[发明专利]基于非零脉冲位置和幅度信息的G.729语音信息隐藏算法

说明书

技术领域

本发明是信息安全领域的信息隐藏算法。

背景技术

随着通信技术和互联网的飞速发展，网络已彻底融入人们的生活，社会正在向全面的信息化时代迈进。网络技术极大地提高了社会的效率，并给人们的生活及工作带来了巨大的便利性。互联网在给人们提供方便的同时，由于它的开放性和全球化，其带来的信息安全问题也逐渐显露出来。2013年，斯诺登爆料美国国家安全局早在2007年就开展了一个被称为“棱镜”的秘密项目，美国许多全球知名的企业都有参与其中，该项目是对人们的实时通信进行全面监听，包括用户的电子邮件、视频、语音、VoIP通信内容等，此监控计划以其范围之广、程度之深的特点严重侵害了公民的隐私。2017年初，Cyber X公司发现一款名叫“Operation Bug Drop”的恶意软件，一旦BugDrop感染某组织，每台电脑都会被它高效转化为窃听器，将内置或外接到计算机的麦克风听到的所有东西都记录下来，然后将这些音频文件发送给一个Dropbox文件，上传给黑客做进一步分析，如果遇到不法黑客，后果不堪设想。

所以，信息安全问题越来越受到国家、企业和个人的高度关注。如何保障涉密信息在公共网络上的安全传输，已经成为信息安全的研究热点。

目前，信息安全领域的技术主要包括信息加密和信息隐藏。在很长的一段时间内，都以密码学为主的信息加密技术作为信息安全领域的核心技术。加密技术是利用密码学的理论知识，对明文进行各种纷繁复杂的数学变换使之不被人们理解。随着技术的进步和计算机软硬件的发展，加密技术越来越遭受到更多的挑战。这种技术存在一个很明显的问题，秘密信息在被加密后，往往以乱码的形式或是无法读取的形式出现，也就是说加密的痕迹非常明显，这极容易引起不法攻击者的注意，促使他们对加密算法进行主动破解，即使不法攻击者无法破解加密算法，他们也可以截获秘密信息然后对发送方与接收方之间的正常通信进行干扰，从而达到恶意攻击的目的而使通信系统遭受不可估量的损失。所以通过加密技术保障数据传送的安全面临巨大风险。为了克服加密技术的不足，信息隐藏技术在20世纪90年代中期应运而生。它利用人类在视觉和听觉上的不敏锐性或是载体的自身冗余性将秘密信息隐藏到数字信号形式的载体(音频、视频和图像等)中，以达到既能掩盖秘密信息本身的内容还能掩盖秘密信息存在的双重目的，使得秘密信息的安全性又上升了一个高度。信息隐藏技术和加密技术之间是相辅相成的，如果能在实际应用中将二者结合使用，在秘密信息嵌入到载体之前对秘密信息先进行加密处理，那么秘密信息的传输将具备更好的安全性。

从早期已有的研究成果来看，信息隐藏的载体多采用静态文件，对以动态文件为载体做信息隐藏的研究成果较少。常见的动态形式的载体有网络电话、远程教育、网络电视和电台以及实时视频会议等等。国家自然科学基金委员会信息科学部的李德毅院士在2006年的第6届全国信息隐藏会议上指出：基于流媒体的信息隐藏是一个全新的、有发展前景的研究方向。国际互联网协会(The Internet Society)在2012年11月发布的调查报告显示，全球每天约有32％的用户在使用流媒体提供的服务。而且从流媒体的特点上看，用流媒体作为信息隐藏的载体具有很多显著的优点。例如：第一，可以容纳大量秘密信息；第二，流媒体的实时性和动态性使得攻击者没有充足时间来检测秘密信息，是秘密信息的一把天然保护伞；第三，在流媒体中传输的语音会有发生一定的延时丢包等，语音质量本身就会有所变化，这同攻击者的主动攻击行为有些类似。网络电话VoIP(Voice over Internet Protocol)是最常见的流媒体，通过IP网络实时传输语音信号，它替代了传统的基于电路交换方式的电话，带宽较小、线路资源的利用率高并且传输费用低。并且，在所有的通信方式中，通过语音进行交流是人类最常用的方式，语音传递的信息不仅包含实际的语音内容，还包含了大量的跟发音者自身声带特点以及情绪等有关的各种信息。语音信号在数字化后会产生大量数据，在存储和传输上很不方便，所以要进行语音压缩编码，来提高传输效率。进行语音压缩编码的根本是利用语音信号中大量的冗余信息，这些信息主要包括基音之间的相关性以及邻近样本点之间的相关性等。而基于流媒体的信息隐藏技术也多是利用冗余来隐藏秘密信息。