基于GSM的CSD信道加密语音实时通信技术研究

论文摘要

随着移动通讯技术的迅猛发展,手机不仅在个人通讯中扮演重要的角色,而且已经被广泛的应用于政府公务和商务活动等重要的场合中。但是,由于侦听技术的使用,个人移动通信中的语音在通话人进行通话的同时,可能已经被其它人所侦听,对通话人的通话内容形成了极大的安全威胁。因此,实现安全可靠的语音通信是使用者自然的要求,特别在国家安全和社会经济生活等方面,如何确保安全语音通信尤为重要。GSM（Global System for Mobile Communication）作为主要的移动通信系统,被人们广泛的使用,然而,GSM网络的安全设计主要是针对无线信道的,而且它的大部分安全规范是从运营商的角度设计的,主要用于防止欺骗和网络误用,移动通信用户之间语音通话时的通信内容存在着严重的安全隐患,无法满足语音通信安全的要求。针对该问题,本研究应用CELP（Code-Excited Linear Prediction）语音编码技术对语音进行编码,选择GSM的CSD （Circuit Switch Data）信道,提出了完整的语音流实时加密与解密技术,并通过对密钥交换后的共享密钥进行进一步的加密处理来提高安全等级。论文的主要内容包括：1.分析了GSM移动通信技术及其安全现状。2.系统研究了语音编码技术。3.对本研究中涉及到的密钥交换、数据加密技术进行了深入调研,并实现了一个高效的语音数据加解密方法。4.设计与实现了基于GSM的CSD信道加密语音实时通信系统。本论文完成了基于GSM的CSD信道加密语音实时通信技术的研究。通过对GSM通信系统的安全性进行分析,针对CSD信道的带宽限制和手机较低的数据处理能力,研究了语音编码技术,提出了语音数据加密技术,采用嵌入式编程思想及交叉编译等技术对基于GSM的CSD信道加密语音实时通信进行了设计和实现。基于GSM的CSD信道加密语音实时通信系统的实现,解决了语音通信不安全的问题。为个人移动通信增加了安全保障,防止了在语音通信过程中通话内容被其它人所侦听,很好的保护了通话人的隐私,在政府公务、商务活动等重要场合有很好的应用价值。此外,论文中对语音数据流的加密与解密技术对其它流数据的加密和解密也有很好的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景概述
• 1.2 论文选题的意义
• 1.3 国内外现状分析
• 1.4 论文研究的内容
• 1.5 论文结构
• 第二章 GSM通信安全分析
• 2.1 GSM通信技术及安全现状
• 2.2 语音通信的安全威胁
• 2.3 本章小结
• 第三章 相关技术及开发环境
• 3.1 嵌入式编程
• 3.1.1 嵌入式系统的体系结构
• 3.1.2 嵌入式软件系统开发流程
• 3.1.3 嵌入式软件开发环境
• 3.2 加密算法分析
• 3.2.1 加密算法
• 3.2.2 AES与Twofish
• 3.3 开发环境
• 3.3.1 硬件环境
• 3.3.2 软件环境
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统整体设计
• 4.1 可用信道分析
• 4.2 加密语音实时通信对语音编码的要求
• 4.3 加密语音实时通信系统设计方案
• 4.4 加密语音实时通信系统实现难点
• 4.5 加密语音实时通信系统实现步骤
• 4.6 加密语音实时通信机制
• 4.7 本章小结
• 第五章 语音编码技术
• 5.1 语音编码技术分析
• 5.2 CELP
• 5.3 本章小结
• 第六章 实时语音加解密
• 6.1 密钥交换
• 6.1.1 密钥交换的数学依据
• 6.1.2 密钥交换的实现
• 6.2 语音数据加解密
• 6.2.1 实时性
• 6.2.2 准确性
• 6.2.3 安全性
• 6.3 同步数据流
• 6.4 语音数据加密块的生成
• 6.5 语音数据加密的实现
• 6.6 语音数据加密流程
• 6.7 本章小结
• 第七章 系统实现与应用
• 7.1 无线通信接口实现
• 7.1.1 无线通信接口层
• 7.1.2 输入输出方案
• 7.1.3 共享资源的并发控制
• 7.1.4 Notification机制与类图
• 7.2 加密语音实时通信系统实现
• 7.2.1 系统功能块
• 7.2.2 数据单元
• 7.2.3 系统功能类
• 7.3 加密语音实时通信实现效果
• 7.3.1 加密通信主界面实现效果
• 7.3.2 加密通信联系人界面实现效果
• 7.4 系统应用
• 7.4.1 系统部署
• 7.4.2 系统测试
• 7.4.3 实际应用
• 7.5 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表论文目录