手機防截聽語音擾頻裝置設(shè)計思路
移動通信網(wǎng)絡(luò)給我們帶來各種方便快捷服務(wù)的同時,也面臨著日趨嚴(yán)重的信息安全問題。以下是yjbys小編為您整理的手機防截聽語音擾頻裝置設(shè)計思路，希望能提供幫助。
摘要:移動通信網(wǎng)絡(luò)在提供方便快捷服務(wù)的同時,也面臨著日趨嚴(yán)重的信息安全問題。為更好地保障移動語音通信和傳輸?shù)陌踩?在不改造用戶手機終端和移動通信網(wǎng)絡(luò)前提下,本文提出了一種基于FPGA技術(shù)的便攜式即插即用語音擾頻防截聽裝置的設(shè)計思路,并就硬件設(shè)計架構(gòu)和語音加解密算法設(shè)計進行了描述,實現(xiàn)了移動智能終端之間的端到端加密。
關(guān)鍵詞:防截聽;語音擾頻;端到端
1引言
隨著移動通信及相關(guān)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展,移動智能終端在政治、軍事、金融、外交等領(lǐng)域均扮演著重要的角色。移動通信網(wǎng)絡(luò)給我們帶來各種方便快捷服務(wù)的同時,也面臨著日趨嚴(yán)重的信息安全問題。尤其“棱鏡”事件后,手機泄密事件頻頻見諸報導(dǎo),各國也更加重視移動設(shè)備數(shù)據(jù)加密、存儲和傳輸?shù)谋O(jiān)管。
目前,移動通信網(wǎng)絡(luò)已指定了諸多安全有效的安全框架和加密機制,但移動通信網(wǎng)絡(luò)的信息加密只是出現(xiàn)在基站和移動終端的無線通信信道這一部分,比如基站和基站之間的信息傳遞就是以明文進行傳輸。因此,研究一種加密效果好、解密語音恢復(fù)度高、通話延遲小的移動智能終端防截聽技術(shù)及設(shè)備很有必要[1]。
2手機防截聽語音擾頻裝置設(shè)計思路
本設(shè)計目標(biāo)即是解決移動通信網(wǎng)絡(luò)的上述缺陷,基于FPGA技術(shù)研制便攜式即插即用語音擾頻裝置,實現(xiàn)端到端的安全加密通信。在不改造用戶移動終端及移動通信網(wǎng)絡(luò)的前提下,本設(shè)計基于硬件的處理手段和芯片化的設(shè)計思想,確定采用信源加密的技術(shù)方案[2]。
便攜式即插即用語音擾頻裝置定位為類似于手機話務(wù)式耳機線控的裝置,其對外接口主要有麥克風(fēng)、耳機接口以及密鑰注入接口,可以將人的聲音轉(zhuǎn)換成不可解釋的模擬噪聲并且將被擾頻的噪聲在不安全的網(wǎng)絡(luò)電話或互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送,只有將其發(fā)送到連接同樣裝置的對端有線電話或者移動電話上,才能還原出發(fā)送端的原始語音信號,并且整個加解密過程使用一次性密鑰,以增強加密效果。
3硬件設(shè)計架構(gòu)
基于FPGA芯片的語音加密硬件系統(tǒng)是一個基于FPGA的最小系統(tǒng),其主要包括FPGA處理器模塊、PROM模塊、電源模塊、A/D模塊以及時鐘模塊,通過所增加的一組標(biāo)準(zhǔn)語音輸入、輸出接口與手機及耳麥連接進行通信[3],其加密硬件模塊框圖如圖1所示。
加密過程:語音首先從標(biāo)準(zhǔn)語音輸入、輸出接口輸入,然后經(jīng)A/D模塊變換后送至FPGA處理器模塊進行加密處理,再經(jīng)A/D模塊變換后從標(biāo)準(zhǔn)語音輸入、輸出接口將加密語音送至手機射頻輸出。解密過程:加密語音經(jīng)手機接收后,從標(biāo)準(zhǔn)語音輸入、輸出接口輸入,首先經(jīng)A/D模塊變換,再經(jīng)FPGA處理器模塊解密處理,最后經(jīng)A/D模塊變換后,從標(biāo)準(zhǔn)語音輸入、輸出接口輸出至耳機。
電源模塊主要用于電源管理,為FPGA、A/D轉(zhuǎn)換器等模塊供電。考慮到長時間待機和尺寸的要求,電池考慮采用900mah的鋰離子電池,充電接口采用通用性強的迷你型USB接口,電壓比較電路用于檢測電池電量,可用于低電告警。時鐘模塊通過分頻為FPGA芯片、A/D轉(zhuǎn)換芯片提供精確定時脈沖。在A/D轉(zhuǎn)換模塊中,考慮采用AD73311模/數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片和AMBE-2000語音壓縮/解壓芯片對輸入的語音信號進行編解碼, 以降低數(shù)字信號的比特率、保證通信質(zhì)量。
FPGA處理器模塊是系統(tǒng)的核心部件,主要由XilinxSPARTEN3E系列的XC3S500E芯片及外圍基本電路組成,用于運行程序完成加密系統(tǒng)的密鑰協(xié)商、語音加解密、系統(tǒng)同步等工作。PROM模塊用于存儲FPGA的程序,配置芯片采用的是XCF04系列 PROM串行配置芯片。硬件接口上需要提供標(biāo)準(zhǔn)插入式3.5mm語音輸入/輸出接口和迷你USB充電接口。
4語音加解密算法設(shè)計
軟件系統(tǒng)一般由密鑰協(xié)商模塊、語音加密模塊和同步算法模塊三個模塊組成,加解密算法模塊是核心的技術(shù)之一[4]。語音加解密須保證加密算法不影響手機聲碼器的正常編碼,為了快速語音加解密,需要設(shè)計出一種安全快速且適用于硬件架構(gòu)的抗RPE-LTP壓縮編碼的語音加解密算法。
本算法主要針對RPE- LTP壓縮編解碼之特性,對語音信號進行一定的變換處理,使之成為不可懂的聲音信號,從而實現(xiàn)語音信號加密;同時,需要保證加密語音信號在通過RPE- LTP編碼器后能夠被對方解碼器恢復(fù),且經(jīng)過解密后成為可懂的原始語音信號,從而完成全部加解密過程。
5結(jié)語
在不改造用戶手機終端和移動通信網(wǎng)絡(luò)前提下,本文提出了一種硬件化、集成化、便攜式的端到端語音加密方案,并對加解密外置裝置進行了設(shè)計,可實現(xiàn)手機端到端語音加密通信,設(shè)備即插即用,解密語音可懂度高,通話延遲小,兼容性、拓展性強,可廣泛應(yīng)用于軍事、政治、外交等領(lǐng)域,為涉密通信業(yè)務(wù)提供安全保障,具有巨大的商業(yè)和現(xiàn)實應(yīng)用價值。
參考文獻
[1]金堃.移動通信網(wǎng)中的端到端語音加密技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)碩士論文,2012.
[2]楊于村.基于公眾移動通信網(wǎng)的端到端加密語音傳輸技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)博士論文,2009.
[3]王經(jīng)星,孔維祥等.面向移動通信網(wǎng)絡(luò)的語音安全傳輸系統(tǒng)[J].技術(shù)研究,2013,2.
[4]佟銘,楊立波,槐宇超.基于AES加密算法的語音加密通信的實現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2013,1.
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