一種可恢復的密文域語音內(nèi)容認證方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可恢復的密文域語音內(nèi)容認證方法，首先將原始語音信號X置亂加密，置亂后的語音密文信號S分為N幀，每幀分為三段。然后將第一段信號能量比生成的水印嵌入在第三段中，將幀號對應的二值序列擴頻后嵌入在第二段中，得到含水印的語音密文信號。本發(fā)明在利用幀號對惡意篡改進行精確定位的基礎上，借助于置亂加密的特點，使被攻擊部分替換的信號在反置亂操作后分散到整個語音信號中。該方法提高了水印系統(tǒng)的安全性和篡改定位精度，同時又具有篡改恢復能力，解決了敏感語音在云存儲中的安全問題。
【專利說明】—種可恢復的密文域語音內(nèi)容認證方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明數(shù)字語音處理技術，具體涉及敏感語音在云存儲中的安全。
【背景技術】
[0002]高速網(wǎng)絡的發(fā)展以及計算機等技術的普及，使云計算從理論走向?qū)嶋H成為了可能。然而，云計算中數(shù)據(jù)的安全問題卻阻礙著其推廣和應用。云存儲是一種外包形式的服務，數(shù)據(jù)的擁有者對這種服務形式并不信任。對于敏感數(shù)據(jù)，企業(yè)和用戶為了保護數(shù)據(jù)隱私，在上傳到云存儲中心之前，往往會對數(shù)據(jù)做加密處理。用戶或者授權者在需要的時候從云存儲中下載需要的密文數(shù)據(jù)。由于云存儲自身的特點，用戶下載的數(shù)據(jù)可能是不真實的，或者被惡意攻擊的。如何對用戶下載密文數(shù)據(jù)的真實性進行認證，在惡意攻擊后又如何恢復被攻擊的內(nèi)容是目前多媒體信息安全研究的熱點之一，該問題的解決也將推動云計算和云存儲的普及和應用。
[0003]數(shù)字語音信號作為一種敏感的、重要的信息載體，廣泛應用在電話通訊，新聞報導等和人們生活息息相關的場合。為了保證數(shù)字語音的真實性和完整性，人們從不同方面，采用不同的方法對其進行了保護。例如，在內(nèi)容認證和說話人識別方面做了大量的工作，也已取得了較大進展。然而，相比之下，關于語音密文內(nèi)容認證和篡改恢復方面的研究成果則鮮有報道° 文獻“Content-dependent watermarking scheme in compressed speech withidentifying manner and location of attacks，，(Chen 0.T-C, Liu Chia-hsiung, IEEETransactions on Audio, Speech, and Language Processing,vol.15,n0.5,pp.1605-1616, 2007)提出了一種基于語音壓縮的語音內(nèi)容認證算法。該算法適用于基于CELP(Codebook-excite Linear Prediction)編碼的語音信號。水印由相應巾貞的LSF (LineSpectrum Frequency)生成,基于LSB的方法來嵌入水印。在實際生活當中，由于播放格式的特殊要求或存儲的方便等原因，含水印的語音信號不可避免地會受到一些信號處理。而基于LSB的水印嵌入方法對信號處理不具有魯棒性，所以該方法在實際應用中受到諸多限制?？谷ネ焦粢纛l水印方案的設計是一個難點，常見的是基于同步碼的抗去同步攻擊方法。文獻“Blind and robust audio watermarking scheme based on SVD-DCT” (BaiYing Lei, Ing Yann Soon, Zhen Li, Signal Processing, vol.91, n0.8, pp.1973-1984, 201I)提出了一種基于同步碼的抗去同步攻擊的音頻內(nèi)容認證算法，同步碼的嵌入增強了算法的魯棒性，同時也帶來了一些不足。一方面，同步碼的嵌入增加了信號的負載；另一方面，同步碼的嵌入方法存在安全隱患。文中嵌入同步碼所采用的特征是公開的，且嵌入方法是已知的。攻擊者可以得到特征并提取同步碼，并采用相同的方法將提取的同步碼嵌入在另一段信號中，然后將該信號替換原始含水印的信號，該攻擊不會被認證端察覺。此類算法的載體都是明文信號，不能直接應用于語音密文，且對于惡意篡改，不具有恢復的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術的以上不足，研究安全的、可恢復的語音密文內(nèi)容認證技術具有重要的現(xiàn)實意義，并能推動云計算和云存儲的普及和推廣。本發(fā)明的目的在于提供一種可恢復的密文域語音內(nèi)容認證算法，該算法對于語音密文所受到的惡意篡改能夠篡改定位，同時具有篡改恢復能力，提高了語音密文的安全性和在云存儲中的可靠性。
[0005]為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明利用幀號對惡意篡改進行精確定位的基礎上，借助于置亂加密的特點，設計了一種可恢復密文域語音內(nèi)容認證方法。
[0006]一種可恢復的密文域語音內(nèi)容認證方法，對語音密文篡改定位并對被惡意篡改的部分進行篡改恢復，其具體步驟包含如下:
[0007]( I)含水印語音密文的生成:首先對原始語音信號X做混沌置亂加密處理，置亂后的語音密文信號記為S ;接著，將S等分為不重疊的N個幀，每幀長為P，第i幀記為Si A分為三段，分別記為Sli, S2y S3,;然后，計算各段信號的能量比，用第一段信號的能量比生成水印Wli,并嵌入在第三段S3i中；將幀號i的對應的二值序列擴頻為W2i，并嵌入在第二段信號S2i中。用該方法完成每個語音密文幀的水印嵌入，得到含水印的語音密文信號；
[0008](2)語音密文內(nèi)容認證和篡改恢復:與含水印語音密文生成過程類似，首先將待檢測的語音密文WS進行分幀，每幀長為P，第i幀記為WSi ;將WSi分為三段，計算各段
信號的能量比；用第一段信號能量比生成的水印妒丨1和第三段信號提取的水印,3:做比較；記第二段信號提取的二值序列為
【權利要求】
1.一種可恢復的密文域語音內(nèi)容認證方法，對語音密文篡改定位并對被惡意篡改的部分進行篡改恢復，其具體步驟包含如下: (1)含水印語音密文的生成:首先對原始語音信號X做混沌置亂加密處理，置亂后的語音密文信號記為S;接著，將S等分為不重疊的N個幀，每幀長為P，第i幀記為Si; Si分為三段，分別記為Sli, S2y S3i；然后，計算各段信號的能量比，用第一段信號的能量比生成水印Wli,并嵌入在第三段S3i中；將幀號i的對應的二值序列擴頻為W2”并嵌入在第二段信號S2i中。用該方法完成每個語音密文幀的水印嵌入，得到含水印的語音密文信號； (2)語音密文內(nèi)容認證和篡改恢復:與含水印語音密文生成過程類似，首先將待檢測的語音密文WS進行分幀，每幀長為p，第i幀記為WSi;將WSi分為三段，計算各段信號的能量比；用第一段信號能量比生成的水印!Tl,?和第三段信號提取的水印妒3丨做比較；記第二段信號提取的二值序列為
【文檔編號】G10L19/018GK103456308SQ201310335479
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權日:2013年8月5日
【發(fā)明者】王宏霞, 劉正輝, 劉雙 申請人:西南交通大學