一種基于速率調(diào)制的ip語(yǔ)音隱寫(xiě)方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于速率調(diào)制的IP語(yǔ)音隱寫(xiě)方法，屬于安全通信領(lǐng)域，適用于以IP語(yǔ)音(Voice?over?IP,VoIP)為載體的隱蔽通信，其目的是在對(duì)語(yǔ)音流的內(nèi)容不做任何修改的前提下，將隱秘信息隱藏到速率動(dòng)態(tài)調(diào)整的語(yǔ)音流中以實(shí)現(xiàn)高透明性的隱蔽通信。本發(fā)明包括(1)預(yù)先約定步驟；(2)嵌入隱秘信息步驟；(3)提取隱秘信息步驟。本發(fā)明利用IP語(yǔ)音通信中變速率語(yǔ)音編碼器可在任何幀邊界依據(jù)實(shí)際需求動(dòng)態(tài)切換速率這一特性，通過(guò)對(duì)語(yǔ)音幀速率的調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)隱秘信息的隱藏。隱藏過(guò)程對(duì)于載體語(yǔ)音流的內(nèi)容未做任何修改，因而有效地維護(hù)了IP語(yǔ)音的感官質(zhì)量。此外，本發(fā)明公開(kāi)的方法與具體的語(yǔ)音編碼器無(wú)關(guān)，適用于任何具有變速率編碼功能的語(yǔ)音編碼器，具有很好的普適性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種基于速率調(diào)制的IP語(yǔ)音隱寫(xiě)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及安全通信領(lǐng)域，特別涉及一種基于速率調(diào)制的IP語(yǔ)音（Voice over IP，VoIP)隱寫(xiě)方法，適用于以IP語(yǔ)音為載體的隱蔽通信。

【背景技術(shù)】
[0002] Internet技術(shù)的迅速發(fā)展極大地改變了人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。然而，它為人類(lèi) 帶來(lái)了巨大便利的同時(shí)也帶來(lái)了通信內(nèi)容被竊取或篡改、個(gè)人隱私被竊取和濫用等各種安 全風(fēng)險(xiǎn)和隱患。因此，人們開(kāi)始普遍關(guān)注在開(kāi)放的Internet環(huán)境下如何進(jìn)行安全通信的問(wèn) 題。隱寫(xiě)（Steganography)是信息隱藏技術(shù)的重要分支，并作為隱蔽通信的核心技術(shù)受到 了廣泛關(guān)注，它是利用人類(lèi)感覺(jué)器官的不敏感性（感覺(jué)冗余）以及多媒體數(shù)字信號(hào)本身存 在的冗余（數(shù)據(jù)特性冗余），在不影響載體質(zhì)量及正常通信的前提下，將隱秘信息隱藏在可 公開(kāi)的媒體信息中，使得隱秘信息不被察覺(jué)地傳輸。與傳統(tǒng)的加密技術(shù)相比，隱寫(xiě)技術(shù)掩蓋 了信息的存在性，使得隱蔽通信不易被察覺(jué)，從而有效提高了隱秘信息的安全性。
[0003] 從現(xiàn)有的文獻(xiàn)來(lái)看，目前的信息隱藏技術(shù)已不僅僅局限于圖像、文本、音頻 等靜態(tài)媒體，以IP語(yǔ)音（Voice over IP，VoIP)為代表的動(dòng)態(tài)流媒體信息隱藏技術(shù) 成為近年來(lái)一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。主流的研究思路是以編碼后的語(yǔ)音流作為載體，利 用對(duì)其中冗余部分的修改來(lái)實(shí)現(xiàn)隱秘信息的隱藏，代表性的方法如基于最低有效 位（Least Significant Bit, LSB)替換的隱寫(xiě)方法（見(jiàn) C. Wang, Q. Wu. Information Hiding in Real-Time VoIP Streams, Proceedings of the 9th IEEE International Symposium on Multimedia, 10-12Dec. 2007, pp. 255-262)，基于 LSB 匹配的隱寫(xiě)方法 (見(jiàn) Y. Huang, B. Xiao, H. Xiao. Implementation of covert communication based on steganography, Proceedings of the 4th International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing, August,2008, pp. 1512-1515)，基于量化索引調(diào)制的隱寫(xiě)方法（見(jiàn)H. Tian, J. Liu, S. Li. Improving Security of Quantization-Index-Modulation Steganography in Low Bit-rate Speech Streams, Multimedia Systems, 2014, 20 (7) : 143-154)，以及基于編碼轉(zhuǎn)換的隱寫(xiě)方法（見(jiàn) ff.Mazurczyk, P. Szaga, K. Szczypiorski. Using Transcoding for Hidden Communication in IP Telephony,Multimedia Tools and Applications,2012,D0I:10.1007/ sll042-012-1224-8)等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明利用IP語(yǔ)音的一些典型編碼算法（如ITUG.722. 1，ITUG.723. 1，IETF iLBC，GSM RTE-LTP和AMR等）在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)隨網(wǎng)絡(luò)負(fù)載及帶寬的改變動(dòng)態(tài)調(diào)整語(yǔ)音速 率這一特性，提出一種基于速率調(diào)制的IP語(yǔ)音隱寫(xiě)方法，其目的是在對(duì)語(yǔ)音流的內(nèi)容不做 任何修改的前提下，將隱秘信息"巧妙地"隱藏到速率動(dòng)態(tài)調(diào)整的語(yǔ)音流中以實(shí)現(xiàn)高透明性 (不可感知性）的隱蔽通信。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種基于速率調(diào)制的IP語(yǔ)音隱寫(xiě)方法，其特征在于，包括預(yù)先約定步驟：通信雙 方預(yù)先約定通信過(guò)程中采用的語(yǔ)音編碼器；約定采用的兩種語(yǔ)音速率及其標(biāo)識(shí)，即何種語(yǔ) 音速率標(biāo)識(shí)為二進(jìn)制位"0"，何種語(yǔ)音速率標(biāo)識(shí)為二進(jìn)制位" 1"，以及約定最初以何種語(yǔ)音 速率開(kāi)始傳輸；約定用于生成載體特征序列的偽隨機(jī)序列生成器及其作為密鑰的初始種子 Seed ;約定隱秘信息分組長(zhǎng)度r和載體向量的長(zhǎng)度n，其中，r和η滿(mǎn)足f - 1 = η ;約定用 于隱蔽通信過(guò)程開(kāi)始與結(jié)束的η比特二進(jìn)制標(biāo)識(shí)序列Τ ;以下步驟包括：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于速率調(diào)制的IP語(yǔ)音隱寫(xiě)方法，其特征在于，包括預(yù)先約定步驟：通信雙方 預(yù)先約定通信過(guò)程中采用的語(yǔ)音編碼器；約定采用的兩種語(yǔ)音速率及其標(biāo)識(shí)，即何種語(yǔ)音 速率標(biāo)識(shí)為二進(jìn)制位"〇"，何種語(yǔ)音速率標(biāo)識(shí)為二進(jìn)制位" 1"，以及約定最初以何種語(yǔ)音速 率開(kāi)始傳輸；約定用于生成載體特征序列的偽隨機(jī)序列生成器及其作為密鑰的初始種子 Seed ;約定隱秘信息分組長(zhǎng)度r和載體向量的長(zhǎng)度n，其中，r和η滿(mǎn)足f - 1 = η ;約定用 于隱蔽通信過(guò)程開(kāi)始與結(jié)束的η比特二進(jìn)制標(biāo)識(shí)序列Τ ;以下步驟包括：
(2)提取隱秘信息步驟：接收方一直對(duì)IP語(yǔ)音流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到載體語(yǔ)音幀的速 率變化符合事先約定的標(biāo)識(shí)序列T時(shí)，對(duì)后續(xù)的語(yǔ)音流以η幀為單位組成載密語(yǔ)音幀向量 F'，并用約定的偽隨機(jī)序列生成器和作為密鑰的初始種子Seed按序生成η比特二進(jìn)制偽隨 機(jī)序列作為對(duì)應(yīng)的載體特征向量C，執(zhí)行隱秘信息的提取操作；對(duì)于每一組載密語(yǔ)音幀向 量F'，提取載密語(yǔ)音幀速率向量S'，確定相應(yīng)的載密特征向量C'，并進(jìn)而得到嵌入的r比特 隱秘信息Μ ;當(dāng)接收方提取的載密語(yǔ)音幀速率向量S'與約定的標(biāo)識(shí)序列T不一致時(shí)，繼續(xù) 執(zhí)行提取操作，否則結(jié)束隱秘信息的提取操作，并將所有提取的隱秘信息分組依次組合即 可得到完整的隱秘信息。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于速率調(diào)制的IP語(yǔ)音隱寫(xiě)方法，其特征在于：所述的預(yù)先 約定步驟中，采用二進(jìn)制標(biāo)識(shí)序列T來(lái)標(biāo)識(shí)隱蔽通信的開(kāi)始與結(jié)束，以實(shí)現(xiàn)通信雙方的 同步；二進(jìn)制標(biāo)識(shí)序列T長(zhǎng)度與約定的載體向量長(zhǎng)度相同，均為η,記為T(mén) = {ti = 0 or 111彡i彡η}，其中，心表示第i幀的編碼速率標(biāo)識(shí)；如果&關(guān)t^，2彡i彡n，則稱(chēng)i為跳 變位；二進(jìn)制標(biāo)識(shí)序列T中總的跳變位數(shù)應(yīng)大于所述嵌入隱秘信息步驟中所有載密語(yǔ)音幀 速率向量中的最大跳變位數(shù)，以防止接收方將某個(gè)載密語(yǔ)音幀速率向量誤判為二進(jìn)制標(biāo)識(shí) 序列T，而過(guò)早地結(jié)束隱秘信息的提取操作，從而導(dǎo)致提取的隱秘信息不完整。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于速率調(diào)制的IP語(yǔ)音隱寫(xiě)方法，其特征在于：所述的嵌入隱 秘信息步驟包括如下過(guò)程：

根據(jù)載密語(yǔ)音幀速率向量S' i調(diào)制相應(yīng)的η個(gè)載體語(yǔ)音幀得到一組載密語(yǔ)音幀向量 F\，完成隱秘信息分組吣的嵌入操作；當(dāng)還有待嵌入的隱秘信息分組，即i < L時(shí)，繼續(xù)執(zhí) 行過(guò)程（1. 3)，當(dāng)已完成所有隱秘信息分組的嵌入，即i彡L時(shí)，執(zhí)行過(guò)程（1. 5); (1. 5)嵌入結(jié)束標(biāo)識(shí)：在隱秘信息嵌入完成之后，將最后的η個(gè)語(yǔ)音幀根據(jù)二進(jìn)制標(biāo)識(shí)
【文檔編號(hào)】G10L19/24GK104091597SQ201410295357
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】田暉, 盧璥, 郭舒婷, 秦界, 劉進(jìn), 黃永峰, 陳永紅, 陳維斌, 陳鍛生 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)