[发明专利]一种基于哈希特征的加密语音内容认证方法

说明书

本发明涉及一种基于哈希特征的加密语音内容认证方法，其包括：输入原始语音后，通过Logistic映射和流密码RC4对原始语音进行加密以生成加密语音，对加密语音进行分帧并对每帧加密语音执行整数小波变换和离散余弦变换，通过比较低频DCT系数的均值和方差来计算哈希特征，利用差分扩展将哈希特征作为水印嵌入到IWT的细节系数的高位比特中；然后对IWT近似系数和含哈希特征的细节系数执行逆IWT变换来获得含水印的加密语音，从含水印的加密语音中提取哈希特征与重构的哈希特征进行对比来对加密语音进行内容认证。本发明提高了云计算中的语音内容认证的鲁棒性，可以准确定位篡改语音帧，在实际应用中适用范围更广。

技术领域

本发明属于加密语音内容认证领域，尤其涉及一种基于哈希特征的加密语音内容认证方法。

背景技术

语音信号是一种重要的多媒体信号，其可以应用于例如军事指挥，司法部门记录证据和在线音频指令等场景。由于语音文件需要很大的存储空间，很多语音文件都存储在云中。然而这是不安全的，因为任何人都可以下载、读取和篡改语音文件的内容。因此，云计算中保护语音文件内容并判断语音文件的完整性非常重要。

加密技术是语音内容保护最有效的方法之一，因为它可以将原始数据转换为不可理解的数据。为了信息安全和隐私保护，数据通常在上传和传输到云端之前进行加密。数字水印是信息安全中的一项重要技术，可以保护信息的完整性和真实性。为了提高安全性并保护用户的隐私，许多研究将加密和数字水印技术相结合。其他研究通过使用异或来加密图像并将额外数据嵌入到加密的图像中。也有研究使用Paillier同态加密来加密原始图像，并使用同态性质将数据嵌入到加密图像中。大多数数字水印方法可以在加密图像中找到。然而，这些技术还没有经过系统的研究，也未应用于加密语音。而且，用于加密语音的内容认证方案很少。

此外，语音加密领域还存在一些限制，例如加密语音内容是随机的，原始语音的特征消失了，从原始语音中提取特征的大多数常规方法不能够直接应用于语音加密领域。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提出了一种基于哈希特征的加密语音内容认证方法，其包括：输入原始语音后，通过Logistic映射和流密码RC4对原始语音进行加密以生成加密语音，对加密语音分帧并对每帧执行整数小波变换IWT和离散余弦变换DCT，通过比较低频DCT系数的均值和方差来计算哈希特征，利用差分扩展将哈希特征作为水印嵌入到IWT的细节系数的高位比特中；然后对近似系数和含水印的细节系数执行逆IWT来获得含水印的加密语音，从含水印的加密语音中提取哈希特征与重构的哈希特征对比来对加密语音进行内容认证。

根据一个优选实施方式，本发明的加密语音内容认证方法包括以下步骤：

S1)输入原始语音M＝{m_i,1≤i≤I}，其中，m_i∈(-32768,32767)；

S2)通过Logistic映射和流密码RC4生成加密语音，该步骤包括：

S2.1)转换一个样本值m_i成16位二进制{v_i,15,v_i,14,…,v_i,0}，采用公式(1)计算，

其中，

S2.2)计算加密语音样本V_i,n，采用公式(3)计算：

其中，r_i,n是以K_ENC为密钥的流密码RC4产生的二进制序列；

S2.3)使用Logistic映射对c_i进行置乱来构造加扰结果，c_i表示加密语音比特的十进制数，并且c_i采用公式(4)计算：