本發(fā)明涉及聲波通信領(lǐng)域，具體涉及一種隱私保護的超聲波通信方法。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，新一代的通信技術(shù)發(fā)展迅猛，特別體現(xiàn)在各式各樣的無線移動通信上，以lte、lte-a為代表的移動通信技術(shù)著力于移動通信寬帶化的發(fā)展；以無線局域網(wǎng)為代表的802.11家族則向?qū)拵ㄐ乓苿踊姆较蜻M行發(fā)展；以藍牙技術(shù)為代表的個人通信則向著低功耗高效比的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行拓展。而與此同時，計算機安全對于人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髟絹碓街匾?，同時人們對它的重視程度也隨之提高。由于人耳的聽覺特性，人耳對高頻聲波分量不是特別的敏感，而對于中低聲波有較好的接收效率。利用這種特性，使得借助于高頻聲波在設(shè)備間進行信息的隱蔽傳輸?shù)耐ㄐ欧桨缸兊每尚胁⒊晒Φ玫搅藢嵺`。圖像、聲音等都是生活中常見的信息傳輸載體，對聲音傳輸?shù)难芯恳脖容^深入，在此基礎(chǔ)之上，利用聲音傳輸來隱藏信息成為可能。聲音具有自己獨有的優(yōu)勢，相對于光線的直線傳播，聲音能夠繞開障礙物、全方向等優(yōu)點。因此，使用聲音來傳送秘密消息具有額外的好處?，F(xiàn)有的聲音隱藏消息方法集中于在人耳可聽范圍內(nèi)，在原聲中間或者背后加入需要傳輸?shù)男畔?。但是存在可能被發(fā)現(xiàn)夾雜信息的技術(shù)問題。因此，提供一種需考慮與可聽聲音頻率中的信息出現(xiàn)交雜、沖突的隱私保護的超聲波通信方法就很有必要。即使在使用超聲波技術(shù)來隱蔽通信也有可能被人截獲消息，從而泄露數(shù)據(jù)隱私。為了保護數(shù)據(jù)隱私，一種最直接的方式就是對數(shù)據(jù)進行加密。但是傳統(tǒng)的加密方案具有密文膨脹的缺點，這會使得通信代價急劇的增長。格式保留加密可以在保留明文格式的前提下保護數(shù)據(jù)的隱私，同時也不會增加通信代價。因此使用格式保留加密和超聲波通信來對傳輸數(shù)據(jù)進行雙重保護可以加強數(shù)據(jù)傳輸時的隱私性。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的通信沖突、安全性低的技術(shù)問題。提供一種隱私保護的超聲波通信方法，該隱私保護的超聲波通信方法具有安全性高、不易沖突的特點。為解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案如下：一種隱私保護的超聲波通信方法，所述通信方法包括：(1)發(fā)送端讀取發(fā)送文本，采用一對一編碼本編碼方法對文本進行編碼，將文本文字信息轉(zhuǎn)換為聲波包，聲波包中的聲波頻率為人耳聽不到的聲音頻率；(2)對編碼得到的聲波包通過保留格式加密方法加密生成送加密聲波包；(3)發(fā)送端通過空氣聲音信道將加密聲波包傳輸?shù)浇邮斩耍?4)接收端接收加密聲波包，解密加密聲波包，解密后通過與步驟(1)中編碼方法對應(yīng)的解碼方法解碼，再進行容錯處理后輸出接收文本。本發(fā)明的工作原理：在人耳聽不到的聲音頻率中加入信息，由于傳送秘密消息的聲音載波頻率并不在人耳的聽覺系統(tǒng)范圍之內(nèi)，因此本發(fā)明具有傳輸隱匿性。同時，由于聲波頻率處于不同的頻段中，所以無需考慮與可聽聲音頻率中的信息出現(xiàn)交雜、沖突的問題。為了保證數(shù)據(jù)在傳輸過程當(dāng)中的隱私性，對傳輸?shù)男畔⑦M行了加密處理，從而保證數(shù)據(jù)的隱私安全性。上述方案中，為優(yōu)化，進一步地，所述一對一編碼本編碼中任兩個聲波的頻率間隔不小于0.01khz。進一步地，所述一對一編碼本編碼方法還包括校驗編碼，校驗編碼采用rs校驗方法。進一步地，所述經(jīng)過一對一編碼本編碼方法中的聲波包包括20個音節(jié)，即20個比特信息位，前兩位音節(jié)為信息位，中間10位音節(jié)為數(shù)據(jù)位，最后8位為rs校驗碼。進一步地，所述音節(jié)發(fā)送時間間隔為87.2毫秒。進一步地，所述發(fā)送端與接收端點對點、面對面?zhèn)鬏?。進一步地，所述保留格式加密方案的加密長度為10。隱私保護的超聲波通信方法基于超聲波隱蔽通信系統(tǒng)，系統(tǒng)是指通過數(shù)字信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，主要由傳輸介質(zhì)、發(fā)射端和接收端三個主要部分組成。本發(fā)明的有益效果：效果一，不會與人耳能夠聽到的聲音發(fā)生沖突；效果二，保證了數(shù)據(jù)的安全性和私密性。附圖說明下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1，隱私保護的超聲波通信方法示意圖。圖2，隱私保護的超聲波通信方法中編碼流程示意圖。圖3，隱私保護的超聲波通信方法中解碼流程示意圖。圖4，rs校驗方法流程示意圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1本實施例提供一種隱私保護的超聲波通信方法，所述通信方法包括：(1)發(fā)送端讀取發(fā)送文本，采用一對一編碼本編碼方法對文本進行編碼，將文本文字信息轉(zhuǎn)換為聲波包，聲波包中的聲波頻率為人耳聽不到的聲音頻率；(2)對編碼得到的聲波包通過保留格式加密方法加密生成送加密聲波包；(3)發(fā)送端通過空氣聲音信道將加密聲波包傳輸?shù)浇邮斩耍?4)接收端接收加密聲波包，解密加密聲波包，解密后通過與步驟(1)中編碼方法對應(yīng)的解碼方法解碼，再進行容錯處理后輸出接收文本。本實施例的工作流程：如圖1，在發(fā)送端輸入以字節(jié)為單位讀入數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的傳輸場景需求，數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)長度會發(fā)生相應(yīng)變化。每個數(shù)據(jù)包分別作信道編碼處理，發(fā)送端通過編碼把數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成不同頻率的聲波，再利用自身攜帶的揚聲器傳播出去，同時保證傳輸過程中不被人耳發(fā)現(xiàn)。接收端通過麥克風(fēng)接收超聲波，再處理收到的聲波頻段轉(zhuǎn)換為可讀取的數(shù)據(jù)信息。為了降低接收端的誤碼率，提高傳輸系統(tǒng)的可靠性，發(fā)送端和收端盡量保證點對點、面對面?zhèn)鬏?，并且減少傳輸過程中的障礙物或反射物。一對一編編碼本編碼方式主要是指原編碼本中包含一個所需傳輸?shù)穆暡l段的所有聲波頻率，然后每一個聲波頻率是與傳輸數(shù)據(jù)信息一一對應(yīng)的，兩者之間可以實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，主要原因是聲波頻率的唯一性，如果發(fā)生一對多或者多對多的情況，可能會引起轉(zhuǎn)換錯誤。由此可見編碼本內(nèi)聲波頻率數(shù)據(jù)的數(shù)量應(yīng)該大于我們所需要傳輸?shù)奈淖中畔⒌淖址麛?shù)量，才有可能實現(xiàn)正確無誤的傳輸。為防止聲波頻率相近可能造成的編解碼錯誤，優(yōu)選地，所述一對一編碼本編碼中任兩個聲波的頻率間隔不小于0.01khz。具體地，所述一對一編碼本編碼方法的編編碼本采用16進制。如圖2，為隱私保護的超聲波通信方法中編碼流程示意圖。本實施例的字符編碼是基于utf-8，utf-8是一種針對unicode的可變長度字符編碼，又被稱為萬國碼。utf-8用1到6個字節(jié)編碼unicode字符。用在網(wǎng)頁上可以統(tǒng)一頁面顯示中文簡體繁體以及其它語言。utf-8采用變長字節(jié)表示，可以兼容ascii碼，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸時，即使錯了一個字節(jié)，并不影響其他字節(jié)。如果只有一個字節(jié)，則其最高二進制位為0，如果是多字節(jié)，其第一個字節(jié)從最高位開始，連續(xù)的二進制位值為1的個數(shù)決定了其編碼的字節(jié)數(shù)，其余各字節(jié)均以10開頭。utf-8可以有效的表示編碼空間內(nèi)的所有unicode字符，并且utf-8編碼時ascii字符只占1個字節(jié)，存儲效率比較高，適用于拉丁字符使用較多的場合以節(jié)省空間。下面主要以10位數(shù)字和26位字母為例，具體實現(xiàn)過程一致。在代碼實現(xiàn)的過程中，設(shè)置一個編編碼本定義為code_book，建立一個含有35個字符，包括[0-9,a-z]的表，將每個字符根據(jù)編編碼本映射到頻率表上。同時根據(jù)系統(tǒng)自身的實際情況可以對編碼進行一定的優(yōu)化。例如，用戶群為2013級學(xué)生，利用某學(xué)號系統(tǒng)主要傳輸本人學(xué)號信息，那么優(yōu)化為2013不傳，直接從后續(xù)位開始傳輸。優(yōu)化可以節(jié)省4位字符。數(shù)據(jù)量越小，傳輸準(zhǔn)確度就越可靠，系統(tǒng)也就越可靠。如表1為數(shù)字與聲波頻率的編碼本對照關(guān)系。傳輸文本為數(shù)字，先把數(shù)字編成16進制編碼，傳輸文本為字母。表1數(shù)字聲波頻率/khz018.00118.10218.20318.30418.40518.50618.60718.70818.80918.90如表2，為字母與聲波頻率的編碼本對照關(guān)系。一個字母可以編成2個16進制的字符。表2字符聲波頻率(khz)字符聲波頻率(khz)a19.00n19.52b19.04o19.56c19.08p19.60d19.12q19.64e19.16r19.68f19.20s19.72g19.24t19.76h19.28u19.80i19.32v19.84j19.36w19.88k19.40x19.92l19.44y19.96m19.48z20.00詳細地，如表3，為聲音包格式。一對一編碼本編碼方法中的聲波包包括20個音節(jié)，前兩位音節(jié)為信息位，采用“hj”用以通知接收端開始接收轉(zhuǎn)換后的超聲波音頻文件；中間10位音節(jié)為數(shù)據(jù)位，是有效的傳輸信息，即時輸入信息key值經(jīng)過編編碼本映射后的頻率信；最后8位為rs校驗碼，通過rs校驗方法，對中間10位進行計算，生成8位的校驗信息。表3其中，所述每相鄰音節(jié)發(fā)送時間的間隔為87.2毫秒。作為優(yōu)選，通過校驗來處理由于噪聲干擾造成的信息接收錯誤。通過rs校驗，可以糾正25％的錯誤信息。具體地，步驟(1)中加密處理為對數(shù)據(jù)位進行加密處理。為了不改變數(shù)據(jù)包的格式，本實施例采用“保留格式加密方案”，即ffx，ffx是現(xiàn)有的保留格式加密方案，保留格式加密方案可以在不改變數(shù)據(jù)位格式的情況下進行加密，該加密方案輸入和輸出都是10位的數(shù)據(jù)。在加入保留格式加密方案后，本實施采用編編碼本和ffx密鑰雙重保證來保證數(shù)據(jù)的安全。為提高傳輸容量，優(yōu)選地，所述一對一編碼本編碼的編編碼本采用32進制。相對來說傳輸數(shù)據(jù)量編碼后會更小，數(shù)據(jù)量可以傳輸?shù)母笠恍＿M一步地，所述一對一編碼本編碼方法還包括校驗編碼，校驗編碼采用rs校驗方法。采用rs校驗碼的8位字符每4位為一組對前面10位數(shù)據(jù)位進行校驗工作。也就是說明本問系統(tǒng)所采用的rs糾錯方法是在gf(24)域上的rs(15，11)碼，碼長n＝15字符，碼元長k＝11字符，碼距d＝5，糾錯能力t＝2字符，每字符為4bits，即一個碼組合7.5字節(jié)。每11個有效字節(jié)加4個糾錯字節(jié)。本文中一個聲波包的數(shù)據(jù)部分為10位，不滿11字節(jié)，剩余字節(jié)填77h。校驗方法流程如圖4。(a)計算校正子本實施例的rs校驗位為8位字符，分為兩組。(b)判斷是否出錯判斷校正子sj內(nèi)的值是否均為0，如果均為0則完成rs校驗，如果存在非0值，執(zhí)行步驟(c)；(c)計算錯誤位置判斷sj內(nèi)的值含有非0項，求出錯位多項式d(x)＝dz2x2+dz0x+dz1＝0的根，根即為出錯值的位置，其中：若dz2＝0，則只有一個根x1＝s3/s2。否則，使用代入法求出x1,x2，把x的15個可能值代入錯位多項式，若結(jié)果為0，是一個根。(d)計算錯誤值ew1,ew2若dz2＝0,否則(e)計算錯誤位的正確數(shù)據(jù)糾錯時在對應(yīng)的x＝ay,r(14-y)處，加上對應(yīng)錯值，完成糾錯。如根為x1＝a3,x2＝a8,ew1＝a4,ew2＝a7，在r(14-3)＝r(11)上加ew1即a4，在r(14-8)＝r(6)上加ew2即a7后為糾錯后的數(shù)據(jù)。步驟(3)的解碼方法與步驟(1)的編碼方法對應(yīng)，如圖3。解碼端使用的方法也是利用編編碼本code_book里的對應(yīng)關(guān)系進行聲波音頻轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息的流程，具體過程與編碼時的正好相反。針對接收到的聲波包，接收端會首先判斷開始頭2位的字符，檢驗該聲波頻率是否為發(fā)送端發(fā)出的正確的聲波包，然后讀取10位包含聲波頻率信息的信息字符，讀取8位rs校驗位對剛剛讀取的10位信息字符進行修正，才能生成8位最終的聲波頻率信息。如此反復(fù)讀取聲波包，得到一系列的聲波頻率信息，再根據(jù)編編碼本對應(yīng)關(guān)系得到發(fā)送端發(fā)送的原始數(shù)據(jù)信息為接收文本。為提高通信方法穩(wěn)定性，優(yōu)選地，所述發(fā)送端與接收端點對點、面對面?zhèn)鬏?。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式進行了描述，以便于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于具體實施方式的范圍，對本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員而言，只要各種變化只要在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。當(dāng)前第1頁12