一種混合混沌語音加密系統
摘要：利用devaney混沌理論，設計了乙個復合混沌對映的加密函式，並且證明演算法的跡對有限小數的初始值非週期。我們隨後基於此設計了加密演算法，實現了對語音檔案的加密。
隨後設定**實驗。本文實現了金鑰敏感性分析、統計分析、對密文和明文的相關分析。實驗結果表明該系統加密效能良好，具有巨大的金鑰空間。
同時它具有良好的雪崩效應，有效抵抗窮舉和統計分析。
關鍵字復合混沌、語音編碼、語音加密、金鑰分析
1、介紹
隨著社會發展，語音通訊需求逐漸變大，語音通訊技術隨之發展，但是對該技術的攻擊越來越嚴重，所以資訊保安吸引了人們的更多注意力。
混沌動力學系統已經廣泛應用於加密演算法。混沌對映的特徵包括初始狀態敏感性，拓撲傳遞性和週期點的密度，混沌序列產生的是偽隨機序列具有良好的隨機性，相關，和複雜性，但結構複雜，難以分析和**，因此，混沌序列的混沌動力系統產生實現加密可以滿足序列加密演算法的安全性要求。文獻[ 4 ]提出了一種復合非線性混沌偽隨機數生成演算法，然而，由於計算機有限精度，難以避免短週期的影響。
因此本文設計了一種改進的可有效避免短週期的混合混沌系統的偽隨機碼發生器。並證明了它在理論上是沒有週期，並將其應用到語音加密，通過實驗，密碼文字具有更好的分布特徵，它可以有效抵抗統計分析，從而保證了加密系統的很高安全性。
2、混沌的定義和特性
目前混沌沒有統一的定義，這裡介紹devaney定義：集合v是度量空間，x、y是v的開子集，f是乙個連續對映，，如果滿足一下三個條件，就稱f是在v上的混沌。
（1） f對初始值敏感。也就是說,對於任意,有,有自然數n和實數y在x的領域，是正確的。
（2） f具有拓撲傳遞性，也就是說
（3） f的週期點集t是v的密集。也就是說,對於任意,不等式
豐富的混沌特性：對引數和初始值的敏感性，遍歷性和隨機性。
3、復合混沌系統設計
復合混沌系統設計如下：
混沌序列在函式和之間選擇，選擇情況由決定，混沌序列流作為密碼流，該系統比單混沌系統複雜，有更好的隨機性。由文獻4提出的復合混沌系統如下：
設初始值為，一旦因計算機的有限精度出現迴圈現象。有，，該混沌序列有週期n，但對於本文的復合混沌系統，即使有，
也很難保證和具有相同的符號，如果出現，使得和異號，序列就會跳出原始週期軌跡。由於計算機的有限精度，f(x, y)的效能在計算機中的週期性不可避免。然而，由於其複雜的動力學行為，它可以保證即使在計算機有限精度足夠大的週期仍然是存在的，它可以有效地抵抗統計分析。
4、加密和解密演算法描述
4．1語音檔案加密設計
（1）集合s是語言檔案的取樣點序列，，是語言間的取樣點的值，且，其中i=1,2,3…,n。
（2）對s的編碼，得到平鋪的序列m=[nxs],其中是捨入符號，n是整數，設n=255，也就是說平鋪序列是
（3）設定初始值,作為金鑰，混沌序列由f(x,y)迭代產生，同uo以上方式的編碼，得到密碼序列流
（4）加密的明文流，,得到加密的密文流，其中表示異或。
4.2解密設計
和一樣，，事實上，解密過程是加密過程的反過程，最終編碼得到解密檔案
5、加密效能的**結果與分析
（1）金鑰空間分析
該金鑰空間是，由於系統金鑰是混沌對映的初始值，且是在-1和1之間的十進位制書，精度是，該金鑰空間等效於94位元的金鑰。金鑰空間是如此之大，可以抵抗蠻力攻擊的硬體。
（2）加密資訊的時域和頻域分析
為了分析時間域和頻率域的加密的檔案，我們做了相應的matlab**實驗，和原始語音頻號是pcm格式的，取樣頻率是44khz，取樣位數是16位元，位元率是1411kbps，語言檔案格式w**的。分析加密前後錄音「chaos」的時域和頻域資訊，金鑰是
原始語言訊號
加密的語言訊號
解密的語言訊號
（4） 金鑰敏感性分析
好的密碼系統應該對金鑰的變化極其敏感，也就是說金鑰的雪崩現象。演算法的敏感的初始測試，使用,解密加密的檔案，滿足作為金鑰，是加密金鑰。
（5） 相關分析
對於軌跡資料之間的相關性需要減小，保證在語言檔案資料軌跡中很高的相關特性。隨機選取2000個資料軌跡測試語言端，計算它們的資料相關係數。得到選取點加密前的相關係數為0.
9927，加密後的相關係數為0.028.可以看出加密前資料相關性很強，加密後破壞了資料的相關性。
資料分散到整個空間中了。
6結論本文基於混沌理論設計了一種語言加密系統。原始檔案加密是通過乙個複雜的混沌對映產生的混沌序列流產生的密文，然後編碼，異或音訊檔案。實驗結果表明，系統具有較高的安全性，它的金鑰有乙個良好的雪崩效應，並具有良好的統計特性的隨機密碼文字。