基于FPGA的語音加密系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、近年來，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，移動手機(jī)已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊徊糠?，但是現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)仍存在一定的安全隱患。致使個人隱私、商業(yè)機(jī)密甚至國家一些軍事機(jī)密被泄露，給移動用戶帶來了巨大的損失，所以保障語音信息的安全性是當(dāng)今亟需解決的問題。
　　針對目前移動通信網(wǎng)絡(luò)存在語音泄露的問題，本文提出一種新的語音加密方法。在移動的終端利用密鑰長度是256 bit的AES算法對語音信息進(jìn)行加密處理，保障語音信息在整個通信過程中都以密文的

2、形式傳輸。系統(tǒng)整體設(shè)計主要是采用Altera公司提供的DE2開發(fā)板來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。利用開發(fā)工具Quartus Ⅱ、SOPC Builder和Nios Ⅱ IDE搭建系統(tǒng)來完成整個語音加密系統(tǒng)的設(shè)計，其中Nios Ⅱ處理器是整個控制系統(tǒng)的核心，SDRAM控制器用來控制SDRAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，PIO口用來連接語音加密算法AES模塊與Avalon總線，同時還添加了用戶自定義的AUDIO_FIFO模塊，用來連接語音編解碼芯片WM8731與Ava

3、lon總線，針對連接到SDRAM芯片上的時鐘信號和Nios Ⅱ系統(tǒng)中SDRAM控制器的時鐘信號頻率相同問題。通過添加一個片內(nèi)鎖相環(huán)PLL來完成它們之間的時鐘相位調(diào)整，用戶還根據(jù)設(shè)計的需要添加一些外設(shè)，通過SOPC Builder開發(fā)工具完成整個語音加密系統(tǒng)的搭建。這樣大大降低了用戶的設(shè)計風(fēng)險，避免開發(fā)者重復(fù)開發(fā)已經(jīng)設(shè)計好的模塊，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。
　　語音采集和回放主要是通過WM8731芯片來完成，采集到的數(shù)字語音信息通過AE

4、S加密算法來實(shí)現(xiàn)語音的加密，此加密算法是采用硬件加密方式，通過硬件描述語言Verilog來實(shí)現(xiàn)，其中密鑰長度是256 bit，與以前128 bit密鑰相比大大加大了破解難度。最后通過Modes im_6.4 a仿真軟件對加密運(yùn)算和解密運(yùn)算分別進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了算法的正確性。利用Matlab軟件更加直觀地呈現(xiàn)了加密結(jié)果與解密結(jié)果，而且驗(yàn)證了當(dāng)輸入錯誤密鑰時不能把密文進(jìn)行正確的解密。把算法處理后的數(shù)據(jù)通過類語音調(diào)制解調(diào)，再利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)