压缩域语音感知哈希认证算法及安全性研究

【摘要】随着网络通信的开放和多媒体处理技术的飞速发展,音频信号在传输过程容易遭受到非法的攻击。语音作为一种最为常见的音频形式,在日常通信、法庭取证、指令密保等方面应用广泛,其内容的安全性和完整性验证至关重要。感知哈希的本质是一类数字摘要技术,因其对内容保持操作具有较好的鲁棒性,对非法篡改操作具有一定的区分性,同时也满足单向性、抗碰撞性等基本安全性要求,逐渐成为一种用于图像、音频和视频等多媒体安全认证的热门技术。语音信号与宽带音频在信号特点、编码、传输方式以及存储方面有很大的不同。而传统的音频感知哈希认证算法主要针对原始域宽带音乐,对压缩格式音频和语音适用性较弱。针对以上问题,提出了一种基于MDCT频谱熵的压缩域语音感知哈希认证算法。算法首先通过对MP3格式的语音文件进行部分解压以提取MDCT系数,以子带划分的方法计算MDCT频谱能量来降低运算量。其次将MDCT频谱子带能量映射为与信息熵理论中相似的质量函数,以此作为感知特征集进而量化为二进制感知哈希值。实验结果证明：算法对内容保持操作的鲁棒性有所提高,同时保证了算法的执行效率。该算法由于仅对MP3文件部分解码,算法的实时性很高,能够满足实时通信终端的要求。针对音频感知哈希安全性分析和评价方法被忽视的研究现状,提出一种基于频谱熵特征的压缩域音频水印嵌入算法。在构造感知哈希值的过程中引入密钥并对生成的感知哈希值进行纠错码预处理,将编码之后的数据作为认证信息嵌入载体,达到解决感知哈希值传输过程中需要额外信道以及容易受到攻击而发生改变的问题。实验结果表明：该算法在不影响感知内容的前提下进行嵌入,对于常见攻击具有鲁棒性。最后结合图像感知哈希安全性研究方法,以本文提出的算法作为实验对象,根据实验结果分析当前音频感知哈希算法的安全性,并得出实验结果：当前安全性主要依赖于密钥和针对某项局部内容攻击进行专门的优化。
【作者】刘扬威；
【导师】张秋余；彭铎；
【作者基本信息】兰州理工大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】语音内容认证；感知哈希；压缩域；MDCT频谱熵；安全性分析；传输信道安全性；数字水印；

【参考文献】
[1]曹平平.交互媒体的生态关系[D].大连工业大学,设计艺术学,2009,硕士.
[2]唐海迪.新中国初期女性文化的演变（1949—1966）[D].首都师范大学,中国近现代史,2004,硕士.
[3]吴爱琴.山东省水岸带土壤重金属空间赋存及其生态风险研究[D].聊城大学,自然地理学,2014,硕士.
[4]乔薏芯.旅游资源开发中的地方政府角色定位研究[D].西北大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[5]王海亮.基于主动带宽测量的多码率流媒体系统设计研究[D].浙江大学,电路与系统,2004,硕士.
[6]许振柱,周广胜,肖春旺,王玉辉.CO_2浓度倍增和土壤干旱对两种幼龄沙生灌木碳分配的影响[J].植物生态学报,2005,02:281-288.
[7]宁婕妤.镍/铜基薄膜的可控制备和应用研究[D].北京交通大学,光学工程（专业学位）,2013,硕士.
[8]侯越.转型期城市弱势群体社会支持研究[D].大连理工大学,马克思主义理论与思想政治教育,2004,硕士.
[9]唐远洋,黄尔嘉.知识挖掘技术与网络教育资源的组织[J].电化教育研究,2003,06:53-55.
[10]朱雅文.有机—无机杂化太阳能电池的界面调控与表征[D].苏州大学,凝聚态物理,2014,硕士.
[11]侯彦娇.风力发电机组控制系统容错控制研究[D].北方工业大学,控制工程,2014,硕士.
[12]李连庆.山东投资结构变化对劳动力流动影响研究[D].山东财经大学,政治经济学,2013,硕士.
[13]董丽华,于有冬,刘静波.中厚板在线控制冷却与淬火技术概述[J].一重技术.1998(04)
[14]李雪斌.基于粗糙集理论的规则挖掘方法研究[D].江西师范大学,2002.
[15]朱鹤林.低频三值矩形波电磁流量计的设计[D].内蒙古科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[16]左倩倩.我国区域经济协调发展的政治因素影响研究[D].西安科技大学,马克思主义理论,2013,硕士.
[17]孟德楷.国际历史科学大会与百年中国：1900-2010[D].山东大学,专门史,2014,博士.
[18]谢有成.液压开槽机施工技术在防渗工程中的应用[J].中国水利.2003(14)
[19]孙婷婷.加工处理对高脂肪含量牛乳氧化稳定性的影响[D].哈尔滨工业大学,食品科学,2013,硕士.
[20]俞映月.银企关系、银行规模与中小企业贷款关系研究[D].浙江工业大学,技术经济及管理,2012,硕士.
[21]杨莲莲.新型咔唑基席夫碱衍生物的合成及离子识别性能研究[D].安徽大学,应用化学,2013,硕士.
[22]吴福英.面向用户的信息过滤研究与实现[D].江西师范大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[23]吴福朝,胡占义.基本矩阵的5点和4点算法(英文)[J].自动化学报,2003,02:175-180.
[24]杜佳音.平面网格函数空间上的线性混沌映射[D].华东师范大学,应用数学,2004,硕士.
[25]袁立敏.生态型节能电器产品设计要素研究[D].吉林大学,艺术设计学,2014,硕士.
[26]陈安良.Zn_2SnO_4复合材料的制备及其在染料敏化电池上的应用研究[D].武汉理工大学,2013.
[27]付先君.宪法司法化研究[D].西南政法大学,法学（专业学位）,2012,硕士.
[28]赵冬斌,刘德荣,易建强.基于自适应动态规划的城市交通信号优化控制方法综述[J].自动化学报,2009,06:676-681.
[29]段娟.《弟子规》与初中生的德行教育[D].内蒙古师范大学,教育管理（专业学位）,2013,硕士.
[30]刘晓颖.民营养老机构发展研究[D].西南交通大学,行政管理,2014,硕士.
[31]杨建亚.斜拉桥施工控制仿真计算[D].合肥工业大学,市政工程,2004,硕士.
[32]羊毅.关联理论视角下的英语辩论赛修辞研究[D].武汉理工大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[33]翁毅.福建省美食旅游开发研究[D].福建师范大学,自然地理学,2004,硕士.
[34]杨广武.地下工程穿越既有地铁线路变形控制标准和技术研究[D].北京交通大学,2010.
[35]邵峥敏.解释论视野下的网络侵权责任研究[D].华东政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[36]张丽艳,李群湛,易东,周福林,邱大强.同相供电系统潮流控制器容量的优化配置[J].电力系统自动化,2013,08:59-64.
[37]陈开宁,兰策介,史龙新,陈伟民,许海,包先明.苦草繁殖生态学研究[J].植物生态学报,2006,03:487-495.
[38]史君升.基于MPLS BGP VPN组网实现与应用设计[D].内蒙古大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[39]邵玲.我国特种设备安全监管问题探究[D].吉林大学,公共管理,2014,硕士.
[40]孙亚伟.基于小波和混沌的数字水印技术研究[D].燕山大学,电路与系统,2004,硕士.
[41]郭铁明,王力群,李小成,寇生中.三维石墨烯/泡沫镍基底上制备Ni掺杂Co(OH)_2复合材料及其超电容性能[J].兰州理工大学学报,2015,02:12-16.
[42]王哲,严莉莉,周阳敏,施利斌.高含水量淤泥的固化及其收缩性研究[J].中国水运(下半月),2013,08:334-335.
[43]季瑞光.论图书馆信息服务的有效途径[J].内蒙古科技与经济,2003,02:139-140.
[44]李青.主题教学理论及其在语文阅读教学中的应用[D].曲阜师范大学,小学教育（专业学位）,2013,硕士.
[45]金怡.国有商业银行的效率研究[D].西南大学,政治经济学,2013,硕士.
[46]陈毓亮.基于接口集成的云开放平台[D].华中科技大学,计算机技术,2013,硕士.
[47]叶起昌.索绪尔与海德格尔的语言观比较:方法论与方法[J].外语学刊,2013,01:82-89.
[48]袁明华.医院手术部医用气体管路设计的一种方法[J].中国医院建筑与装备.2006(02)
[49]张鹏程.CO2与气调保鲜[J].包装世界.2001(01)
[50]朱加伟.无线局域网安全性测试和视频传输关键技术研究[D].中国科学技术大学,计算机软件与理论,2012,博士.