专利名称：音频信号加/解密装置、系统和方法
技术领域：
本发明涉及网络通信领域，特别涉及一种音频信号加/解密装置、系统和方法。
技术背景随着计算机技术的飞速发展，信息网络已经成为社会发展的重要保证。现在的网络通信 应用越来越多，各种聊天软件(如QQ、 MSN、 Skype等等)应用也越来越广泛，随着网络带 宽的增加及网络应用的深入，网络音频信号通信成为当今最具潜力的网络应用领域。网络音 频信号通信可以将音频信号转换成数据包通过互联网来传输，与传统电话相比，网络音频信 号通信的实现不仅费用低廉，而且具有高清晰的音频信号质量，通话效果甚至比传统的电话 音频信号还要好。作为一种比较经济灵活的通话方式，成本低廉的网络音频信号通信服务广 受欢迎，为越来越多的个人或企业用户所接收并广泛应用。然而，在普通大众及企业享受网络通信带来便利的同时，其安全问题也逐渐浮出水面。 像网络中的其他应用一样，网络音频信号通信中所存在的安全隐患令人堪忧，网络音频信号 通信成为网络攻击者锁定的目标，加上不良网络软件的产生，导致网络通话被监听，或者利 用不良程序如木马程序截获数据信息等，频频引发了网络通话的安全危机。网络私人信息以 及企业机密信息被泄密或遭到监听，给个人和企业带来了不可估量的损失。因此在网络通信 的实际应用中，随时都可能由于信息泄露和泄密而带来严重后果和不良影响。对于以上所提到的不安全问题，业界提出了很多对应此问题的方法，其中通用的方法是 对通信的数据加密，这样即便第三方截获通信数据，由于通信数据被加密，第三方也无法轻 易获取加密通信数据的具体内容，以此来提高通信网络的安全性。信息安全设备是一种带有处理器和存储器的小型硬件设备，它通过计算机的通信接口与 计算机连接。它具有密钥生成、安全存储密钥、预置加密算法等功能。信息安全设备与密钥 相关的运算完全在设备内部运行，且信息安全设备具有抗攻击的特性，安全性极高。信息安 全设备通常通过USB接口与计算机进行连接，简称USB Key。但是在对音频数据加密和解密的过程中，现有的信息安全设备如USBKey不配备音频信 号的输入和输出接口，从而不能方便地对音频信号进行实时的加密或解密。发明内容为了防止网络通信中的音频数据泄漏或被截获，并且针对现有技术中的缺陷，本发明实 施例提供了一种音频信号加/解密装置、系统和方法。本发明实施例提供的音频信号加/解密装置包括音频信号输入模块、音频信号输出模块、 放大模块、转换模块、控制模块、通信模块、加/解密模块和声明模块；所述放大模块与所述音频信号输入模块、所述音频信号输出模块和所述转换模块分别相 连，所述控制模块与所述转换模块、所述通信模块、所述加/解密模块和所述声明模块分别相 连。所述音频信号输入模块，用于输入音频信号；所述音频信号输出模块，用于输出音频信 号；所述放大模块，用于放大接收到的音频信号；所述控制模块，用于实现对音频信号的加/ 解密控制以及对所述声明模块的控制；所述转换模块，用于对接收到的音频信号进行数字量 和模拟量之间的相互转换；所述加/解密模块，用于对接收到的音频信号进行加/解密处理；所 述声明模块用于在所述控制模块控制下声明所述音频信号加/解密装置为USB接口的多媒体 设备；所述通信模块，用于实现所述音频信号加/解密装置与主机之间的连接及通信。所述音频信号输入模块为话筒。所述音频信号输出模块为耳机。所述控制模块为安全设计芯片，包括智能卡芯片。所述转换模块包括A/D转换芯片和D/A转换芯片。所述通信模块为USB接口模块。所述装置还包括开关模块；所述开关模块用于在所述控制模块的控制下开启或者关闭音 频信号加/解密功能。所述开关模块为机械开关、感光器件、声控开关、人体体温感应器、压力感应器、振动 传感器、加速度传感器、磁场感应器或电场感应器。所述转换模块、所述通信模块、所述声明模块和所述加/解密模块中的至少一个模块与所 述控制模块集成在一个控制芯片上。本发明实施例提供的音频信号加/解密系统包括音频信号收发装置、音频信号加/解密装置 和主机；所述音频信号收发装置，与所述音频信号加/解密装置相连，用于接收和发送音频信号； 所述音频信号加/解密装置，与所述主机相连，用于对接收到的音频信号进行加密和解密 处理，并实现与所述主机通信。所述音频信号收发装置包括音频信号输入模块、第一接口模块和音频信号输出模块；所 述音频信号加/解密装置包括第二接口模块、放大模块、转换模块、控制模块、通信模块、加 /解密模块和声明模块；
所述第一接口模块分别与所述音频信号输入模块、所述音频信号输出模块和所述第二接 口模块相连，所述放大模块与所述转换模块和所述第二接口模块相连，所述控制模块分别与 所述转换模块、所述加/解密模块、所述声明模块和所述通信模块相连。
所述音频信号加/解密装置还包括开关模块；所述开关模块用于在所述控制模块的控制下 开启或者关闭音频信号加/解密功能。
所述开关模块为机械开关、感光器件、声控开关、人体体温感应器、压力感应器、振动 传感器、加速度传感器、磁场感应器或电场感应器。
所述第一接口模块，用于传输音频信号；所述音频信号输入模块，用于输入音频信号； 所述音频信号输出模块，用于输出音频信号。
所述音频信号输入模块为话筒。
所述音频信号输出模块为耳机。
所述第二接口模块，用于传输音频信号；所述放大模块，用于放大接收到的音频信号； 所述控制模块，用于实现对音频信号的加/解密控制以及对所述声明模块的控制；所述转换模 块，用于对接收到的音频信号进行数字量和模拟量之间的相互转换；所述加/解密模块，用于 对接收到的音频信号进行加/解密处理；所述声明模块用于在所述控制模块控制下声明所述音 频信号加/解密装置为USB接口的多媒体设备；所述通信模块，用于实现所述音频信号加/解 密装置与所述主机之间的连接及通信。
所述控制模块为安全设计芯片，包括智能卡芯片。
所述转换模块包括A/D转换芯片和D/A转换芯片。
所述通信模块为USB接口模块。
所述转换模块、所述通信模块、所述声明模块和所述加/解密模块中的至少一个模块与所 述控制模块集成在一个控制芯片上。
本发明实施例提供的音频信号加/解密方法包括
步骤A:将第一音频信号加/解密装置和第二音频信号加/解密装置分别与第一主机和第二 主机建立连接，所述第一音频信号加/解密装置和所述第二音频信号加/解密装置分别声明自身 为USB接口的多媒体设备；
步骤B:所述第一音频信号加/解密装置对接收到的音频信号进行加密处理，并传输至所述第一主机；步骤C:所述第一主机通过网络将接收到的经过加密后的音频信号传输至所述第二主机; 步骤D:所述第二主机将接收的经过加密后的音频信号传输至所述第二音频信号加/解密 装置；步骤E:所述第二音频信号加/解密装置对接收的音频信号进行解密处理，并输出解密后 的音频信号。所述步骤B具体包括步骤Bl:所述第一音频信号加/解密装置对接收到的模拟音频信号进行放大； 步骤B2:所述第一音频信号加/解密装置将放大后的模拟音频信号转换为数字音频信号， 并对所述数字音频信号进行加密处理；步骤B3:所述第一音频信号加/解密装置将加密后的数字音频信号传输至所述第一主机。 所述步骤E具体包括步骤E1:所述第二音频信号加/解密装置对接收的数字音频信号进行解密处理，并将解密 后的数字音频信号转换为模拟音频信号；步骤E2:所述第二音频信号加/解密装置对所述模拟音频信号进行放大，并输出放大后的 模拟音频信号。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是通过音频信号加/解密装置完成对音频信号 加/解密功能，实现了网络通信过程中对音频信号进行加密和解密，有效地防止网络通信中的 音频数据泄漏或被截获；本发明实施例提供的系统及方法适用于公共场合，提高了现有技术 中信息安全设备的利用率。
图1是本发明实施例1提供的音频信号加/解密装置的示意图； 图2是本发明实施例2提供的音频信号加/解密装置电路原理图； 图3是本发明实施例3提供的音频信号加/解密系统的示意图； 图4是本发明实施例4提供的音频信号加/解密方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进 一步地详细描述。实施例1:参见图1，本发明实施例提供了一种音频信号加/解密装置，该装置包括音频信号输入 模块IOI、音频信号输出模块102、放大模块103、转换模块104、控制模块105、通信模块 106、加/解密模块107和声明模块108。其中，放大模块103与音频信号输入模块101、音频 信号输出模块102和转换模块104分别相连，控制模块105与转换模块104、通信模块106、 加/解密模块107和声明模块108分别相连。其中，音频信号输入模块101，用于输入音频信号；音频信号输出模块102，用于输出 音频信号；放大模块103,用于放大接收到的音频信号；控制模块105，用于实现对音频信号 的加/解密控制以及对声明模块108的控制；转换模块04，用于对接收到的音频信号进行数 字量和模拟量之间的相互转换；加/解密模块107,用于对接收到的音频信号进行加/解密处理； 声明模块108，用于在控制模块105的控制下声明音频信号加/解密装置为USB接口的多媒 体设备；通信模块106，用于实现音频信号加/解密装置与主机之间的连接及通信。实际应用中，音频信号输入模块101可以是话筒；音频信号输出模块102可以是耳机； 控制模块105可以是安全设计芯片，包括智能卡芯片；转换模块104包括A/D转换芯片和 D/A转换芯片；通信模块106是USB接口模块；转换模块104、通信模块106、加/解密模块 107和声明模块108中的至少一个模块与控制模块105集成在一个控制芯片上。为了提高本发明的方便性，在本实施例提供的音频信号加/解密装置中还可以增加一个开 关模块如一个机械开关，开关模块用于在控制模块105的控制下开启或关闭音频信号加/解密 功能。当机械开关开启时，所有的音频信号被进行加/解密处理，当机械开关关闭时，所有的 音频信号不进行加/解密处理，直接进行音频信号的传输。开关模块还可以是感光器件、声控 开关、人体体温感应器、压力感应器、振动传感器、加速度传感器、磁场感应器或电场感应 器等等。实施例2:图2示出了实施例l提供的音频信号加/解密装置的一种优选电路图，包括话筒、语音放 大及滤波电路、ADS1100芯片、左耳机、右耳机、HT82V737芯片、Z32H256D32U高安全芯 片和USB接口。其中Z32H256D32U高安全芯片分别与ADSllOO、 HT82V737和USB接口 相连，语音放大及滤波电路分别与ADS1100和话筒相连，左/右耳机分别与HT82V737相连。 Z32H256D32U高安全芯片内部集成了 32位RISC核Arca2sc、 CACHE、 MMU、 EEPROM、 FLASH、 RAM、公钥算法引擎、DES/3DES弓l擎、安全检测与防护单元、USB接口、 IS07816 Master、 UART接口、 SPI接口和多路GPIO接口。该芯片实现的主要功能包括片上密钥管理(密钥生成、密钥存储和密钥更新等)；片上签名及身份认证(支持RSA、 ECC等公钥算 法)；专用算法下载执行及高速率数据加/解密(支持DES/3DES算法及各种专用算法)；丰富 的GPIO接口可以实现多种附加应用。ADS1100芯片用于实现将模拟音频信号转换为数字音 频信号。HT82V737芯片用于实现将数字音频信号转换为模拟音频信号，并对该模拟音频信 号进行放大。实际应用中，可以根据图2示出的电路图组成音频信号加/解密装置。当该装置与主机建 立连接时，该装置声明自身为USB接口的多媒体设备，对音频信号进行加/解密处理，其处 理过程包括加密音频信号和解密音频信号两个过程1. 加密音频信号通过话筒输入音频信号；语音放大及滤波电路对音频信号进行放大处 理；放大的音频信号经过ADS1100芯片将模拟音频信号转换为数字音频信号；数字音频信号 经过Z32H256D32U高安全芯片加密后，通过USB接口输出至主机；2. 解密音频信号通过USB接口接收主机发送的数字音频信号；数字音频信号经过 Z32H256D32U高安全芯片进行解密；解密后的数字音频信号经过HT82V737芯片转换为放大 的模拟音频信号，传输至左/右耳机；左/右耳机输出放大的模拟音频信号。实施例3:参见图3，本发明实施例提供了一种音频信号加/解密系统，该系统包括音频信号收发 装置、音频信号加/解密装置和主机。其中，音频信号收发装置，与音频信号加/解密装置相连， 用于接收和发送音频信号；音频信号加/解密装置，与主机相连，用于对接收到的音频信号进 行加密和解密处理，并实现与主机通信。其中，音频信号收发装置包括音频信号输入模块301、第一接口模块302和音频信号输 出模块303;音频信号加/解密装置包括第二接口模块304、放大模块305、转换模块306、 控制模块307、通信模块308、加/解密模块309和声明模块310。第一接口模块302分别与 音频信号输入模块301、音频信号输出模块303和第二接口模块304相连，放大模块305与 转换模块306和第二接口模块304相连，控制模块307分别与转换模块306、加/解密模块309、 声明模块310和通信模块308相连。其中，第一接口模块302，用于传输音频信号；音频信号输入模块301，用于输入音频信 号；音频信号输出模块303，用于输出音频信号；在实际应用中，音频信号输入模块301可 以是话筒，音频信号输出模块303可以是耳机。其中，第二接口模块304，用于传输音频信号；放大模块305，用于放大接收到的音频信 号；控制模块307，用于实现对音频信号的加/解密控制以及对声明模块310的控制；转换模块306，用于对接收到的音频信号进行数字量和模拟量之间的相互转换；加/解密模块309， 用于对接收到的音频信号进行加/解密处理；声明模块310用于在控制模块307的控制下声明 音频信号加/解密装置为USB接口的多媒体设备；通信模块308，用于实现音频信号加/解密 装置与主机之间的连接及通信。在实际应用中，控制模块307可以是安全设计芯片，包括智 能卡芯片；转换模块306包括A/D转换芯片和D/A转换芯片；通信模块308是USB接口模 块；转换模块306、通信模块308、声明模块310和加/解密模块309中的至少一个模块与控 制模块307集成在一个控制芯片上。为了提高本发明的方便性，在本实施例提供的音频信号加/解密系统中的音频信号加/解密 装置中还可以增加一个开关模块如一个机械开关，开关模块用于在控制模块307的控制下开 启或关闭音频信号加/解密功能。当机械开关开启时，所有的音频信号被进行加/解密处理，当 机械开关关闭时，所有的音频信号不进行加/解密处理，直接进行音频信号的传输。开关模块 还可以是感光器件、声控开关、人体体温感应器、压力感应器、振动传感器、加速度传感器、 磁场感应器或电场感应器等等。实施例4:参见图4，本发明实施例还提供了一种音频信号加/解密方法。在本实施例中，用于音频 信号加/解密的装置为第一USB Key和第二USB Key，在第一主机和第二主机分别与网络建 立连接的情况下，执行以下步骤步骤401:将第一USBkey和第二USBkey分别与第一主机和第二主机建立连接，第一 USB key和第二 USB key分别声明自身为USB接口的多媒体设备；步骤402:第--USBkey接收模拟音频信号；步骤403:第--USBkey对接收到的模拟音频信号进行放大；步骤404:第--USB key将放大后的模拟音频信号转换为数字音频信号;步骤405:第--USBkey对数字音频信号进行加密；步骤406:第--USB key将加密后的数字音频信号传输至第一主机；步骤407:第--主机将接收到的数字音频信号通过网络传输至第二主机;步骤408:第二二主机将接收到的数字音频信号传输至第二USB key;步骤409:第二二USB key对接收到的数字音频信号进行解密；步骤410:第二二USB key将解密后的数字音频信号转换为模拟音频信号；步骤411:—二USB key对模拟音频信号进行放大；步骤412:第二二USB key输出放大的模拟音频信号。本发明实施例通过音频信号加/解密装置完成对音频信号加/解密功能，实现了网络通信过程中对音频信号进行加密和解密，有效地防止网络通信中的音频数据泄漏或被截获；本发明实施例提供的系统及方法适用于公共场合，提高了现有技术中信息安全设备的利用率。以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种音频信号加/解密装置，其特征在于，所述装置包括音频信号输入模块、音频信号输出模块、放大模块、转换模块、控制模块、通信模块、加/解密模块和声明模块；所述放大模块与所述音频信号输入模块、所述音频信号输出模块和所述转换模块分别相连，所述控制模块与所述转换模块、所述通信模块、所述加/解密模块和所述声明模块分别相连。
2. 如权利要求1所述的音频信号加/解密装置，其特征在于，所述音频信号输入模块， 用于输入音频信号；所述音频信号输出模块，用于输出音频信号；所述放大模块，用于放大 接收到的音频信号；所述控制模块，用于实现对音频信号的加/解密控制以及对所述声明模块 的控制；所述转换模块，用于对接收到的音频信号进行数字量和模拟量之间的相互转换；所 述加/解密模块，用于对接收到的音频信号进行加/解密处理；所述声明模块用于在所述控制模 块控制下声明所述音频信号加/解密装置为USB接口的多媒体设备；所述通信模块，用于实 现所述音频信号加/解密装置与主机之间的连接及通信。
3. 如权利要求1或2所述的音频信号加/解密装置，其特征在于，所述音频信号输入模 块为话筒。
4. 如权利要求1或2所述的音频信号加/解密装置，其特征在于，所述音频信号输出模 块为耳机。
5. 如权利要求1或2所述的音频信号加/解密装置，其特征在于，所述控制模块为安全 设计芯片，包括智能卡芯片。
6. 如权利要求1或2所述的音频信号加/解密装置，其特征在于，所述转换模块包括A/D 转换芯片和D/A转换芯片。
7. 如权利要求1或2所述的音频信号加/解密装置，其特征在于，所述通信模块为USB 接口模块。
8. 如权利要求1或2所述的音频信号加/解密装置，其特征在于，所述装置还包括开关 模块；所述开关模块用于在所述控制模块的控制下开启或者关闭音频信号加/解密功能。
9. 如权利要求8所述的音频信号加/解密装置，其特征在于，所述开关模块为机械开关、 感光器件、声控开关、人体体温感应器、压力感应器、振动传感器、加速度传感器、磁场感 应器或电场感应器。
10. 如权利要求l或2所述的音频信号加/解密装置，其特征在于，所述转换模块、所述通信模块、所述声明模块和所述加/解密模块中的至少一个模块与所述控制模块集成在一个控 制芯片上。
11. 如权利要求8所述的音频信号加/解密装置，其特征在于，所述转换模块、所述通信 模块、所述声明模块和所述加/解密模块中的至少一个模块与所述控制模块集成在一个控制芯 片上。
12. —种音频信号加/解密系统，其特征在于，所述系统包括音频信号收发装置、音频信 号加/解密装置和主机；所述音频信号收发装置，与所述音频信号加/解密装置相连，用于接收和发送音频信号； 所述音频信号加/解密装置，与所述主机相连，用于对接收到的音频信号进行加密和解密 处理，并实现与所述主机通信。
13. 如权利要求12所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述音频信号收发装置 包括音频信号输入模块、第一接口模块和音频信号输出模块；所述音频信号加/解密装置包括 第二接口模块、放大模块、转换模块、控制模块、通信模块、加/解密模块和声明模块；所述第一接口模块分别与所述音频信号输入模块、所述音频信号输出模块和所述第二接 口模块相连，所述放大模块与所述转换模块和所述第二接口模块相连，所述控制模块分别与 所述转换模块、所述加/解密模块、所述声明模块和所述通信模块相连。
14. 如权利要求13所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述音频信号加/解密装 置还包括开关模块；所述丌关模块用于在所述控制模块的控制下开启或者关闭音频信号加/解 密功能。
15. 如权利要求14所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述开关模块为机械开 关、感光器件、声控开关、人体体温感应器、压力感应器、振动传感器、加速度传感器、磁 场感应器或电场感应器。
16. 如权利要求13或14所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述第一接口模块， 用于传输音频信号；所述音频信号输入模块，用于输入音频信号；所述音频信号输出模块， 用于输出音频信号。
17. 如权利要求13或14所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述音频信号输入 模块为话筒。
18. 如权利要求13或14所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述音频信号输出 模块为耳机。
19. 如权利要求13或14所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述第二接口模块，用于传输音频信号；所述放大模块，用于放大接收到的音频信号；所述控制模块，用于实现 对音频信号的加/解密控制以及对所述声明模块的控制；所述转换模块，用于对接收到的音频 信号进行数字量和模拟量之间的相互转换；所述加/解密模块，用于对接收到的音频信号进行 加/解密处理;所述声明模块用于在所述控制模块控制下声明所述音频信号加/解密装置为USB 接口的多媒体设备；所述通信模块，用于实现所述音频信号加/解密装置与所述主机之间的连 接及通信。
20. 如权利要求13或14所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述控制模块为安 全设计芯片，包括智能卡芯片。
21. 如权利要求13或14所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述转换模块包括 A/D转换芯片和D/A转换芯片。
22. 如权利要求13或14所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述通信模块为 USB接口模块。
23. 如权利要求13或14所述的音频信号加/解密系统，其特征在于，所述转换模块、所 述通信模块、所述声明模块和所述加/解密模块中的至少一个模块与所述控制模块集成在一个 控制芯片上。
24. —种音频信号加/解密方法，其特征在于，所述方法包括-步骤A:将第一音频信号加/解密装置和第二音频信号加/解密装置分别与第一主机和第二 主机建立连接，所述第一音频信号加/解密装置和所述第二音频信号加/解密装置分别声明自身 为USB接口的多媒体设备；步骤B:所述第一音频信号加/解密装置对接收到的音频信号进行加密处理，并传输至所 述第一主机；步骤C:所述第一主机通过网络将接收到的经过加密后的音频信号传输至所述第二主机； 步骤D:所述第二主机将接收的经过加密后的音频信号传输至所述第二音频信号加/解密 装置；步骤E:所述第二音频信号加/解密装置对接收的音频信号进行解密处理，并输出解密后 的音频信号。
25. 如权利要求24所述的音频信号加/解密方法，其特征在于，所述步骤B具体包括 步骤Bl:所述第一音频信号加/解密装置对接收到的模拟音频信号进行放大；步骤B2:所述第一音频信号加/解密装置将放大后的模拟音频信号转换为数字音频信号， 并对所述数字音频信号进行加密处理；步骤B3:所述第一音频信号加/解密装置将加密后的数字音频信号传输至所述第一主机。 26.如权利要求24所述的音频信号加/解密方法，其特征在于，所述步骤E具体包括-步骤E1:所述第二音频信号加/解密装置对接收的数字音频信号进行解密处理，并将解密后的数字音频信号转换为模拟音频信号；步骤E2:所述第二音频信号加/解密装置对所述模拟音频信号进行放大，并输出放大后的模拟音频信号。
全文摘要
本发明公开了一种音频信号加/解密装置、系统和方法，属于网络通信领域。所述装置包括音频信号输入模块、音频信号输出模块、放大模块、转换模块、控制模块、通信模块、加/解密模块和声明模块。所述系统包括音频信号收发装置、音频信号加/解密装置和主机。所述方法包括第一音频信号加/解密装置对音频信号进行加密处理，并传输至第一主机；第一主机将经过加密后的音频信号传输至第二主机；第二主机将加密后的音频信号传输至第二音频信号加/解密装置；第二音频信号加/解密装置解密且输出音频信号。本发明有效地防止了网络通信中的音频数据泄露或被截获。
文档编号H04L9/32GK101227279SQ20071030379
公开日2008年7月23日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者于华章, 舟 陆 申请人:北京飞天诚信科技有限公司