专利名称：一种基于脉冲编码调制语音编码的语音流的信息隐藏方法
技术领域：
本发明主要涉及到基于G. 711 μ-law (μ制脉冲编码调制语首编码，是国际电/[目联盟制订的一种语音压缩编码)的信息通信领域，特指一种基于G. 711 μ -law语音流的信息隐藏方法。
背景技术：
目前，对于互联网信息传输的安全保护主要是对内容进行加密，采用的密钥体制有DES(Data Encryption System,数据加密标准)等。虽然密钥体制能够对内容进行保护， 但是由于缺乏对传输途径的恰当保护使得潜在的攻击者即便无法破译传输内容，也可以通过对传输途径进行破坏，如混入错误信息，拦截信道等，使得信息无法成功传输。因此，在当前互联网条件下研究如何保护互联网传输途径具有很强的现实意义。目前，对于传输途径的保护办法主要是采用基于文件隐写的信息隐藏技术，其原理是通过将需传输的秘密信息分割成较小的单位，将这些较小单位分散插入载体文件。一般来说，载体文件选用音频、图片，利用人的听觉、视觉的对于微弱变化的不敏感性，使得插入信息后的载体文件听起来或看起来与插入信息前的音频文件或者图片几乎没有区别，潜在的攻击者也就无法发现隐秘信息传输的途径，通过信息隐藏的方法来保护信息传递的内容及途径。然而基于静态文件隐写的信息安全防护在为信息传递的途径提供保护的同时，存在着一系列的缺点，隐写信息容量受到文件大小限制，存在源文件与隐写后文件比对造成信息泄露的隐患，静态导致信息传输实时性差，通信双方无法及时反馈，通信方式难以变化也降低了灵活性。目前互联网迅速发展，流媒体的应用不断扩大，由于流媒体具有实时性好，无源文件等优点，目前国际上信息隐藏的研究重点转向了流媒体。基于G. 711 μ-law编码的网络电话是典型的流媒体之一，同时，网络电话用户数量多，连接方便，隐蔽性好，是理想的信息隐写载体。使用流媒体信息隐藏技术时，需要确定载体文件、载体文件中的潜在插入位置、待隐藏信息和信息分割方法等。如附
图1中所示，潜在的信息插入位置定义为HS，载体文件定义为C，待隐藏秘密信息定义为S。在信息隐藏过程中，将S分割成多个较小的信息块S’，并将这些S’分别替换载体文件中HS的相应内容，生成载密文件C’。在发送信息时，只需发送载密文件C’即可实现信息的隐秘传输。如果攻击者在网络上截获了载密文件C’，只会将该文件视作普通的文件。表1G. 711 U _law 语首编码
权利要求
1.一种基于脉冲编码调制语音编码的语音流的信息隐藏方法，其特征在于包括以下步骤 第一步，构建通信系统，通信系统由进行语音通话的双方构成，通信的双方将隐秘信息隐藏在语音流中完成信息传输，通信的双方均由发送端和接收端两大软件模块组成，发送端将要发送的信息插入到发送给对方的语音流中，接收端从对方发送端接收语音流，从语音流中提取出隐秘信息； 第二步，构建4个信息传输通道，利用G. 711 μ-law即μ制脉冲编码调制语音编码中编号为(Γ3的模式的可利用插入位置构建多个信息传输通道，编号为O的模式的可利用插入位置为wxyz，编号为I的模式的可利用插入位置为xyz，编号为2的模式的可利用插入位置为yz，编号为3的模式的可利用插入位置为z，构建信息传输通道需要确定用于信息传输的模式集合M和插入位置P，具体方法为模式(Γ3即编号为(Γ3的模式编码值的z位构成O号信息传输通道，模式(Γ2即编号为(Γ2的模式编码值的y位构成I号信息传输通道，模式(Tl即编号为0 1的模式编码值的X位构成2号信息传输通道，模式O即编号为O的模式编码值的w位构成3号信息传输通道； 第三步，设计信息封装格式，信息封装格式由隐秘信息、帧头标志、帧长度、编号、校验码组成，帧头标志字段由双方通信的帧格式决定，指明新的一帧的开始；帧长度字段表示整个信息帧的比特数；编号字段是数据帧的标识，为接收方将分割后的数据重组提供顺序，同时提供区分不同类型数据帧的依据，编号为O代表信息正确接收的数据确认帧，编号为-1代表通道闲置时的通道检测帧；隐秘信息字段是要传送的秘密信息；校验码字段是将帧长度、编号和隐秘信息三个部分按照校验方法计算出的结果； 第四步，发送端和接收端并行进行信息的发送和接收 .4.1发送方的发送端按以下步骤进行信息的发送 .4.1.1对隐秘信息S进行预处理，得到封装后的信息包S ‘1;S V-S %-S ‘n，方法是首先将S加密，然后把加密后的S分割成长度为P、单位为比特的η块信息Sp Sk···Sn，再按照信息封装格式，将小块信息Sk即隐秘信息和其帧头标志、帧长度、编号、校验码封装成信息包S ‘k，l彡k彡η;.4.1. 2对变量进行初始化将信息传输通道序号C_初始化为3，将变量k初始化为I ;.4.1. 3将信息包S ‘k插入到语音流L中从VoIP通话软件即Voice over IP软件中取出要发送给接收方的语音流L，根据第二步中确定的通道编号与可利用插入位置的关系，找到当前使用的信息传输通道Cmw在L中对应的可利用插入位置，然后将S ‘k逐比特替换这些可利用插入位置即信息插入位，得到L ‘； .4.1. 4对L ‘进行音质动态弥补，得到动态弥补后的语音流L “，方法是 .4.1. 4.1从信息插入位的相邻的W、X、1、z中选择弥补位0号信息传输通道弥补位为1，I号信息传输通道弥补位为X和z，2号信息传输通道弥补位为w和y，3号信息传输通道弥补位为X ； . 4.1. 4. 2实行动态弥补，弥补位可能的值有两个，分别为0或1，使得弥补位有多种组合方式，如下表
2.如权利要求1所述的一种基于脉冲编码调制语音编码的语音流的信息隐藏方法，其特征在于所述Tk设置成数据从发送方的发送端到接收方的接收端传输往返时延的3倍。
3.如权利要求1所述的一种基于脉冲编码调制语音编码的语音流的信息隐藏方法，其特征在于所述Ndanger 2，Nsa^e 10。
4.如权利要求1所述的一种基于脉冲编码调制语音编码的语音流的信息隐藏方法，其特征在于Ttest设为5秒至30秒之间。
5.如权利要求1所述的一种基于脉冲编码调制语音编码的语音流的信息隐藏方法，其特征在于接收端提取四个传输通道上的插入位置的数据的具体做法是，在接收到的信息中查找帧头标志，如果匹配成功，则说明这段语音流中包含隐秘信息，根据信息封装格式，按照信息插入的反向过程提取出信息。
6.如权利要求1所述的一种基于脉冲编码调制语音编码的语音流的信息隐藏方法，其特征在于所述校验方法是指CRC循环冗余校验、奇偶校验、ECC校验、MD5校验。
7.如权利要求1所述的一种基于脉冲编码调制语音编码的语音流的信息隐藏方法，其特征在于所述反向过程是指根据第二步中确定的通道编号与可利用插入位置的关系，找到各通道在L “中对应的可利用插入位置，然后提取出相应位置上的数据并合并，得到该通道上的信息。
全文摘要
本发明公开了一种基于脉冲编码调制语音编码的语音流的信息隐藏方法，目的是提出基于G.711μ-law语音流的信息隐藏方法，提高隐秘信息传输的安全性、信道利用率。技术方案是先构建由进行语音通话的双方构成的通信系统，用G.711μ-law中编号为0～3的模式的可利用插入位置构建4个信息传输通道，设计信息封装格式，发送端和接收端并行进行信息的发送和接收，发送端对信息进行发送时，要对信息进行预处理，将隐秘信息插入到语音流L中，并对语音流进行音质动态弥补，根据通道的通畅状况向上或向下调整通道。接收端对接收到的信息合并还原。本发明构建了通道动态调节机制，能够增加信息传输的安全性，充分利用信道的带宽资源，且能提高语音的质量。
文档编号H04M7/00GK103023630SQ20131001000
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者徐利洋, 魏子令, 徐尔茨, 刘博 , 赵宝康, 苏金树 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学