Bảo mật thoại đầu cuối với MDCT

Bảo mật thoại biến đổi miền thao tác trên tập những hệ số biến đổi tuyến tính của những mẫu tín hiệu tiếng nói. Những biến đổi được sử dụng là DFT, DCT, FTH. Những biến đổi này thực hiện khối/khối. Bài báo này trình bày giải pháp sử dụng biến đổi chồng lấp trực giao MDCT bảo mật tín hiệu thoại thu được độ lợi về che dấu lỗi cỡ 1dB.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bảo mật thoại đầu cuối với MDCT Kü thuËt ®iÖn tö & Khoa häc m¸y tÝnh<br /> <br /> <br /> B¶o mËt tho¹i ®Çu cuèi víi mdct<br /> La H÷u Phóc<br /> Tãm t¾t: B¶o mËt tho¹i biÕn ®æi miÒn thao t¸c trªn tËp nh÷ng hÖ sè biÕn ®æi tuyÕn tÝnh<br /> cña nh÷ng mÉu tÝn hiÖu tiÕng nãi. Nh÷ng biÕn ®æi ®­îc sö dông lµ DFT, DCT, FTH.<br /> Nh÷ng biÕn ®æi nµy thùc hiÖn khèi/khèi. Bµi b¸o nµy tr×nh bµy gi¶i ph¸p sö dông biÕn ®æi<br /> chång lÊp trùc giao MDCT b¶o mËt tÝn hiÖu tho¹i thu ®­îc ®é lîi vÒ che dÊu lçi cì 1dB.<br /> Tõ khãa: BiÕn ®æi DFT, BiÕn ®æi DCT, biÕn ®æi FTH, B¶o mËt tho¹i.<br /> <br /> <br /> 1. Më ®Çu<br /> B¶o mËt tho¹i t­¬ng tù tuy cã ®é mËt kh«ng cao khi so s¸nh víi b¶o mËt sè nh­ng cã<br /> lîi thÕ dÔ dµng ghÐp nèi víi c¸c kªnh truyÒn th«ng vµ ®é phøc t¹p thÊp. B¶o mËt tho¹i<br /> t­¬ng tù th­êng ®­îc dïng trong b¶o vÖ th«ng tin riªng t­, c¸ nh©n, nh¹y c¶m vµ nh÷ng<br /> th«ng tin cÊp chiÕn thuËt. Trong mét thêi gian dµi, nh÷ng nghiªn cøu vÒ b¶o mËt tÝn hiÖu<br /> tho¹i trªn c¬ së thao t¸c trªn biªn ®é, tÇn sè, thêi gian vµ ®ång thêi hai miÒn cña tÝn hiÖu<br /> tho¹i cho kh«ng gian khãa nhá, ®é phøc t¹p ph©n tÝch m· kh«ng cao[ 1] [2]. Ph­¬ng<br /> ph¸p m· trªn c¬ së x¸o trén c¸c hÖ sè cña biÕn ®æi DFT ra ®êi [9], cho kh«ng gian khãa<br /> lín, c¶i thiÖn ®¸ng kÓ ®é phøc t¹p ph©n tÝch m·, ®¸nh dÊu mét h­íng nghiªn cøu míi<br /> trong b¶o mËt tÝn hiÖu tho¹i ®­îc gäi lµ ph­¬ng ph¸p m· biÕn ®æi miÒn. NhiÒu kü thuËt<br /> biÕn ®æi miÒn ®­îc ®Ò xuÊt trong b¶o mËt tÝn hiÖu tho¹i bao gåm biÕn ®æi Fourier rêi r¹c<br /> (Discrete Fourier Transform- DFT)[9], biÕn ®æi cosine rêi r¹c (Discrete Cosine<br /> Transform- DCT) [3], BiÕn ®æi Hartley rêi r¹c (Discrete Hartley Transform-DHT)[7],<br /> biÕn ®æi vßng (circulant transformations) [5] vµ biÕn ®æi wavelet rêi r¹c (Discrete<br /> Wavelet Transform-DWT)[8]. Nh÷ng biÕn ®æi nµy ®­îc xö lý khèi/khèi ch­a tËn dông<br /> ®­îc ®Æc tÝnh che dÊu lçi cña c¸c biÕn ®æi chång lÊp. Trong bµi nµy tr×nh bµy vÒ mét<br /> gi¶i ph¸p b¶o mËt tÝn hiÖu tho¹i biÕn ®æi miÒn trªn c¬ së ¸p dông biÕn ®æi MDCT<br /> (Modified Discrete Cosine Transformation) víi ®é lîi che dÊu lçi ®¹t ®­îc cì 1dB.<br /> <br /> 2. B¶o mËt tho¹i biÕn ®æi miÒn<br /> S¬ ®å khèi chung cña b¶o mËt tho¹i biÕn ®æi miÒn ®­îc thÓ hiÖn ë h×nh 1 [2][8].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 1. S¬ ®å khèi b¶o mËt tÝn hiÖu tho¹i biÕn ®æi miÒn.<br /> §Ó x lµ vector biÓu diÔn 1 khung N mÉu tÝn hiÖu tiÕng nãi, u lµ khung sau khi<br /> chuyÓn sang vïng míi F cña x theo biÓu thøc:<br /> <br /> <br /> <br /> 46 La H÷u Phóc,' B¶o mËt tho¹i ®Çu cuèi víi MDCT.'<br /> Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ<br /> <br /> u  F (x) (1)<br /> Khi ®ã, x¸o trén ®­îc ®Þnh nghÜa lµ ma trËn P, N*N. Vector v cña tÝn hiÖu ®­îc<br /> chuyÓn sang miÒn míi lµ:<br /> v  P(u ) (2)<br /> Trong miÒn thêi gian, tÝn hiÖu tiÕng nãi ®· x¸o trén ®¹t ®­îc bëi nghÞch ®¶o chuyÓn<br /> ®æi F 1 trªn v :<br /> y  F 1 (v) (3)<br /> Bªn thu gi¶i x¸o trén ®­îc thùc hiÖn ng­îc l¹i :<br /> x  F 1 ( P 1 ( F ( y ))) (4)<br /> Khi truyÒn trªn kªnh tÝn hiÖu sÏ bÞ thªm nhiÔu  vµ vÒ mÆt to¸n häc m« h×nh hãa lµ<br /> y’=y+ (5)<br /> Gi¶i x¸o trén lµ :<br /> x  F 1 ( P 1 ( F ( y )))  x  F 1 ( P 1 ( F (  ))) (6)<br /> -1<br /> §Ó cã thÓ thùc hiÖn gi¶i m· chÝnh x¸c F ph¶i cã hµm ng­îc F . H¬n n÷a, hµm ng­îc<br /> nµy lu«n ®­îc mong muèn lµ chuyÓn ®æi F lµ b¶o toµn theo nghÜa toµn bé n¨ng l­îng<br /> cña tÝn hiÖu ®· x¸o trén lµ nh­ tÝn hiÖu ban ®Çu vµ kh«ng lµm gia t¨ng nhiÔu hay:<br /> F 1 ( P 1 ( F (  )))   (7)<br /> Do vËy biÕn ®æi ®­îc chän lµ phÐp biÕn ®æi trùc giao.<br /> 3. biÕn ®æi MDCT<br /> Víi khèi tÝn hiÖu ®Çu vµo trong miÒn thêi gian thø i, xi , cã ®é dµi M:<br /> xi (n)  x(n  iM ), n  0,1,...M  1 (8)<br /> vµ ký hiÖu khèi tÝn hiÖu ®Çu vµo trong miÒn thêi gian thø i, yi , cã ®é dµi N=2M:<br /> yi (n)  x(n  iM ), n  0,1,...,2 M  1 (9)<br /> BiÕn ®æi thuËn MDCT ®­îc ph¸t biÓu [6]:<br /> 2 2 M 1  1 M 1 <br /> X i (k )  <br /> M n0<br /> h(n) yi (n) cos (k  )(n <br /> M 2<br /> )<br /> 2 <br /> (10)<br /> <br /> víi i lµ chØ sè khèi, k=0,1,...,M-1.<br /> BiÕn ®æi ng­îc MDCT:<br /> 2 M 1  1 M 1 <br /> yˆ i (n)  ...