基于声纹和语音识别技术的加密与解密系统及方法与流程

本发明涉及对电子设备中的文件加密与解密的技术领域，尤其涉及一种基于声纹和语音识别技术的加密与解密系统及方法。

背景技术：

目前，人们工作、生活中的大量重要信息普遍以电子文件的形式存放于个人电子设备中，尤其是个人手机内；在移动智能终端飞速发展的今天，智能手机已经成为人们生活和工作必不可缺的一部分，智能终端也越来越受消费者的青睐。

在用户享受多功能手机服务的同时，移动设备中的重要数据尤其是个人隐私数据的安全问题成为了困扰人们的难题。据报道，全球移动设备管理(mdm)解决方案主要供应商mformationtechnologies公司日前表示，经调查研究发现，有82％的受访者担心，如果他们的手机丢失或被盗，有人会利用存储在他们手机中的信息进行欺诈。同时，有90％的受访者担心手机遗失后会丢失自己的个人资料，也有72％的人承认存储在自己手机中的个人信息非常重要、难以取代。甚至有40％的人表示，手机丢了比钱包丢了更可怕。正是由于手机用户携带手机从事各种不同的的社会活动，手机内存储着大量的重要信息和数据，手机丢失对用户来说不啻为一场灾难。以上信息充分暴露出人们对于数据安全问题的担心。但现有技术中，针对智能手机还没有找到一种真正行之有效并安全可靠的办法来保护个人的私密信息和重要商业机密。

本发明将生物特征与密码学结合，提出了一种基于声纹和语音识别技术的加密与解密系统及方法，实现了通过声纹识别和语音识别，同时综合使用多种加密算法，生产综合密钥对电子文件进行加密保护，且在对电子文件进行解密时，也需通过声纹识别和语音识别，同时综合多种加密算法对应的解密算法，生产综合密钥才能解密电子文件，保证了个人的私密信息及数据的安全。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于一种基于声纹和语音识别技术的加密与解密系统，用于对电子设备中的文件进行加密或解密管理，所述加密与解密系统至少包括：

操作界面、预警模块、语音录入模块、声纹识别模块、语音识别模块、加密解密模块、存储模块；所述操作界面与所述预警模块电连接；所述语音录入模块与所述操作界面电连接，所述声纹识别模块分别与所述预警模块、所述语音录入模块电连接，所述语音识别模块分别与所述语音录入模块、所述操作界面电连接，所述加密解密模块分别与所述声纹识别模块、所述语音识别模块电连接，所述存储模块分别与所述加密解密模块、所述声纹识别模块、所述预警模块及所述操作界面电连接；

所述操作界面作为所述加密与解密系统与用户间信息传递渠道，所述存储模块用于保存信息，所述信息包含用户声纹特征码，所述语音录入模块用于录入用户语音信息及声纹信息，所述声纹识别模块用于识别并提取所述声纹信息中声纹特征码，及将所述声纹特征码与所述存储模块中用户声纹特征码进行匹配校验，所述语音识别模块用于提取所述语音信息中语音内容及将所述语音内容与用户在所述操作界面内输入的文本内容进行比对校验，所述预警模块用于核对当前用户连续校验失败次数，及启动系统预警流程。

进一步的，所述系统预警流程为所述预警模块锁定所述加密与解密系统n1分钟，锁定期间，用户不能对所述加密与解密系统进行任何操作，其中，n1为大于0的实数。

进一步的，所述电子设备至少包含手机、平板电脑。

同时，针对上述的一种基于声纹和语音识别技术的加密与解密系统，本发明还提供了一种基于声纹和语音识别技术的加密与解密方法，包含了上述基于声纹和语音识别技术的加密与解密系统，其中：

所述加密与解密系统至少包含：

操作界面、预警模块、语音录入模块、声纹识别模块、语音识别模块、加密解密模块、存储模块；所述操作界面与所述预警模块电连接；所述语音录入模块与所述操作界面电连接，所述声纹识别模块分别与所述预警模块、所述语音录入模块电连接，所述语音识别模块分别与所述语音录入模块、所述操作界面电连接，所述加密解密模块分别与所述声纹识别模块、所述语音识别模块电连接，所述存储模块分别与所述加密解密模块、所述声纹识别模块、所述预警模块及所述操作界面电连接；

所述操作界面为系统与用户间信息传递渠道，所述存储模块用于保存信息，所述信息包含用户声纹特征码，所述语音录入模块用于采集用户语音信息及声纹信息，所述声纹识别模块用于识别并提取所述声纹信息中声纹特征码，及将所述声纹特征码与所述存储模块中用户声纹特征码进行匹配校验，所述语音识别模块用于提取所述语音信息中语音内容及将所述语音内容与用户在所述操作界面内输入的文本内容进行比对校验，所述预警模块用于核对当前用户连续校验失败次数，及启动系统预警流程，所述加密解密模块用于对文件进行加密或解密；

所述加密与解密方法包含声纹验证登陆流程、文件加密流程及文件解密流程，用户只有经过所述声纹验证登陆流程后才能进入所述文件加密流程、所述文件解密流程，所述声纹验证登陆流程具体方法步骤如下：

a101.用户进入所述加密与解密系统并选择进入声纹录入步骤a102或声纹登陆步骤a103，并根据所述操作界面的提示录入语音，所述语音录入模块采集用户声纹信息；

a102.所述声纹识别模块提取所述声纹信息中的声纹特征码并保存在所述存储模块中，同时为该用户建立对应账户用于保存该用户信息；

a103.所述声纹识别模块提取所述声纹信息中的声纹特征码，并与所述存储模块中存储的用户声纹特征码进行匹配校验，若声纹校验失败，则进入步骤a104，若声纹校验成功，则本次声纹登陆成功，用户可对其账户内文件进行其他操作；

a104.所述预警模块判断该用户是否已连续声纹验证失败n1次，若未超过n1次，则返回所述步骤a101，否则，则进入系统预警流程；

所述文件加密流程包含声纹密码生成流程及加密文件流程，所述声纹密码生成流程具体方法步骤如下：

b101.用户根据提示录入语音，所述语音录入模块采集用户语音信息及声纹信息，所述声纹识别模块提取所述声纹信息中的声纹特征码，并与所述存储模块中存储的该登陆用户声纹特征码进行匹配校验；

b102.若声纹校验失败则进入步骤b103，否则，则进入步骤b104；

b103.所述预警模块判断该用户是否已连续声纹验证失败n2次，若未超过n2次，则返回所述步骤b101，否则，则进入所述系统预警流程；

b104.用户在所述操作界面的输入框内输入所述语音的文本内容，同时所述语音识别模块识别并输出所述语音信息中的语音内容；

b105.所述语音识别模块将所述语音内容与用户输入的文本内容进行比对判定两者内容是否一致，若内容一致则进入步骤b106，否则，则返回所述步骤b101；

b106.所述加密解密模块将所述声纹特征码与所述语音内容组合成声纹密码并保存；

所述加密文件流程具体方法步骤如下：

b201.用户选择需要被加密的文件，同时为该文件设置对应的所述声纹密码并选择一个加密算法；

b202.所述加密解密单元根据用户设置的所述声纹密码及所述加密算法生成加密密钥，并使用所述加密密钥对该文件进行分段加密；

所述文件解密流程具体方法步骤如下：

c101.用户选择需要被解密的已加密文件，并根据密码提示信息录入语音，所述语音录入模块采集用户语音信息及声纹信息；

c102.所述语音识别模块识别并输出所述语音信息中的语音内容，同时所述声纹识别模块提取所述声纹信息中的声纹特征码，并与所述存储模块中存储的用户声纹特征码进行匹配校验，若声纹校验成功，则进入步骤c104，否则，则进入步骤c103；

c103.所述预警模块判断该用户是否已连续声纹验证失败n3次，若未超过n3次，则返回所述步骤c101，否则，则进入所述系统预警流程；

c104.所述加密解密模块将所述声纹特征码与所述语音内容组合成解密密码；

c105.所述加密解密单元读取该文件加密时使用的加密算法，并自动选择对应的解密算法，且根据所述解密密码及所述解密算法生产解密密钥，并使用所述解密密钥对该文件进行解密；

其中，n1、n2、n3均为正整数。

进一步的，所述系统预警流程为所述预警模块锁定所述加密与解密系统n1分钟，锁定期间，用户不能对所述加密与解密系统进行任何操作；所述步骤a101中，若用户选择进入所述声纹录入步骤a102，则需根据所述提示录入所述语音n4次；所述步骤b101中录入的所述语音为一段不低于n2秒且不超过n3秒的语音，其中，n1、n2、n3为大于0的实数，n4为正整数。

进一步的，所述步骤a102具体为：

a102-1.所述声纹识别模块将提取的所述声纹特征码与所述存储模块中存储的所述用户声纹特征码进行比对校验，判断是否已存在声纹特征码的用户，若校验结果为所述用户已存在，则进入步骤a102-2，否则进入步骤a102-3；

a102-2.在所述操作界面显示提示信息，并判定该用户已声纹登陆成功；

a102-3.保存所述声纹识别模块提取的所述声纹特征码，同时为该用户建立对应账户用于保存该用户信息。

进一步的，所述步骤b201中用户设置所述声纹密码时，可选择新增一个所述声纹密码，此时则进入所述声纹密码生成流程，也可选择直接使用所述存储模块中存储的所述声纹密码。

进一步的，所述声纹密码生成流程中还包含步骤b107：所述加密解密单元为所述声纹密码设置识别名；其中，所述识别名即所述步骤c101中所述密码提示信息；所述加密文件流程中还包含步骤b203：所述加密解密单元在所述文件的头部标签中加入所使用的所述加密算法对应的加密算法标识。

进一步的，所述文件解密流程中还包含步骤c106：所述加密解密单元清除所述文件的所述头部标签中的所述加密算法标识。

进一步的，所述步骤b201中所述加密算法至少包括des加密算法，aes加密算法，rsa加密算法，ecc加密算法。

本发明较现有技术相比，具有的优点及有益效果为：

本发明是将生物特征与密码学结合，提出了一种基于声纹和语音识别技术的加密与解密系统及方法，实现了通过声纹识别和语音识别，同时综合使用多种加密算法，生成综合密钥对电子文件进行加密保护，且在对电子文件进行解密时，也需通过声纹识别和语音识别，同时综合多种加密算法对应的解密算法，生成综合密钥才能解密电子文件，保证了个人的私密信息及数据的安全。

附图说明

图1为本发明所述的基于声纹和语音识别技术的加密与解密方法示意图；

图2为本发明所述的基于声纹和语音识别技术的加密与解密系统示意图；

图3为本发明实施例中所述的声纹验证登陆流程示意图；

图4为本发明实施例中所述的文件加密流程示意图；

图5为本发明实施例中所述文件解密流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：

实施例

如图1及图2所示，一种基于声纹和语音识别技术的加密与解密方法，主要以一个基于声纹和语音识别技术的加密与解密系统的形式加载于电子设备中，用以保护电子设备中用户的电子文档的信息安全，该加密与解密系统包含：

操作界面、预警模块、语音录入模块、声纹识别模块、语音识别模块、加密解密模块、存储模块；操作界面与预警模块电连接；语音录入模块与操作界面电连接，声纹识别模块分别与预警模块、语音录入模块电连接，语音识别模块分别与语音录入模块、操作界面电连接，加密解密模块分别与声纹识别模块、语音识别模块电连接，存储模块分别与加密解密模块、声纹识别模块、预警模块及操作界面电连接。

操作界面为该系统与用户间信息传递渠道，可显示相关提示信息指示用户进行相关操作，也可将用户的操作传回系统；存储模块主要用于保存信息，且其内部为各用户设有专门的账户用于存储该账户对应用户的相关身份信息及文件信息，同时还设有系统文件存储盘，用于存储系统文件；语音录入模块用于采集用户语音信息及声纹信息，在用户根据操作界面操作提示向电子设备录入语音后，语音录入模块则根据系统需要提取该语音中的声纹信息及语音信息；声纹识别模块用于识别并提取声纹信息中声纹特征码，并将该声纹特征码与存储模块中用户声纹特征码进行匹配校验，从而判断当前用户是否为已注册的系统用户；语音识别模块用于提取语音信息中语音内容，且可将语音内容与用户在操作界面内输入的文本内容进行比对校验，从而判断该用户录入的语音与其输入的文本内容是否一致；预警模块用于核对当前用户连续声纹校验失败次数，若该用户连续声纹校验失败达到一定次数，一般设定为3次，则判定当前用户可能非系统用户，对系统文件存在安全隐患，故将启动系统预警流程，即将系统内所有程序锁定一段时间，期间，用户不能再对系统进行任何操作，锁定时间结束后，便自动返回声纹验证登陆流程，一般该锁定时间设定为1分钟；加密解密模块可将从用户录入的语音中提取出的声纹特征码及语音内容组合成声纹密码，并利用该声纹特征码及用户选择的相应算法组合生成加密密钥，从而对用户选定的文件进行加密，同时，加密解密模块还可根据用户选择的需要解密文件的相关信息，先将用户录入的语音中提取出的声纹特征码及语音内容组合成解密密码，再自动选择对应的解密算法，并根据该解密密码及解密算法生成解密密钥再对文件解密。

如图1及图3所示，当有用户进入本发明所述系统后，首先进入系统的声纹验证登陆流程，即首先在操作界面显示声纹登录及声纹注册两个选项，客户可根据是否注册过声纹信息选择注册或直接登录，系统根据用户选择，判定进入登录程序的用户为非首次使用用户，进入注册程序的用户为首次使用用，并根据具体用户类型进入下一步骤。

若该用户为新用户，则用户在首次使用时，必须通过语音录入模块录入用户的声纹信息，一般是通过手机的麦克风录入语音信息。录入声纹信息时，用户须从操作界面中显示的系统默认提供的短语中选择一个，根据操作界面提示进行操作，并将这个短语用语音叙述5次，一般语音录入模块对用普通话叙述的语音能更好的识别，录入声纹信息结束后，如果提示操作成功，声纹信息已被录入，由声纹识别模块对录入的声纹信息提取出声纹特征码，存储在本地存储模块的安全存储空间中，同时为该用户设立对应账户用于存储该用户的相关信息。

其中，用户选择进入声纹注册程序，声纹识别模块均先对录入的声纹信息提取出声纹特征码进行用户声纹特征码比对，判定当前用户是否为为注册过的新用户，若比对发现存在一致声纹特征码的用户，则在操作界面提示该用户已存在可直接登录的提示信息，若未发现一致声纹特征码的用户，才将提取出的声纹特征码存储在本地存储模块的安全存储空间中，同时为该用户设立对应账户用于存储该用户的相关信息。

若该用户非新用户，则用户每次登录使用时都须进行声纹验证。进行声纹验证时，用户须根据操作界面提示，语音复述操作界面上的短语，进行声纹信息的验证，声纹识别模块对录入的声纹信息提取出声纹特征码，并将其与安全存储空间中的声纹特征码进行比对，如果验证成功，用户可以在应用程序中进行下一步操作，如果验证失败，用户也有机会进行声纹验证，一般可进行3次声纹验证，连续3次都验证失败后则预警模块将锁住应用程序1分钟，期间用户不能在应用程序中进行任何操作。

如图1及图4所示，若用户声纹验证登录成功后选择对文件进行加密操作，则进入系统的文件加密流程，用户需首先选择需要被加密的文件，然后从系统提供的des加密算法，aes加密算法，rsa加密算法，ecc加密算法中选择一个要使用的加密算法并设置声纹加密密码，设置声纹加密密码时，用户可选择直接使用存储在本地安全存储空间中的声纹加密密码，也可选择对该文件新设一个声纹加密密码，若用户选择新设一个声纹加密密码，则需根据操作界面提示进行相关操作，首先用户须录入一段语音，一般设定该语音的时间长度不低于2秒且不超过10秒，然后声纹识别模块提取出声纹特征码，并将其与安全存储空间中的声纹特征码进行比对，若比对发现该声纹特征码与系统中存储的当前登录用户的声纹特征码不一致，则操作界面显示声纹特征码不一致的提示信息，并提示再次录入语音，一般若连续3次均比对得出声纹特征码不一致，则预警模块将系统锁住1分钟，1分钟后自动返回声纹验证登录程序，若声纹特征码比对通过，则操作界面提示用户在输入框内输入所述语音的文本内容，语音识别模块首先对录入的语音进行识别并输出识别的内容，再将输出的结果与用户输入的文本内容进行比对，判定两者内容是否一致，若不一致则显示内容不一致的提示信息并返回提示录入语音的界面，若比对两者内容是一致的，则加密解密模块先将声纹特征码与语音内容组合成声纹密码，优选的为该声纹密码设置识别名，用于在解密该文件时作为密码提示来提示用户其对应的语音内容，再根据用户选择的加密算法与该声纹密码组合生成加密密钥并对该文件进行分段加密，一般该加密密钥为声纹加密密钥或声纹加密密钥对，在对文件加密时则优选使用声纹加密密钥或声纹加密密钥对的公钥对文件进行分段加密。最后，为了便于在解密时能快速识别该文件所使用的加密算法，可在文件的头部标签中加入所使用的加密算法对应的加密算法标识。

如图1及图5所示，若用户声纹验证登录成功后选择对文件进行解密操作，则进入系统的文件解密流程，用户先选择需要被解密的文件，系统根据该文件的加密信息及其所用的声纹密码的识别名，在操作界面为用户显示密码提示信息，用户则根据该提示录入一段对应的语音，声纹识别模块提取出声纹特征码，将其与安全存储空间中的声纹特征码进行比对，若比对发现该声纹特征码与系统中存储的当前登录用户的声纹特征码不一致，则操作界面显示声纹特征码不一致的提示信息，并提示再次录入语音，一般若连续3次均比对得出声纹特征码不一致，则预警模块将系统锁住1分钟，1分钟后自动返回声纹验证登录程序，若声纹特征码比对通过，则语音识别模块同时对录入的语音进行内容识别并输出所识别的内容，然后加密解密模块再将声纹特征码和语音识别出的内容组合成为声纹解密密码，并根据读取该文件的头部标签中的加密算法标识，自动选择解密时应使用的算法，再将声纹解密密码转换为对应算法所需要的密钥长度的声纹解密密钥或声纹解密密钥对，并优选使用声纹解密密钥或声纹解密密钥对的私钥对文件进行解密，同时清除掉文件的头部标签中的加密算法标识。

本发明所述的基于声纹和语音识别技术的加密解密系统及方法通过以上过程，保障了用户个人重要信息和数据的安全，同时减少用户操作步骤，优化了用户体验，且利用声纹识别和语音识别，保证了密钥的安全性及唯一性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。