专利名称：一种对语音和传真信号进行保密的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术、信息安全技术和电子技术领域。具体涉及通信中的信号调制解调技术，信息交换技术；信息安全技术中的密钥和明钥及保密算法的技术；电子技术领域的数字信号处理技术。更具体的说，涉及一种对语音和传真信号进行保密方法及设备。
为实现对通过普通电信网的语音和传真进行加密，现有技术如(86108509)需要ISDN支持而且对交换机和话机有特殊要求，成本较高不利于推广。已有专利(86209022)是将语音通过模拟方式加密，加密后的信号不适于在程控数字交换机间传输，而且抗干扰能力差，加密算法简单且变化少，经过穷举很容易破译。专利(92112117)也是模拟方式加密，通话双方需商定密钥，通过异或方式的加密也很容易被破解，加密后的信息如果通过程控交换机的PCM采样后还可能因为存在失真而丢失信息。专利(92238604)和(92234580)原理相同，也是模拟方式加密，依然存在着容易破译和容易丢失信息的问题。上述各专利均无法对传真进行加密。
随着社会经济的发展，人们之间的沟通越来越多，所以需要保密的内容也越来越多，如何让每个人均能以低廉的投入而拥有属于自己的高可靠性的保密通讯手段就成了信息社会一个重要问题。大型数字加密系统体积大、造价高、无法家用；模拟加密系统信息丢失严重、易解密。本发明的目的在于用低廉的成本实现对通过普通电话网的语音和传真信号进行高可靠性的保密。
本发明的实现是基于这样的思路在主被叫的电话终端(普通话机或传真机)与电话进线之间，分别串入一个保密设备，由这两个设备实现对语音和传真信号的加密和解密，这两个设备的加入对原有系统完全透明以避免由此引起的不便。
享有此功能的每个用户均拥有一张个人集成电路卡，发送保密设备从集成电路卡中读出密钥。当主被叫用户接通时(被叫摘机)，被叫方的保密设备先通过主被叫间已建立的信道发送一个随机数到主叫方保密设备(如果被叫摘机后没有在规定时间内回送该随机数，则认为被叫方没有保密设备或保密设备没有工作，这时主叫方旁路掉加密电路而直接将主叫的输出连至被叫)，主叫保密设备将该随机数通过运算后的结果作为保密算法选择子启动某种预置的加密算法对后续的步骤进行加密；被叫方亦同时启动同该加密算法对应的解密算法而对后续的步骤进行解密。算法确定后，主叫方首先检测该次通话的类型，如发现是普通话音业务，则将话音作二/四线变换后作模/数变换和压缩，然后根据从集成电路卡中读出的密钥和前述确定的加密算法将压缩后的数字信号进行加密，最后将加密后的话音(数据流)进行数/模变换(即进行调制)为适合在普通电话线路上传递的模拟信号并由四/二线转换电路将该信号送至电话交换机；被叫方也有一个同主叫方相同的集成电路卡和保密装置，其工作原理同主叫方相同，解密过程是加密的逆过程。如果发现是传真业务，为了避免两次模数变换对传真质量造成的影响，首先对传真开始时的握手信号不加任何处理发送到对方(同时也将对方回馈的握手信号发送给主叫方)，待握手完毕后，双方的保密设备也将通讯波特率固定在传真速率上以免缓冲器欠载或过载，这时发送保密设备将主叫发来的传真数据解调为数字信号并压缩、加密传送到对方；对方保密设备将加密后的信息解密解压后以最开始确定的波特率将原始传真数据发送到被叫传真机。因为用户可以自由切换语音和传真，所以该设备还要提供传真检测电路，以便及时通知对方切换传真和语音处理模块。
为了进一步增强系统的保密性，用户的密钥可以自行修改。在保密装置上有双音多频解码装置，用户通过在电话机上输入特定的按键组合就可以输入新的密钥(主叫被叫方的密钥要同步修改系统才能正常工作)。集成电路卡上同时还保存着用户的系统修改密码，每次修改密钥时均需要该密码，只有该密码输入正确了，修改的密钥才有效。当然，用户也可以通过电话机的按键组合来修改系统修改密码。
下面结合附图和实施例，进一步说明本发明的目的，特点和效果。
附图中
图1是本发明的软件模块构成示意图。
图2是本发明的硬件模块构成示意图。
图3是本发明发送方的工作流程图。
图4是本发明接收方的工作流程图。
图1中的实现代表控制流向，虚线代表信号/数据流向。传真检测模块用来判别本次呼叫的性质，对于传真要调用特别的处理程序，其检测原理主要是判别线路上传递的信号的频率及变化。双音多频解码模块用来接收用户通过话机发送过来的系统设置信息。集成电路卡接口控制模块用来控制集成电路卡接口电路完成对用户卡片的读写。总控模块是系统的控制中枢，它用来协调整个系统的运作。话机接口控制模块用来向总控模块提供摘挂机信号。Z接口控制模块的功能是模拟摘挂机。A/D，D/A转换控制模块是系统的关键部分，因为本发明的核心是数字的而传统电话是模拟的，它充当了模拟和数字间的桥梁。数字压缩解压模块和数字加密解密模块均固化在数字信号处理芯片(DSP)中，压缩方法可以很灵活，熵编码或信元编码均可以，压缩比可以依据线路情况灵活调整；加密解密模块由若干个加密解密算法模块构成，提供稳定可靠的加密解密输出。调制解调器控制模块在总控模块的控制下控制相应的电路完成数字信号的调制解调。
由图2可见本发明的硬件电路并不多，主要是因为现代电子技术的发展使得图1中的大部分功能均可在数字信号处理(DSP)电路中完成，这块DSP同时还能够作为系统的中央处理控制电路(相当于CPU)。A/D、D/A转换电路完成了模拟和数字信号的相互变换。话机接口完成二四线变换并提供话机需要的各种电气信号。Z接口电路完成四二线变换并向交换机提供摘挂机信号。集成电路卡接口电路可以读写用户卡内的信息。调制解调电路按照标准方法对数字信号进行调制解调。
图3和图4描述了本发明的发送端和接收端的工作方法。
发送方工作步骤1.主叫拨通被叫号码，被叫摘机。双方设备开始确定通讯速率。如果规定时间内没有收到握手，则直接将话机接口和Z接口相连，否则，以所确定的速率收取加密随机字，并读取集成电路卡上的用户密钥。将随机数运算后通知加密器选择特定加密算法。
2.双方通话后，判断是否为传真，如果是传真，待握手完毕后先启动传真解调电路解调出原始数据，然后对该数据进行压缩，并用用户密钥加密；如果是普通通话，则要对话音采样做A\D变换获得量化的数字话音，然后根据当前的线路状况采取适当的压缩算法，随后对压缩后的数据作加密处理。
3.经过压缩和加密后的通话内容被送到调制器加工为适合在电信网传输的模拟信号传输到对方。
4.以上2-3的过程不断重复进行直至一方用户挂机。
接收方工作步骤
1.被叫话机振铃后被叫摘机，被叫保密设备同主叫保密设备协商传输速率，成功后产生本次通话的随机数。将随机数运算后通知解密器选择特定解密算法。
2.检测通话性质，如果为传真，则先将传真握手旁路给被叫侧传真机，待数据到来后，通过解调器解调出密文，然后对密文进行解密解压缩还原为原始传真数据，该数据送至传真调制器调制。如果为通话，则将解调后的密文经解密解压缩获得原始数字话音，然后送至D\A变换器。
3.2输出的模拟信号再经话机接口电路送到被叫方的话机或传真机。
4.以上2-3的过程不断重复直到一方挂机。
权利要求
1.一种对语音和传真信号进行保密的方法，其特征在于包括以下步骤每次用户使用时，发送和接收保密设备均使用不同的方法对信息加密；发送方首先将主叫发送的模拟信息进行数字化，然后对数字信息进行压缩、加密并调制成适合在电话线上传输的模拟信号发送出去；接收方将模拟信号解调为数字信号后解密解压缩并将数字信号还原为语音信号送给接收方的话机或者传真机。
2.权利要求1所述的对语音和传真信号进行保密方法，其特征在于每次用户使用时，发送和接收保密设备均使用不同的方法对信息加密的步骤包含以下步骤被叫方保密设备每次通话时生成一个随机数并发送给主叫方的步骤主叫被叫方将该数字通过特定算法运算后选择一种加密算法的步骤。
3.权利要求1所述的对语音和传真信号进行保密的方法，其特征在于所述发送方首先将主叫发送的模拟信息进行数字化，然后对数字信息进行压缩、加密并调制成适合在电话线上传输的模拟信号发送出去的步骤包含以下步骤发送保密设备对话机传来的模拟信号进行数字化的步骤；发送保密设备对上述数字信号进行压缩的步骤；发送保密设备从特制的集成电路卡中读入的密钥步骤；发送保密设备对压缩后的数字信号用上述密钥和2中的加密算法进行加密的步骤；发送保密设备对上述加密后的数字信号调制成适合在电话线上传输的模拟信号的步骤；发送保密设备将上述模拟信号发送到电话交换机的步骤。
4.权利要求1所述的对语音和传真信号进行保密的方法，其特征在于所述接收方将模拟信号解调为数字信号后解密解压缩并将数字信号还原为语音信号送给接收方的话机或者传真机的步骤包含以下步骤接收保密设备对线路传来的模拟信号解调为数字信号的步骤；接收保密设备从特制的集成电路卡中读入的密钥步骤。接收保密设备上述数字信号用上述密钥和2中的解密算法进行解密的步骤；接收保密设备对上述数字信号进行解压缩的步骤；接收保密设备将解压缩后的数字信号还原为模拟语音或传真信号发送给被叫终端的步骤；
5.一种对语音和传真信号进行保密的设备，其特征在于它把主叫用户产生的语音和传真信号数字化后压缩加密并再调制成模拟信号通过电话网传送给接收保密设备，接收保密设备将信号解调后解密解压再转换为原始的语音和传真信号并发送给被叫方原有的电话终端设备。
6.根据权利要求5所述的一种对语音和传真信号进行保密的设备，其特征在于它可以由用户通过电话机自行设置2中的密钥，自行设置修改该密钥的密码。
7.根据权利要求5所述的一种对语音和传真信号进行保密的设备，其特征在于它内置有一种或多种加密算法和对应的解密算法供实际工作时使用。
8.根据权利要求5所述的一种对语音和传真信号进行保密的设备，其特征在于主被叫双方间传递的是经过调制后的数字信号，该信号可在目前的所有普通电话线路上可靠传输。
全文摘要
本发明公开了一种对话音和传真信号进行保密的方法及设备,属于通信和保密领域,其特征在于它把主叫话机产生的话音和传真信号通过发送保密设备量化后经密钥、特定算法有效加密并调制成特殊信号后通过电话网传送给接收保密设备,接收方将该信号解调解密后转为原始信号送给最终用户。实施本发明的方法及设备,有很大的可靠性和很大的灵活性,以较低成本实现在普通电话网上对敏感信息的加密。
文档编号H04K1/00GK1352499SQ0013321
公开日2002年6月5日 申请日期2000年11月13日 优先权日2000年11月13日
发明者田海霞, 杨艳 申请人:田海霞