[发明专利]一种单芯片门卫式端对端语音密码机

权利要求书

1.一种单芯片门卫式端对端语音密码机，包括拾音MIC、AD/DA转换模块、本端蓝牙模块、手机蓝牙模块和SPK播放模块，所述MIC用于采集模拟语音信号，所述AD/DA转换模块用于将模拟语音信号与数字信号相互转换，所述本端蓝牙模块和手机蓝牙模块用于将所述数字信号调制成蓝牙信号并在手机与本端蓝牙耳机之间传送，所述SPK播放模块用于播放模拟语音信号；

其特征在于，所述语音密码机还包括编解码模块、加解密模块和调制解调MODEM；

所述编解码模块包括A1、A2两个功能：

A1、采用低速率语音编码技术，对经过A/D转化后的PCM语音信号进行压缩编码；

A2、对解密后的低速率语音进行解码，送D/A播放；

所述调制解调MODEM包括B1、B2两个功能：

B1、将加密后的语音信号，调制到PCM语音信号，送蓝牙模块；

B2、将手机蓝牙送来的对端调制信号解调，送加解密模块解密；

所述加解密模块包括C1、C2两个功能：

C1、对低速率语音信号进行加密；

C2、对解调后的加密数据进行解密；

加解密算法采用基于混沌的双模块Feistel结构高安全性高速分组密码算法，包括算法约定、算法准备和加解密三个部分；

所述算法约定包括如下四个约定内容：

Y1、1字节/byte=8比特/位/bit；

Y2、加密系统是64位，使用双精度的浮点数运算，即1位符号位，11位指数位，52位小数位；

Y3、序列和向量均指行向量；

Y4、长度为n的向量x写为，矩阵n*m的矩阵X写为；

定义单向耦合映像网络：

；

其中，n=0，1，2...为离散时间坐标，i=1，2，3，...L为离散空间坐标，表示离散空间第i个格点在时刻n的状态值，L表示格子的数目，为耦合强度；

上式的边界条件为：

；

子系统采用Logistic映射：

；

所述算法准备包括时空混沌系统产生序列、生成密钥流和子密钥和生成S盒三部分；

所述时空混沌系统产生序列的处理函数为；

其中，K为密钥，n₀，n为输出长度，密钥K是一个长度为8向量：；n₀表示混沌迭代初始次数，n表示后续迭代次数；

seqM为时空混沌序列，是一个矩阵，其大小为，存储的数为64位双精度浮点数；

时空混沌系统产生序列的处理函数的具体内容包括如下步骤：

S1、将密钥转为混沌初始值，它们为双精度浮点数，转化规则如下：

S2、使用步骤S1得到的x₀作为初始值，根据S1中的公式组迭代时空混沌系统n₀+n次，系统参数，L=8；

S3、抛弃时空混沌系统前n₀次的状态值，保存后n次的状态值seqM，其大小为；

所述生成密钥流和子密钥的处理函数为；

其中，n_ks表示加密过程使用的所有子密钥的总长度，KS是一个向量，其长度为n_ks；

生成密钥流和子密钥的处理函数的具体内容包括如下步骤：

S21、将seqM转为向量seqV，其大小为8n；

S22、通过以下规则将seqV转为8bit的密钥流序列：

；

S23、取seqV的前n_ks个元素作为子密钥，；

所述生成S盒的处理函数为；

其中，双S盒S1、S2均是16*16的双射表，S盒和密钥流分别使用同一个时空混沌序列的不同部分；

生成S盒的处理函数的具体内容包括如下步骤：

S31、初始化S盒S1和S2，赋值为0-255，具体规则如下：

S2=S1；

S32、构造两个16*16的随机矩阵RM1，RM2，分别取KS的256个元素，，将两者逐行扫描的形式转为16*16的随机矩阵RM1，RM2；

S33、通过RM1，RM2随机化初始的S1，S2，为了达到这一目标，对S1，S2的元素进行两两交换操作，定义为：

；

其中，i，j=0,1,2,3，...15，分别表示取bit数的最高4位和最低4位，的操作表示在S盒S1上，将位置（i，j）和位置（j，i）的两个数进行交换，按顺序进行256次操作，注意每一次交换后S1将自动更新，最终获得随机化的S1，同理，通过可以获得随机化的S2；

所述加解密包括加密和解密两个部分，加密部分的处理函数为；

其中M为明文分组，blen为分组长度，round为加密轮数，C为密文分组；

明文分组支持128位和256位两种模式，对应16个字节和32个字节，子密钥长度为7*blen；

所述加密过程采用端对端加密，一次一算法。

2.如权利要求1所述的一种单芯片门卫式端对端语音密码机，其特征在于，所述密码机的工作状态分为明话模式和密话模式，上电开机默认进入明话模式，确认，拨通电话确认身份，需要进行密话通话时按切换键进入密话模式，加密终端开始握手协商秘钥，秘钥协商成功提示建链成功，可进行密话通信。