基于混沌同步理论的语音加密技术分析

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1、华北电力大学硕士学位论文第一章引言1.1加密技术及其发展在信息化迅速发展的今天，IP电话以低成本低收费成为新宠，以IP电话为主的语音通信广泛应用于国防、经济、文化生活及科学研究等领域【’一3]。用户在对电话网提出高质量、多功能的要求之外，也越来越重视通信的自动保密和信息的安全传输，如何进行保密通信，有效防止攻击者的窃密就显得尤为重要[’]。随着国内外混沌保密通信研究的不断开展，各种加密解密技术也不断得到应用。1.1密码学概述密码学是研究通信安全的科学，是保护信息在信道传递过程中不被窃取、解读和利用的方法。密码学有两个相互对立

2、的分支:密码编码学(Cr冲tography)和密码分析学(CryPtanalysis)。前者研究把信息变换为没有密钥不能解读或很难解读密文的方法，其任务是构造具有高强度密码的算法，满足对消息加密或认证的要求;后者是研究分析破译密码的方法，其任务是破译密码或伪造认证密码，获取机密信息。现代密码学已经发展成为集代数、数论、信息论、概率论等理论于一体，并与通信、计算机网络和微电子技术紧密结合的一种综合性学科[5]。在密码学中，需要变换的原消息称为明文(Plain)，经过变换的明文消息称为密文(Cipher)，完成变换的过程称为加密

3、(Encryption)，其逆过程(由密文恢复明文的过程)称为解密(DecryPtion)，对明文加密时所采用的一组规则称为加密算法(EncryptinnAlgorithm)，对密文解密时所采用的一组规则称为解密算法(DecryPtionAlgorithm)o加密和解密通常在密钥的控制下进行，有加密密钥和解密密钥之分。传统密码体制所用的加密密钥和解密密钥相同，称为单钥或对称密码体制;在Diffe和Hellman提出的新体制中l6]，加密密钥与解密密钥不同，称为双钥或非对称密码体制。经典密码学一般将密码分成分组密码(Bloek

4、eipher)和流密码(Streameipher)。分组密码将明文消息编码后表示的数字(0和1)序列xl，凡，…划分成长度为m的组x=俩丙，二，x，n)，各组分别在密钥k二伏禹，…夕的控制下变换成输出数字序列夕=行:，少2，…入)。流密码是指直接用密钥序列k=(k.，kZ，…对原始明文消息编码，获得密文序列。目前人们将密码理论与技术分成两大类:一类是基于数学的密码理论与技术，包括公钥密码、分组密码、流密码、认证码、数字签名、Hash函数、身份识别、密钥管理、PKI技术、VPN技术等;另一类是非数学的密码理论与技术，包括量子密

5、码、信息隐藏、基于生物特征的识别理论与技术等[7]。华北电力大学硕士学位论文在密码分析学中，对密码的攻击主要分为下面几种:(l)唯密文攻击(Ciphertext一onlyAttaek):密码分析者仅仅掌握若干密文，即己知密文C=百*(m，)，i=一，2，…l，推出明文m，，mZ，…m，，或从C，+，=瓦(m，+，)推出m，+，。(2)己知明文攻击(心ow一plaintextAttaek):密码分析者不仅掌握若干密文，还知道对应的明文本身，密码分析者利用它来推出加密用的密钥或加密算法，即已知密文q==百*(m，)，i=l，2，

6、…l推出明文m，，mZ，…m，，或从C+，=E*(m‘+，)推出m，+，。(3)选择明文攻击(Chosen一plaintextAttack):密码分析者不仅获得若干密文及相应的明文，而且掌握的明文还可以挑选。因为明文是经过选择的，所以提供了更多可供破译的信息，攻击力更强。密码分析者据此来推出加密的密钥或加密算法，或由用同一加密算法及密钥的新密文推出对应的明文。(4)选择密文攻击(Chosen一CipherAttack):密码分析者选择一些密文，而密码系统将其解密为明文，并送回给密码分析者，密码分析者据此进行攻击。1.1.2混

7、沌加密技术概述混沌系统的复杂伪随机性、对初值极端敏感性，理论上认为非常适合加密[8，9]。近年来，随着人们对混沌理论认识的逐步深入，混沌理论的应用越来越受到人们的关注。目前，混沌加密技术大致可以分为三大类:第一类是直接利用混沌进行加密通信;第二类是利用混沌同步进行保密通信;第三类是应用混沌数学编码的异步通信。其中第二类技术在国际上研究最早最多、进展较快。在直接利用混沌进行加密的系统中，主要是把混沌系统作为密钥流发生器，利用它的良好伪随机性产生看似“一次一密”的密钥流。目前，已经有很多人提出了多种不同的混沌加密算法，并将其应用

8、到图像加密、声音加密等很多方面。例如文献【81提出利用简单的一维混沌方程能够产生满足加密要求的伪随机序列;文献〔9]利用传统的混沌同步方案实现了数字信号的保密通信;文献【101提出了一种基于混沌迭代系统的对称加密方案;文献〔川提出了两种同步序列密码方法，其加密和解密是一个复合离散混沌系统的