專利名稱：加密通信中使用密鑰再同步幀同步時間信息的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在應(yīng)當(dāng)保持算法同步的加密通信環(huán)境中，使用密鑰再同步幀 來同步發(fā)送方和接收方二者的時間信息的裝置和方法。更具體地，本發(fā)明涉 及同步發(fā)送和接收雙方的時間信息的裝置和方法，其中，使用在發(fā)送方使用 密鑰再同步幀發(fā)送時的時間信息、接收方接收該密鑰再同步幀時的時間信 息、和在密鑰再同步幀之間的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目來計算網(wǎng)絡(luò)中的平均延遲時間， 以使用該計算的結(jié)果來計算發(fā)送方和接收方二者之間的時間差。
背景技術(shù)：
通常，GPS技術(shù)已經(jīng)用于同步遠(yuǎn)程裝置之間的時間信息。也就是說， GPS接收器另外連接到需要時間信息同步的裝置上，并且從GPS源接收相 同的時間信息以設(shè)置處于遠(yuǎn)程的裝置的本地時間信息。
根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，由于諸如GPS接收器之類的設(shè)備是另外連接的，因此 增加了成本，并且當(dāng)目標(biāo)裝置安裝在諸如容器的封閉地方中或者安裝在GPS 信號不能通過的水下時，該設(shè)備失效。
特別地，為了安全起見，用于加密通信的裝置一般用在封閉的地方或者 不能連接到諸如GPS之類的安全設(shè)備。因此，為了同步在這樣的環(huán)境中的 發(fā)送和接收裝置的時間信息，應(yīng)當(dāng)周期性地交換通信過程中的時間信息。然 而，遠(yuǎn)程的發(fā)送裝置和接收裝置之間的數(shù)據(jù)交換引起數(shù)據(jù)傳輸延遲，從而在 發(fā)送裝置和接收裝置之間交換的時間信息不能馬上用于同步發(fā)送和接收裝 置的時間信息。此外，交換發(fā)送裝置和接收裝置之間的時間信息會引起數(shù)據(jù) 通信的開銷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明集中于一種同步時間信息的裝置和方法，其不需要附加設(shè)備和附 加數(shù)據(jù)傳輸來同步遠(yuǎn)程裝置間的時間信息。
本發(fā)明還集中于一種使用密鑰再同步幀來同步發(fā)送和接收方的時間信
息的裝置和方法，在加密通信中其周期性地使用。
本發(fā)明的 一方面提供一種在加密通信中使用密鑰再同步幀來同步時間 信息的裝置，該裝置包括發(fā)送器，包括用于接收語音的輸入單元、用于對
接收到的語音進(jìn)行編碼的第一語音編碼器(vocoder),用于產(chǎn)生關(guān)于所編碼 的語音數(shù)據(jù)的幀的幀產(chǎn)生單元、和用于將幀發(fā)送到接收器的幀發(fā)送單元；以 及接收器，包括用于接收從發(fā)送器發(fā)送的幀的幀接收單元、用于識別接收到 的幀的類型并分析包括在密鑰再同步幀中的信息以計算發(fā)送方和接收方之 間的時間差的幀分析器、用于對幀中的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼使其有聲的第二語 音編碼器、和用于輸出該有聲的語音的輸出單元。
本發(fā)明的另一方面提供一種在加密通信中使用密鑰再同步幀來同步時 間信息的方法，該方法包括對輸入語音進(jìn)4亍編碼以產(chǎn)生編碼的語音數(shù)據(jù)； 產(chǎn)生關(guān)于編碼的語音數(shù)據(jù)的幀；將幀從發(fā)送器發(fā)送到接收器；在接收器處接 收從發(fā)送器發(fā)送的幀；確定接收到的幀是密鑰再同步幀還是數(shù)據(jù)幀；以及當(dāng) 確定接收到的幀是密鑰再同步幀時，分析包括在密鑰再同步幀中的信息，并 基于分析的信息校正接收方的本地時間。


通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的示范性實施例的詳細(xì)描述，對本領(lǐng)域技術(shù) 人員來說，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點將變得更直觀，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用密鑰再同步幀來同步發(fā) 送方和接收方二者的時間信息的包括發(fā)送器和接收器的裝置的結(jié)構(gòu)；
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用密鑰再同步幀來同步 發(fā)送方和接收方二者的時間信息的裝置中的發(fā)送器執(zhí)行的處理的流程圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用密鑰再同步幀來同步 發(fā)送方和接收方二者的時間信息的裝置中的接收器執(zhí)行的處理的流程圖；及
圖4示意性地示出了通過計算平均傳輸延遲值以計算發(fā)送方和接收方 之間的時間差來校正接收方的時間信息的方法。
具體實施例方式
下面將參照附圖更完整地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的示范性實 施例。然而，本發(fā)明可以以不同的形式實施，并且不應(yīng)當(dāng)理解為限于這里所
描述的示范性實施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用密鑰再同步幀來同步發(fā)送 方和接收方二者的時間信息的裝置的結(jié)構(gòu)，該裝置包括發(fā)送器和接收器。
發(fā)送器10包括用于接收諸如話筒的語音的輸入單元11、用于對接收到 的語音進(jìn)行編碼從而產(chǎn)生編碼的語音數(shù)據(jù)的第一語音編碼器12、用于產(chǎn)生關(guān) 于所編碼的語音數(shù)據(jù)的幀的幀產(chǎn)生單元13、和用于將幀發(fā)送到接收器的幀發(fā)
送單元14。當(dāng)處于密鑰再同步時，幀產(chǎn)生單元13產(chǎn)生包括密鑰再同步信息 和發(fā)送方的時間信息的密鑰再同步幀。此外，將首部增加到該幀中，以使得 待發(fā)送的幀能夠被識別為密鑰再同步幀，從而與數(shù)據(jù)幀區(qū)分開來。相反，當(dāng) 不處于密鑰再同步時，幀產(chǎn)生單元13產(chǎn)生僅由語音數(shù)據(jù)形成的數(shù)據(jù)幀。
接收器20包括用于接收從發(fā)送器發(fā)送的幀的幀接收單元21 、用于識別 接收到的幀的類型并分析包括在密鑰再同步幀中的信息以計算發(fā)送方和接 收方之間的時間差的幀分析器22、用于對語音數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼使其有聲的第二 語音編碼器23、和用于輸出該有聲的語音的輸出單元24。
幀分析器22分析接收到的幀的首部，以確定該幀是否包括密鑰再同步 信息，從而將密鑰再同步幀與數(shù)據(jù)幀區(qū)分開來。
當(dāng)接收到的幀是密鑰再同步幀時，幀分析器22確定接收到的密鑰再同 步幀是奇數(shù)幀還是偶數(shù)幀。當(dāng)其是奇數(shù)幀時，提取包括在密鑰再同步幀中的 發(fā)送方的時間信息，并且將提取的發(fā)送方的時間信息和接收密鑰再同步幀的 接收方的時間信息存儲在接收方的內(nèi)部存儲器(未示出)中。此外，當(dāng)其是 偶數(shù)密鑰再同步幀時，提取包括在密鑰再同步幀中的發(fā)送方的時間信息，并 使用接收密鑰再同步幀的接收方的時間信息、數(shù)據(jù)幀數(shù)以及存儲在內(nèi)部存儲 器(未示出)中的對于前一密鑰再同步幀的發(fā)送方和接收方的時間信息來計 算平均傳輸延遲值。使用計算的平均傳輸延遲值來計算發(fā)送方和接收方之間 的時間差，并且相應(yīng)地校正接收方的本地時間。
當(dāng)接收到的幀是數(shù)據(jù)幀時，幀分析器22發(fā)送數(shù)據(jù)幀到第二語音編碼器 23，第二語音編碼器23將語音數(shù)據(jù)解碼使其有聲，輸出單元24輸出語音。
下面將參照圖2和3描述根據(jù)本發(fā)明的可以實施在用于同步的裝置中的 方法。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用密鑰再同步幀來同步 發(fā)送方和接收方二者的時間信息的裝置中的發(fā)送器執(zhí)行的處理的流程圖。
將由諸如話筒的接收單元接收的語音進(jìn)行語音編碼以編碼成語音數(shù)據(jù)
(步驟201)。確定待發(fā)送的幀是否處于密鑰再同步時(步驟202)。
當(dāng)待發(fā)送的幀處于密鑰再同步時，刪除相應(yīng)的當(dāng)前語音數(shù)據(jù)(步驟203 )。
接著，使用用于同步代碼算法的密鑰再同步信息和用于同步時間信息的發(fā)送
方的時間信息來產(chǎn)生密鑰再同步幀(步驟204)，并且增加指示密鑰再同步幀
的標(biāo)識符以將其發(fā)送到接收器(步驟205 )。
當(dāng)在步驟202中確定待發(fā)送的幀不處于密鑰再同步時，使用語音數(shù)據(jù)產(chǎn)
生數(shù)據(jù)幀(步驟213 )，并且增加指示數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識符以將其發(fā)送到接收器(步
驟214)。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用密鑰再同步幀來同步 發(fā)送方和接收方二者的時間信息的裝置中的接收器執(zhí)行的處理的流程圖。
接收器接收由發(fā)送器發(fā)送的幀(步驟301)，并分析接收到的幀的首部 以確定幀的類型(步驟302)。
當(dāng)在步驟302中確定接收到的幀是密鑰再同步幀時，從該密鑰再同步幀 中提取出密鑰再同步信息和發(fā)送方的信息(步驟303 )。接著，使用提取的密 鑰再同步信息執(zhí)行密鑰再同步(步驟304 )，并確定該密鑰再同步幀是否是奇 數(shù)密鑰再同步幀(步驟305 )。當(dāng)其是奇數(shù)密鑰再同步幀時，從該密鑰再同步 幀中提取的發(fā)送方的時間信息和當(dāng)接收方接收該密鑰再同步幀時的接收方 的時間信息存儲在接收方的內(nèi)部存儲器中(步驟306)。當(dāng)在步驟305中確定 其不是奇數(shù)密鑰再同步幀時，使用從接收到的密鑰再同步幀中提取的發(fā)送方 的時間信息、當(dāng)接收方接收該密鑰再同步幀時的接收方的時間信息、數(shù)據(jù)幀 計數(shù)器(下面將對其進(jìn)行描述)的數(shù)目以及存儲的對于前一密鑰再同步幀的 發(fā)送方和接收方的時間信息來計算平均傳輸延遲值(步驟307 )。由計算的平 均傳輸延遲值來計算發(fā)送方和接收方之間的時間差，反映該計算的時間差， 并且校正接收方的本地時間以與發(fā)送方的時間信息同步(步驟308 )。
當(dāng)在步驟302中確定接收到的幀是數(shù)據(jù)幀而不是密鑰再同步幀時，提取 語音數(shù)據(jù)值以對其進(jìn)行語音編碼(步驟313 )，并且將存儲在接收方的內(nèi)部存 儲器中的數(shù)據(jù)幀計數(shù)器變量值加1 (步驟314)。然后有聲地輸出該語音數(shù)據(jù) 值(步驟315)。
通過參照圖2和3描述的過程，接收方使用通過密鑰再同步幀接收到的 發(fā)送方的時間信息、當(dāng)接收該密鑰再同步幀時的接收方的時間信息以及在密說明書第5/6頁
鑰再同步幀之間發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目來計算發(fā)送方和接收方之間的平均傳 輸延遲時間，以計算發(fā)送方和接收方之間的時間差。此外，使用計算的時間 差來校正接收方的本地時間，以同步發(fā)送方和接收方二者的時間信息。
圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的通過計算平均傳輸延 遲值以計算發(fā)送方和接收方之間的時間差來校正接收方的時間信息的方法。
圖4中的縮寫定義如下 stn:發(fā)送方發(fā)送第n個密鑰再同步幀的時刻 ltn:接收方接收第n個密鑰再同步幀的時刻 dtn:發(fā)送方發(fā)送第n個數(shù)據(jù)幀的時刻 An:第n個幀的傳輸延遲時間
B:幀產(chǎn)生處理時間(根據(jù)系統(tǒng)速度而確定的恒定值)
C:同步幀間隔時間
D:幀的平均傳輸延遲時間
E:發(fā)送方和接收方之間的時間差
F:接收方的校正的本地時間
在圖4中，假定幀①和幀⑤是密鑰再同步幀。當(dāng)?shù)竭_(dá)密鑰再同步的時刻 時，發(fā)送方刪除位于與密鑰再同步時刻對應(yīng)的幀①和幀⑤中的語音數(shù)據(jù)，以 使用密鑰再同步信息和發(fā)送方的時間信息來產(chǎn)生密鑰再同步幀①和⑤。將重 構(gòu)的幀發(fā)送到接收方。
當(dāng)接收方接收到密鑰再同步幀 時，其從該密鑰再同步幀中提取發(fā)送方 的時間信息st^接收方接收密鑰再同步幀Q時的時間信息lt,和發(fā)送方的時 間信息st,—起存儲在內(nèi)部存儲器中。當(dāng)接收方接收到數(shù)據(jù)幀②、③和④時， 將數(shù)據(jù)變?yōu)橛新?，并且每次都將存儲在接收方的?nèi)部存儲器中的數(shù)據(jù)幀計數(shù) 器變量值增加1。當(dāng)接收方接收到密鑰再同步幀⑤時，其從該密鑰再同步幀 ⑤中提取發(fā)送方的時間信息st2。使用提取的時間信息st2、當(dāng)接收到密鑰再 同步幀⑤時接收方的時間信息lt2、對于前一密鑰再同步幀(即，密鑰再同步 幀①)的時間信息st,和lt,、以及數(shù)據(jù)幀計數(shù)器變量值來計算平均傳輸延遲 值。當(dāng)在lt,時刻計算A尸lt,-st,(幀①的傳輸延遲時間)時，不能保證發(fā)送 方和接收方之間的時間差總是一致，因而A,不能用作傳輸延遲值。因此， 同步幀間隔時間C用于計算幀的平均傳輸延遲時間D,如下
<formula>formula see original document page 8</formula>
DHlt,)/4二C/4 如圖4中所示，在同步幀1和2之間的幀^:為4。 所計算的幀平均傳輸延遲時間D用于計算發(fā)送方和接收方之間的時間 差E，如下
<formula>formula see original document page 9</formula> 在上述等式中，左邊代表在同步幀1中的發(fā)送方和接收方之間的時間差， 右邊代表在同步幀2中的發(fā)送方和接收方之間的時間差。所計算的發(fā)送方和 接收方之間的時間差E用于計算用作接收方的本地時間的F,如下 F = lt2 - E - B
由于其是在同步幀2中被計算的，因此使用了 lt2，并且計算的時間F用 于設(shè)置接收方的本地時間，從而使得發(fā)送方和接收方的時間信息同步。
根據(jù)本發(fā)明，在加密通信中周期性使用的密鑰再同步幀用于同步發(fā)送和 接收裝置的時間信息。因此，不需要諸如GPS之類的用于同步的附加設(shè)備， 因而降低了成本。此外，不需要用于時間信息同步的附加數(shù)據(jù)傳輸，因而可 以減輕了系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。
附圖中示出了本發(fā)明的示范性實施例并且如上所述以特定術(shù)語描述了 這些示范性實施例。然而，上述公開的任何一部分都不意欲限制整個發(fā)明的 范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離由所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā) 明的精神和范圍的情況下，可以對這些示范性實施例進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各 種修改。
對相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2007年9月4日提交的申請?zhí)枮?007-89605的韓國專利 申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過參照而被合并與此。
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權(quán)利要求
1、一種在加密通信中使用密鑰再同步幀來同步時間信息的裝置，包括:發(fā)送器，包括用于接收語音的輸入單元、用于對接收到的語音進(jìn)行編碼的第一語音編碼器、用于產(chǎn)生關(guān)于所編碼的語音數(shù)據(jù)的幀的幀產(chǎn)生單元、和用于將幀發(fā)送到接收器的幀發(fā)送單元；以及接收器，包括用于接收從發(fā)送器發(fā)送的幀的幀接收單元、用于識別接收到的幀的類型并分析包括在密鑰再同步幀中的信息以計算發(fā)送方和接收方之間的時間差的幀分析器、用于對幀中的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼使其有聲的第二語音編碼器、和用于輸出該有聲的語音的輸出單元。
2、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該幀產(chǎn)生單元當(dāng)待發(fā)送的幀處于 密鑰再同步時產(chǎn)生包括密鑰再同步信息和發(fā)送方的時間信息的密鑰再同步 幀，并且當(dāng)待發(fā)送的幀不處于密鑰再同步時產(chǎn)生僅由語音數(shù)據(jù)形成的幀。
3、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，當(dāng)確定接收到的幀是密鑰再同步 幀時，該幀分析器確定該密鑰再同步幀是奇數(shù)幀還是偶數(shù)幀。
4、 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，當(dāng)確定該密鑰再同步幀是奇數(shù)幀 時，該幀分析器提取包括在密鑰再同步幀中的發(fā)送方的時間信息，并且將提 取的發(fā)送方的時間信息和接收密鑰再同步幀時的接收方的時間信息 一起存 儲在接收方的內(nèi)部存儲器中。
5、 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，當(dāng)確定該密鑰再同步幀是偶數(shù)幀 時，該幀分析器提取包括在密鑰再同步幀中的發(fā)送方的時間信息，并使用提 取的發(fā)送方的時間信息、接收密鑰再同步幀時的接收方的時間信息、數(shù)據(jù)幀 數(shù)以及存儲在內(nèi)部存儲器中的對于前一密鑰再同步幀的發(fā)送方和接收方的 時間信息來計算平均傳輸延遲時間，并使用計算的結(jié)果來計算發(fā)送方和接收 方之間的時間差，以相應(yīng)地校正接收方的本地時間。
6、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，當(dāng)確定接收到的幀是數(shù)據(jù)幀時， 該幀分析器將該數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給第二語音編碼器。
7、 一種在加密通信中使用密鑰再同步幀來同步時間信息的方法，該方 法包括對輸入語音進(jìn)行編碼以產(chǎn)生編碼的語音數(shù)據(jù)； 產(chǎn)生關(guān)于編碼的語音數(shù)據(jù)的幀； 將幀從發(fā)送器發(fā)送到接收器； 在接收器處接收從發(fā)送器發(fā)送的幀； 確定接收到的幀是密鑰再同步幀還是數(shù)據(jù)幀；以及 當(dāng)確定接收到的幀是密鑰再同步幀時，分析包括在密鑰再同步幀中的信 息，并基于分析的信息校正接收方的本地時間。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述幀的產(chǎn)生包括當(dāng)待發(fā)送的 幀處于密鑰再同步時，使用密鑰再同步信息和發(fā)送方的時間信息產(chǎn)生密鑰再 同步幀，并且將首部增加到該密鑰再同步幀中，該首部用于標(biāo)識待發(fā)送的幀 為密鑰再同步幀，以及當(dāng)待發(fā)送的幀不處于密鑰再同步時，僅使用語音數(shù)據(jù) 來產(chǎn)生數(shù)據(jù)幀。
9、 如權(quán)利要求7所述的方法，還包括當(dāng)確定接收到的幀為數(shù)據(jù)幀時， 提取并解碼幀中的語音數(shù)據(jù)以使其有聲；將存儲在接收方的內(nèi)部存儲器中的數(shù)據(jù)幀計數(shù)器變量值加1;以及 輸出該有聲的語音。
10、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，該接收方的本地時間的校正還包 括確定該密鑰再同步幀是奇數(shù)幀還是偶數(shù)幀。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括 當(dāng)確定該密鑰再同步幀是奇數(shù)幀時，提取包括在密鑰再同步幀中的發(fā)送方的時間信息；以及 將提取的發(fā)送方的時間信息和接收密鑰再同步幀時的接收方的時間信 息一起存儲在接收方的內(nèi)部存儲器中。
12、 如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括 當(dāng)確定該密鑰再同步幀是偶數(shù)幀時，提取包括在密鑰再同步幀中的發(fā)送方的時間信息；使用提取的發(fā)送方的時間信息、接收密鑰再同步幀時的接收方的時間信 息、數(shù)據(jù)幀數(shù)以及存儲在內(nèi)部存儲器中的對于前一密鑰再同步幀的發(fā)送方和 接收方的時間信息來計算平均傳輸延遲值；以及使用計算的平均傳輸延遲值來計算發(fā)送方和接收方之間的時間差，以使 用該計算的時間差來校正接收方的本地時間。
全文摘要
提供了一種在需要算法同步的加密通信中使用密鑰再同步幀來同步發(fā)送方和接收方二者的時間信息的裝置和方法。該使用密鑰再同步幀來同步時間信息的裝置包括發(fā)送器，包括用于接收語音的輸入單元、用于對接收到的語音進(jìn)行編碼的第一語音編碼器、用于產(chǎn)生關(guān)于所編碼的語音數(shù)據(jù)的幀的幀產(chǎn)生單元、和用于將幀發(fā)送到接收器的幀發(fā)送單元；以及接收器，包括用于接收從發(fā)送器發(fā)送的幀的幀接收單元、用于識別接收到的幀的類型并分析包括在密鑰再同步幀中的信息以計算發(fā)送方和接收方之間的時間差的幀分析器、用于對幀中的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼使其有聲的第二語音編碼器、和用于輸出該有聲的語音的輸出單元。
文檔編號H04L9/08GK101383697SQ20081009624
公開日2009年3月11日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者南宅俊, 徐明源, 李相二 申請人:韓國電子通信研究院