1.2 信息隱藏方案
有人提出了基于G.729 語音質(zhì)量控制的信息隱藏算法,但缺乏可操作性。其一,秘密信息提取需要原始非含密語音,不能在隨意談話中嵌入;其二,算法增加了計算復(fù)雜度,G.729 算法本身較復(fù)雜,對CPU 要求較高,再增加計算復(fù)雜度使得語音延遲明顯。由此兩點說明文獻(xiàn)算法不具有實用性。
本系統(tǒng)克服的缺點,不改變G.729 壓縮算法,直接分析壓縮比特流特征,找出最佳比特嵌入位。
1.2.1 嵌入算法流程
嵌入算法流程如下:
第一步:秘密文件加密預(yù)處理。采用秘密信息文件加解密技術(shù)提高整個系統(tǒng)的安全性。文件加密本身可以保護(hù)信息安全,但是單純的加密造成的亂碼文件會引起攻擊者的注意而去特意破譯,降低了信息的安全性。
單純的比特替換或LSB隱藏算法使得隱藏分析者較容易分析出隱藏內(nèi)容。把秘密信息文件先加密再隱藏,不但多了一層加密提高了安全性,同時因為加密信息的隨機不規(guī)律性,加大了隱藏分析的困難,隱蔽性和安全性同時得到提高。
本系統(tǒng)采用經(jīng)典的DES算法對秘密信息文件進(jìn)行加密,接收端用戶只有擁有合法正確的密鑰才能解密恢復(fù)信息。
第二步:嵌入比特位選擇。首先進(jìn)行比特位訓(xùn)練測試。選擇多段標(biāo)準(zhǔn)語音進(jìn)行G.729壓縮,分別在每一幀修改每個參數(shù)的比特位保存。把保存的各個壓縮語音分別與標(biāo)準(zhǔn)語音進(jìn)行比較,得出不同比特位的失真度。
找出失真最小的5 個比特位。經(jīng)測試參數(shù)C1,C2,P1,P2和CB2的最低位修改對語音失真最小。
在C1,C2,P1,P2 和CB2 這5 個參數(shù)的最低位中隨機選擇2~3位進(jìn)行比特替換,隨機嵌入同時增加了信息的安全性。接收方知道隨機規(guī)律進(jìn)行對應(yīng)位提取,嵌入的隨機位作為密鑰保存。
第三步:信息比特流格式打包嵌入,方便接收方智能接收保存。
1.2.2 信息提取算法
算法提取是嵌入的逆過程,整個提取過程不需要參考原始載體語音,在閑聊通話過程中邊通話邊提取。
第一步:根據(jù)接收到的語音壓縮比特流嵌入位比特找到秘密信息開始的同步信號,標(biāo)志秘密信息開始接收。
第二步:根據(jù)密鑰找到信息的嵌入比特位進(jìn)行信息接收,并進(jìn)行比特到字節(jié)轉(zhuǎn)換,獲取完整的秘密文件。
第三步:利用解密密鑰對秘密文件解密獲得秘密信息的明文。
1.3 系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)能夠隱藏傳輸文本、語音和圖像等各種類型的數(shù)據(jù)。主要包括通信模塊、語音處理模塊、文件加密模塊、文本編輯模塊和信息隱藏模塊五部分。通信模塊完成IP 連接,網(wǎng)絡(luò)語音通信等功能。語音處理模塊完成秘密語音的錄制、播放等功能。文件加密模塊可對各種文件進(jìn)行DES加解密處理,通信雙方需要有一致的密鑰。文本編輯模塊輸入和顯示秘密文本。因受隱藏容量限制,秘密文件盡量是文本格式。信息隱藏模塊完成秘密信息在壓縮語音流中的嵌入與提取。具體系統(tǒng)實現(xiàn)軟件界面如圖3所示。
2 性能測試
2.1 隱蔽性評估
使用本系統(tǒng)自帶的音頻播放功能,得到了一組原始壓縮語音和含密語音的波形,對比兩者波形(見圖4),可以看到原始語音樣本和含密語音樣本波形沒有明顯差別。聽覺上感知也沒有明顯失真,從而說明隱藏算法具有很高的隱蔽性。
2.2 網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力測試
選擇幾類網(wǎng)絡(luò)并在三個有代表性的時段,進(jìn)行10次連通測試,觀察通話效果。具體測試結(jié)果見表2.由結(jié)果看出系統(tǒng)在各個網(wǎng)絡(luò)的連通率較高,能夠適應(yīng)大部分網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
3 結(jié)語
本文提出了一種基于G.729壓縮語音流隱蔽通信系統(tǒng)設(shè)計方案。該方案利用在G.729壓縮語音流中嵌入秘密信息的信息隱藏算法,并在此算法基礎(chǔ)上設(shè)計出IP網(wǎng)絡(luò)語音隱蔽通信系統(tǒng)。本系統(tǒng)提出的窄帶語音隱藏技術(shù),克服了常規(guī)掩護(hù)語音媒體數(shù)據(jù)量大,不適合窄帶傳輸,尤其在網(wǎng)絡(luò)上傳輸此類格式的語音容易遭到攻擊者懷疑的缺點?;诘捅忍亓餮谧o(hù)語音(G.729)的隱藏算法,使得隱藏系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境更加廣泛。
通過測試表明,該方案中所設(shè)計的通信系統(tǒng)采用智能嵌入位選擇算法,克服壓縮語音流的冗余信息極少,比特改變會造成語音失真明顯的缺點,獲得良好的隱蔽性和較高的秘密信息傳輸速度,使其能夠在普通的中低速IP網(wǎng)絡(luò)中通過網(wǎng)絡(luò)語音通話,進(jìn)行隱蔽通信,提高秘密信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>
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