椭圆曲线密码与SHA-1算法在VOIP语音加密中的研究与应用

论文摘要

基于IP网络的语音传输（VoIP）技术目前已经发展成为一种专门的语音通信技术,其应用范围越来越广。VOIP的一个优势是,用户无需在互联网接入服务费用之外无需再支付其它费用,就象用户发送电子邮件无需再支付其它费用那样。VoIP在企业和消费者领域在日益普及。但是研究发现,除服务质量等问题外,安全问题是企业在做VoIP决策时重点考虑的内容。在现实中,许多客户表示,安全状况不能达到企业的应用标准是他们暂时不想部署VoIP的原因。目前,VoIP面临的安全议题主要有4个:拒绝服务（DOS）攻击、非法接入、话费诈欺或窃听等威胁。VoIP语音服务的传输与安全机制与传统电话服务截然不同。由于IP协议本身并没有防范攻击的能力,因而未加密的语音数据流量在传输时极易被截取或侦听。尽管目前来看,数据包侦听在VoIP安全事件中所占的比例并不高,但由于这种侦听方式技术难度不大,因此,在VoIP逐渐成为语音服务的主流之后,语音数据包侦听可能会成为VoIP的一个主要安全威胁。根据VoIP安全联盟的调查,目前部分黑客还掌握了如何攻击特定目标及特定网络内语音流量的技术,使VoIP面临安全威胁进一步加大。模拟话机存在并线窃听的问题,当企业用户使用了数字话机之后,由于都是厂家私有的协议,很难通过简单的手段来侦听。但VoIP环境下,这个问题又被提了出来。一个典型的VoIP呼叫需要信令和媒体流两个建立的步骤,RTP/RTCP是在基于包的网络上传输等时话音信息的协议。由于协议本身是开放的,即使是一小段的媒体流都可以被重放出来而不需要前后信息的关联。如果有人在数据网络上通过Sniffer的方式记录所有信息并通过软件加以重放,会引起员工对话音通信的信任危机。本文所做的主要工作、技术难点与创新处如下:1.大量查阅有关DerectX技术,研究DerectSound体系结构和开发模式,最大优化系统的稳定性、安全性、可扩展性等功能。1)如何枚举硬件信息2)如何利用双缓冲技术采集、播放声音2.研究Wave格式文件播放。在Windows驱动模型（WDM）中,DirectSound硬件缓冲区能够播放任何未压缩或压缩的声音格式,而这些格式能够被一个WAVEFORMATEX或WAVEFORMATEXTENSIBLE结构描述,并由硬件支持。软件缓冲区和非WDM硬件缓冲区只支持8位和16位未压缩格式。3.公钥密码体制根据其所依据的难题一般分为三类:大整数分解问题类、离散对数问题类、椭圆曲线类。有时也把椭圆曲线类归为离散对数类。本文详细地介绍了椭圆曲线密码的相关基本概念,基本原理以及一些相关定义,并利用NTL大整数类加以实现,并应用到VoIP的语音通话中,保证通话安全性。1)介绍了椭圆曲线密码的基本概念2)研究并学习了椭圆曲线上的加法定义3)研究并学习密码学中的椭圆曲线,如何实现加密解密算法4)利用C语言实现椭圆曲线上简单的加密/解密,并研究如何利用到VoIP语音通话过程中。4.深入学习研究SHA-1算法安全散列算法,SHA（Secure Hash Algorithm,SHA）是美国国家标准和技术局发布的国家标准FIPS PUB 180-1,一般称为SHA-1。其对长度不超过2^64二进制位的消息产生160位的消息摘要输出,本文配合图表详细论述了其实现的过程,并对其进行了C语言的实现。5.介绍了语音压缩的相关标准,着重介绍了G729a的静态库的使用。并研究了在VC下如何使用其对语音进行压缩和解压缩。6.明如何使用椭圆曲线密码与SHA-1结合,加密语音数据,采用椭圆曲线密码与SHA-1相结合,加密语音数据,实现语音的实时加密7.介绍了相关的网络传输协议1) TCP/IP协议简介2) UDP传输协议,以及如何控制双方数据的同步。本文主要在PC机上实现了上述内容,通过实验,达到了较为理想的效果

论文目录

• 目录
• 摘要
• SUMMARY
• 第一章 声音的采集与播放
• 1.1 DIRECTSOUND简介
• 1.2 使用DIRECTSOUND功能:
• 1.3 DIRECTSOUND设备
• 1.4 声音的采集
• 1.4.1 创造DirectSound对象
• 1.4.2 设置合作级
• 1.4.3 检索硬件信息
• 1.4.4 扬声器的设置
• 1.4.5 静态缓冲和流缓冲
• 1.4.6 缓冲控制选项
• 1.5 播放声音
• 1.5.1 播放声音的简单方式
• 1.5.2 重放（PLAYBACK）的控制
• 1.5.3 播放缓冲时的通知
• 1.5.4 混音
• 第二章 椭圆曲线密码体制（ECC）
• 2.1 简介
• 2.2 椭圆曲线密码
• 2.2.1 从平行线谈起
• 2.2.2 射影平面坐标系
• 2.2.3 椭圆曲线
• 2.2.4 椭圆曲线上的加法
• 2.2.5 密码学中的椭圆曲线
• 2.2.6 椭圆曲线上简单的加密/解密
• 第三章 SHA-1算法
• 3.1 SHA-1简介
• 3.2 SHA-1计算过程
• 3.3 VC下的实现
• 第四章 语音的实时加密
• 4.1 G729A简介
• 4.2 语音实时加密的原理和方式
• 4.3 语音实时加密的程序实现
• 第五章 网络传输
• 5.1 TCP/IP协议简介
• 5.1.1 TCP/IP参考模型
• 5.1.2 网间协议IP
• 5.1.3 传输控制协议TCP
• 5.1.4 IP地址及其分类
• 5.2 UDP协议
• 5.2.1 UDP协议的几个特性
• 5.2.2 UDP的基本工作过程
• 致谢
• 参考文献
• 附录