该篇博客介绍了如何使用Matlab进行语音信号的混沌加密，使用AES加密算法对语音进行分块处理，并展示了加密解密过程。通过AES-128模式，作者分享了AES加密函数的实现和关键代码片段，适用于电子密码本（ECB）、密码块链接（CBC）等模式。读者可以了解语音数据安全在通信中的重要性以及Matlab在信息安全领域的应用。
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⛄一、混沌语音加密简介
语音的数据安全是网络语音通信的重要问题之一,混沌序列由于具有类随机性常被用作加密密钥。
⛄二、部分源代码
clear all
close all
clc
%%
%aes加密
%利用密钥定义S盒
keyh = {‘2b’ ‘7e’ ‘15’ ‘16’ ‘28’ ‘ae’ ‘d2’ ‘a6’…
‘ab’ ‘f7’ ‘15’ ‘88’ ‘09’ ‘cf’ ‘4f’ ‘3c’};
key = hex2dec(keyh);
s = aesinit(key);
%切分语音矩阵
x=audioread(‘s.wav’);
x7=ceil(100x(:,2))+127;
n=floor(length(x7)/16);
for i=1:n
eval([‘x’,num2str(i+7),‘=’,‘x7(’,num2str((i-1)16+1),‘:’,num2str(i16),‘);’])
eval([‘ct’,num2str(i),‘=’,‘aesjiami(s,x’,num2str(i+7),‘);’])
eval([‘pt’,num2str(i),‘=’,‘aesjiemi(s,ct’,num2str(i),‘);’])
end
ct=[];
pt=[];
for i=1:n
eval([‘ct=[ct ct’,num2str(i),‘];’])
eval([‘pt=[pt pt’,num2str(i),‘];’])
end
t=(0:16n-1)/8000;
figure(6)
subplot(3,1,1);
plot(t,x7(1:16*n))%原始语音信号
grid on;
axis tight;
title(‘原始语音信号’);
xlabel(‘time(s)’);
ylabel(‘幅度’);
subplot(3,1,2);
plot(t,ct)%加密语音信号
grid on;
axis tight;
title(‘加密语音信号’);
xlabel(‘time(s)’);
ylabel(‘幅度’);
subplot(3,1,3);
plot(t,pt)%加密语音信号
grid on;
axis tight;
title(‘解密语音信号’);
xlabel(‘time(s)’);
ylabel(‘幅度’);
function [output] = aes(s, oper, mode, input, iv, sbit)
% AES 加密/解密矩阵处理
% output = aes(s, oper, mode, input, iv, sbit)
% 加密/解密密钥标准：AES-128, AES-192, AES-256.
% NIST SP800-38A标准的密钥都可以适用(e.g. ECB, CBC, OFB, CFB, CTR).
% 解密例子: out = aesdecrypt(s, ‘dec’, ‘ecb’, data)
% s: AES结构(由aesinit产生)
% oper: 操作选项:
% ‘e’, ‘enc’, ‘encrypt’, ‘E’,… = encrypt加密
% ‘d’, ‘dec’, ‘decrypt’, ‘D’,… = decrypt解密
% mode: 操作模式
% ‘ecb’ = Electronic Codebook Mode电子密码本模式
% ‘cbc’ = Cipher Block Chaining Mode密码块链接模式
% ‘cfb’ = Cipher Feedback Mode密码反馈方式, 加密回馈模式
% ‘ofb’ = Output Feedback Mode输出反馈模式
% ‘ctr’ = Counter Mode计数器模式
% 如需要使用counter mode，则使用另一函数AES_GET_COUNTER()
% input: 16位明文/密文
% iv: 初始化向量
% sbit: CFB模式的参数长度
% output: 输出密文/明文
%
% 参考文献：
% Morris Dworkin, Recommendation for Block Cipher Modes of Operation
% Methods and Techniques
% NIST Special Publication 800-38A, 2001 Edition
error(nargchk(4, 6, nargin));
validateattributes(s, {‘struct’}, {});
validateattributes(oper, {‘char’}, {});
validateattributes(mode, {‘char’}, {});
validateattributes(input, {‘numeric’}, {‘real’, ‘vector’, ‘>=’, 0, ‘<’, 256});
if (nargin >= 5)
validateattributes(iv, {‘numeric’}, {‘real’, ‘vector’, ‘>=’, 0, ‘<’, 256});
if (length(iv) ~= 16)
error(‘Length of ‘‘iv’’ must be 16.’);
end
end
if (nargin >= 6)
validateattributes(sbit, {‘numeric’}, {‘real’, ‘scalar’, ‘>=’, 1, ‘<=’, 128});
end
if (mod(length(input), 16))
error(‘Length of ‘‘input’’ must be multiple of 16.’);
end
switch lower(oper)
case {‘encrypt’, ‘enc’, ‘e’}
oper = 0;
case {‘decrypt’, ‘dec’, ‘d’}
oper = 1;
otherwise
error(‘Bad ‘‘oper’’ parameter.’);
end
blocks = length(input)/16;
input = input(😃;
switch lower(mode)
case {'ecb'}
% Electronic Codebook Mode
% ------------------------
output = zeros(1,length(input));
idx = 1:16;
for i = 1:blocks
if (oper)
% 解密
output(idx) = aesdecrypt(s,input(idx));
else
% 加密
output(idx) = aesencrypt(s,input(idx));
end
idx = idx + 16;
end
case {'cbc'}
% Cipher Block Chaining Mode
% --------------------------
if (nargin < 5)
error('Missing initialization vector ''iv''.');
end
output = zeros(1,length(input));
ob = iv;
idx = 1:16;
for i = 1:blocks
if (oper)
% 解密
in = input(idx);
output(idx) = bitxor(ob(:), aesdecrypt(s,in)');
ob = in;
else
% 加密
ob = bitxor(ob(:), input(idx));
ob = aesencrypt(s, ob);
output(idx) = ob;
end
idx = idx + 16;
end
% 储存用于块传递的iv
s.iv = ob;
case {'cfb'}
% Cipher Feedback Mode
if (nargin < 6)
error('Missing ''sbit'' parameter.');
end
% 读取输入明文/密文的长度
bitlen = 8*length(input);
% 循环计数器
rounds = round(bitlen/sbit);
% 检测错误
if (rem(bitlen, sbit))
error('Message length in bits is not multiple of ''sbit''.');
end
% 将输入转换为比特流
inputb = reshape(de2bi(input,8,2,'left-msb')',1,bitlen);
% 预设init
ib = iv;
ibb = reshape(de2bi(ib,8,2,'left-msb')',1,128);
% 预设输出二进制流
outputb = zeros(size(inputb));
for i = 1:rounds
iba = aesencrypt(s, ib);
% 移位
ibab = reshape(de2bi(iba,8,2,'left-msb')',1,128);
ibab = ibab(1:sbit);
inpb = inputb((i - 1)*sbit + (1:sbit));
outb = bitxor(ibab, inpb);
outputb((i - 1)*sbit + (1:sbit)) = outb;
if (oper)
% 解密
% 定义新移位方式
ibb = [ibb((1 + sbit):end) inpb];
else
% 加密
ibb = [ibb((1 + sbit):end) outb];
end
% 返回字节
ib = bi2de(vec2mat(ibb,8),'left-msb');
% 循环
end
output = bi2de(vec2mat(outputb,8),'left-msb');
% 储存用于块传递的iv
s.iv = ib;
case {'ctr'}
% Counter Mode
if (nargin < 5)
iv = 1;
end
output = zeros(1,length(input));
idx = 1:16;
for i = (iv):(iv + blocks - 1)
ib = AES_GET_COUNTER(i);
ib = aesencrypt(s, ib);
output(idx) = bitxor(ib(:), input(idx));
idx = idx + 16;
end
s.iv = iv + blocks;
otherwise
error('Bad ''oper'' parameter.');
end
⛄三、运行结果
⛄四、matlab版本及参考文献
1 matlab版本
2014a
2 参考文献
[1]韩纪庆,张磊,郑铁然.语音信号处理（第3版）[M].清华大学出版社，2019.
[2]柳若边.深度学习:语音识别技术实践[M].清华大学出版社，2019.
[3]葛秀梅,仲伟波,李忠梅,范东升.基于DSP的混沌语音加密解密系统[J].实验室研究与探索. 2014,33(09)
3 备注
简介此部分摘自互联网，仅供参考，若侵权，联系删除
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