论文摘要
随着信息化时代的到来,保障信息的安全性问题显得尤为重要。语音信息是人们日常交互的基础,语音保密通信是防止语音信息被窃取的通信方式之一,数据加密技术是语音保密通信的主要手段。混沌和密码学有着天然的联系,混沌序列在信息加密领域有着良好的应用前景。DSP(数字信号处理器)是专门用于处理数字信号的芯片,它能够快速有效地实现复杂的算法。本文以此为背景,利用DSP抽取出符合NIST测试标准的数字混沌序列,并设计和实现了一种混沌语音加密系统。本文的主要工作内容有:(1)从混沌保密通信工程的观点考虑,构造一个庞大的混沌函数库是必要的。为了设计性能良好的混沌系统,在Sprott系统的基础上,通过引入外加非线性项构造了一个新的混沌系统。对构造的混沌系统进行了动力学分析,其中包括耗散性、平衡点、稳定性、分岔特性以及Lyapunov指数等特性分析,同时设计了相应的模拟电路验证其混沌特性。(2)在设计新的混沌系统的基础上,为了产生混沌通信所需的数字伪随机系列,研究并提出了一种基于DSP的连续混沌系统的数字化实现技术。建立了一种连续混沌系统的离散、量化理论模型,并以TI公司的TMS320VC5502作为核心芯片,对构造的混沌系统进行离散量化处理,结合CCS开发环境,从DSP芯片中获得了实际的数字混沌序列。同时,使用TLC7528对产生的混沌序列进行DA转化来验证数字混沌系统具有与仿真相符的混沌吸引子,从而验证离散系统仍保持了原混沌系统的特性。(3)为了评估用于加密的数字混沌序列的随机性,需要对其进行性能测试。NIST(National Institute of Standards and Technology)美国国家和技术标准局推出的STS软件包是目前用来测试伪随机序列性能的最具权威的工具之一。本文不仅利用此软件包测试了Sprott数字混沌序列,还对M序列、Lorenz和Chen系统、R?sslor超混沌系统的序列进行了分析。经比较发现,Sprott数字混沌序列有较好的随机性,可应用于加密系统。(4)给出了基于DSP的混沌语音加密系统的设计方案,包括硬件平台、软件框图和流程、系统功能模块。利用Sprott数字混沌序列,在DSP平台上实现了混沌序列产生、语音信号加密和解密等功能。另外,考虑到信道占用带宽问题,采用了G.726语音编解码。由于Sprott数字混沌序列的随机性好,使得此语音保密系统具有高的安全性。