一種基于速率調(diào)制的ip語音隱寫方法
【專利摘要】一種基于速率調(diào)制的IP語音隱寫方法，屬于安全通信領(lǐng)域，適用于以IP語音(Voice?over?IP,VoIP)為載體的隱蔽通信，其目的是在對語音流的內(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語音通信中變速率語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，通過對語音幀速率的調(diào)制來實(shí)現(xiàn)隱秘信息的隱藏。隱藏過程對于載體語音流的內(nèi)容未做任何修改，因而有效地維護(hù)了IP語音的感官質(zhì)量。此外，本發(fā)明公開的方法與具體的語音編碼器無關(guān)，適用于任何具有變速率編碼功能的語音編碼器，具有很好的普適性。
【專利說明】-種基于速率調(diào)制的IP語音隱寫方法

【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語音（Voice over IP，VoIP)隱寫方法，適用于以IP語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的生產(chǎn)和生活方式。然而，它為人類 帶來了巨大便利的同時(shí)也帶來了通信內(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，人們開始普遍關(guān)注在開放的Internet環(huán)境下如何進(jìn)行安全通信的問 題。隱寫（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，它是利用人類感覺器官的不敏感性（感覺冗余）以及多媒體數(shù)字信號本身存 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 公開的媒體信息中，使得隱秘信息不被察覺地傳輸。與傳統(tǒng)的加密技術(shù)相比，隱寫技術(shù)掩蓋 了信息的存在性，使得隱蔽通信不易被察覺，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) 成為近年來一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。主流的研究思路是以編碼后的語音流作為載體，利 用對其中冗余部分的修改來實(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)替換的隱寫方法（見 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 匹配的隱寫方法 (見 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)制的隱寫方法（見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)換的隱寫方法（見 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)整語音速 率這一特性，提出一種基于速率調(diào)制的IP語音隱寫方法，其目的是在對語音流的內(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語音隱寫方法，其特征在于，包括預(yù)先約定步驟：通信雙 方預(yù)先約定通信過程中采用的語音編碼器；約定采用的兩種語音速率及其標(biāo)識(shí)，即何種語 音速率標(biāo)識(shí)為二進(jìn)制位"0"，何種語音速率標(biāo)識(shí)為二進(jìn)制位" 1"，以及約定最初以何種語音 速率開始傳輸；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度r和載體向量的長度n，其中，r和η滿足f - 1 = η ;約定用 于隱蔽通信過程開始與結(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語音隱寫方法，其特征在于，包括預(yù)先約定步驟：通信雙方 預(yù)先約定通信過程中采用的語音編碼器；約定采用的兩種語音速率及其標(biāo)識(shí)，即何種語音 速率標(biāo)識(shí)為二進(jìn)制位"〇"，何種語音速率標(biāo)識(shí)為二進(jìn)制位" 1"，以及約定最初以何種語音速 率開始傳輸；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度r和載體向量的長度n，其中，r和η滿足f - 1 = η ;約定用 于隱蔽通信過程開始與結(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IP語音流進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到載體語音幀的速 率變化符合事先約定的標(biāo)識(shí)序列T時(shí)，對后續(xù)的語音流以η幀為單位組成載密語音幀向量 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)序列作為對應(yīng)的載體特征向量C，執(zhí)行隱秘信息的提取操作；對于每一組載密語音幀向 量F'，提取載密語音幀速率向量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語音隱寫方法，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來標(biāo)識(shí)隱蔽通信的開始與結(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長度與約定的載體向量長度相同，均為η,記為T = {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)載密語音幀速率向量誤判為二進(jìn)制標(biāo)識(shí) 序列T，而過早地結(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語音隱寫方法，其特征在于：所述的嵌入隱 秘信息步驟包括如下過程：

根據(jù)載密語音幀速率向量S' i調(diào)制相應(yīng)的η個(gè)載體語音幀得到一組載密語音幀向量 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)語音幀根據(jù)二進(jìn)制標(biāo)識(shí)
【文檔編號】G10L19/24GK104091597SQ201410295357
【公開日】2014年10月8日 申請日期: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 申請人:華僑大學(xué)