1和=之间选择，选择情况由/Wz3,99^1-4决定，混沌序列流｛yn｝作为密码流，该系统比单混沌系统复杂，存更好的随机性。由文献4提山的复合混沌系统-+1-3k.i如下:/o(Jw-i)=.A(K-1)=4yn=尸(凡-1)=设初始值为yQ，一旦因计算机的有限精度出现循环现象。有％，yQ=yAP该混沌序列有周期N,但对于本文的复合混沌系统，即使有7o=外，也很难保证-0.5)和-0.5)具宥相同的符号，如果出现xl+N，使得㈨-0.5)和—0.5)异号，序列就会跳出原始周期轨迹。由于计算机的存限精度，F(x,y)的性能在计算机中的周期性不可避免。然而，由于其复杂的动力学行为，它可
7、以保证即使在计算机有限精度足够大的周期仍然是存在的，它可以有效地抵抗统计分析。4、加密和解密算法描述4.1语音文件加密设计(1)集合S是语言文件的采样点序列，S=^^2^3七是语言间的采样点的伉，且力e[—1,1]，其屮i=1,2,3."，n。(2)对S的编码，得到平铺的序列M=[NxS]，其中[]是舍入符号，N是整数，设N=255,也就是说平铺序列是M=7^7712e[—255,255],i=1,2'...,n(3)设置初始值%。e[0,1],y0e[一1JL作为密钥，混沌序列由F(x，y)迭代产生，同iio以上方式的编码，得到密码序列流p=Pi,P2,…,Pn,Pi=[255*yi]fi=
8、1,2,…，n(4)加密的明文流，㊉叫，得到加密的密文流C=…cn，其中㊉表示异或。4.2解密设计和—样，mi=事实上，解密过程是加密过程的反过程，敁终编码得到解密文件S'=2555、加密性能的仿真结果与分析(1)密钥空间分析该密钥空间是IO14*2*1O14，由于系统密钥是混沌映射的初始值，IL是在-1和1之间的十进制书，精度是1O14,该密钥空间等效于94比特的密钥。密钥空间是如此之大，可以抵抗蛮力攻击的硬件。（2）加密信息的时域和频域分析为了分析时间域和频率域的加密的文件，我们做了相应的MATLAB仿真实验，和原始语音信号是PCM格式的，米样频率是44KHz，米样位数是16比特，比特率是
9、1411kbps,语言文件格式WAV的。分析加密前后录音“Chaos”的时域和频域信息，密钥是=O.3452tyo=0.33129原始语言信号01234567x10加密的语言信兮2’双：12345,67解密的语言信号(4)密钥敏感性分析好的密码系统应该对密钥的变化极其敏感，也就是说密钥的雪崩现象。算法的敏感的初始测试，使用㈨,7。)和(%。名)，解密加密的文件，满足«-％。)=10-11,(%-y
