專利名稱：混沌保密電話的設置方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于混沌保密通信技術領域，涉及到有線語音與數(shù)據的保密通信和保密電話設備。
背景技術：
語音保密方法有好多種方法，最簡單的是語音轉換技術，另一種保密技術是將語音分割成多個時間段，并用幾種不同的轉換頻率傳遞這些時間段的語音成分，所用時間段的長度和轉換頻率的順序，可按預先安排的同時插入編碼器和譯碼器中的編碼卡來決定。每個時間段的語音又可分割成一系列的頻段，并對每一段用一個不同音頻轉換頻率，頻率分割和音頻聲調轉換頻率可以隨機變化。一種五頻帶的分配器可以將語音擾亂并變換成3840種形式，但其中只有幾種形式能提供充分的隱蔽性，可供使用。像對待頻率一樣，時間段也可以擾亂。這些加密方法稱為跳頻編碼。此外，聲音頻率成分的擾亂表，可以根據發(fā)射機和接收機中同步產生的偽隨機序列連續(xù)地改變，此方法稱為滾動編碼。但這些基于模擬信號的處理方法，必然會帶來保密強度低、信噪比低、恢復出來的信號質量差等不足。
目前語音保密效果最好的是數(shù)字加密技術。先把語音數(shù)字化再用高速密碼機去加密，在電話線路中傳輸?shù)氖羌用艿臄?shù)字信號，使用竊聽器接收到的通話只是一片噪音，難以解出原來的語音。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種即能像普通電話一樣使用，同時又具有數(shù)字化的、高可靠性的、高保密強度的、高速加解密、高保真效果的混沌語音保密通信功能的保密電話機。操作者可以像普通電話一樣方便地組裝和使用。
混沌保密電話機(如圖1)，當線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)處于開關狀態(tài)A時，外部電話線路通過線路切換開關(13)接入普通電話機機座(15)的線路輸入端口。同時，普通電話機機座(15)上的話柄輸入/出信號經話柄輸入切換開關(14)與普通電話機話柄(16)連接。這時該混沌保密電話機工作于正常通話模式，外部線路上雙工傳輸?shù)氖悄M音頻信號。
正常通話模式下，電話線路調制解調器(MODEM)(11)、雙音多頻接受與解調電路(18)與數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)對外部線路上傳輸?shù)男盘柡推胀娫挋C機座(15)的按鍵動作進行實時監(jiān)控。
當線路切換開關(13)、話筒輸入切換開關(14)處于開關狀態(tài)B時，外部電話線路通過電話線路調制解調器(MODEM)(11)與數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)內部的RS232電平轉換電路(105)連接，普通電話機話柄(16)經話柄輸入切換開關(14)與數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)內部的音頻輸入放大與濾波電路(101)、音頻輸出功放與濾波電路(103)連接。這時該混沌保密電話機工作于保密通話模式，外部線路上雙工傳輸?shù)氖腔煦缂用苷Z音數(shù)據流信號。
保密通話模式下，在線直流電源(17)通過在線電阻(20)、線路切換開關(13)進入普通電話機機座(15)維持其內部供電。
正常與保密通話兩種模式的轉換可通過按動普通電話機上的特定按鍵組合來實現(xiàn)。摘機情況下在普通電話機機座(15)上鍵入一個特定的進入保密通信的按鍵組合后，雙音多頻接受與解調電路(18)將按鍵的雙音多頻信號解調成相應的鍵值數(shù)據送入數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的邏輯與時序控制電路(107)，再送數(shù)字信號處理器(108)。處理后形成保密通信的控制命令，控制命令一路送邏輯時序控制電路(107)，控制線路切換開關(13)與話柄輸入切換開關(14)切換到狀態(tài)B，使得呼叫方掛機。同時控制命令另一路經串口控制電路(109)、RS232電平轉換電路(105)送入電話線路調制解調器(MODEM)(11)，使其開始向保密通信中的另一方撥號呼叫并開始建立數(shù)據通信信道。這時該混沌保密電話機進入保密通話模式。
保密通信另一方的混沌保密電話機在接受到對方傳來的特定按鍵組合所對應的雙音多頻信號后，與呼叫方上述動作對應進行相應的開關切換動作，使其進入保密通話模式。其電話線路調制解調器(MODEM)(11)響應對方的呼叫并進入通信的握手流程。
這時，通信中的雙方均進入數(shù)據保密通話狀態(tài)。顯示與通信口控制電路(MCU)(12)中的液晶顯示屏顯示出進入保密通信模式的信息。通話雙方的任一方在普通電話機機座(15)上鍵入一個特定的退出保密通信的按鍵組合后，雙音多頻接受與解調電路(18)將按鍵的雙音多頻信號解調成相應的鍵值數(shù)據送入數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的邏輯與時序控制電路(107)，再送數(shù)字信號處理器(108)，處理后形成退出保密通信進入正常通信的控制命令?？刂泼钜宦匪瓦壿嫊r序控制電路(107)，并通過邏輯時序控制電路(107)控制線路切換開關(13)與話柄輸入切換開關(14)切換到狀態(tài)A，使普通電話機機座(15)恢復在線；另一路控制命令經串口控制電路(109)、RS232電平轉換電路(105)送入電話線路調制解調器(MODEM)(11)，使其結束當前工作狀態(tài)并掛線。這時該混沌保密電話機恢復到正常的通話模式。
通話中的另一方不論是在普通電話機機座(15)上鍵入退出保密通信的按鍵組合后退出，還是當其電話線路調制解調器(MODEM)(11)接受到對方的掛線信號后均能退出保密通信狀態(tài)重新進入正常的通話模式，普通電話機機座(15)恢復在線。
在進入保密通信模式后的第一步將進行通話雙方身份信息的認證。在進入保密通信模式后，雙方的顯示與通信口控制電路(MCU)(12)中的液晶顯示屏顯示出要求輸入接受方身份信息的提示，同時在普通電話機話柄(16)的聽筒中播放出“請輸入接受方12位身份數(shù)據，鍵入井號后結束”的提示語。在普通電話機機座(15)上鍵入接受方12位身份數(shù)據的按鍵組合后，雙音多頻接受與解調電路(18)將按鍵的雙音多頻信號解調成相應的鍵值數(shù)據送入數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的邏輯與時序控制電路(107)，再送數(shù)字信號處理器(108)，將該數(shù)據作為認證時混沌系統(tǒng)的密鑰，進而被處理成快速混沌偽隨機序列保密算法中的各項參數(shù)值。
保密通話雙方在認證時，各自將一組約定的數(shù)據作為標志，運用混沌偽隨機序列保密算法加密后互相發(fā)送若干組到對方，雙方收到對方發(fā)送的數(shù)據后，各自的數(shù)字信號處理器(108)讀取自己的身份數(shù)據設置(19)中的身份數(shù)據值，并將其作為解密密鑰對接受到的若干組數(shù)據進行解密，若解密后的若干組數(shù)據均相同，且于約定的數(shù)據無誤，則雙方身份信息的認證通過，可進行下一步的操作。若有一方解密后的若干組數(shù)據不相同，或于約定的數(shù)據有誤，則混沌保密電話機的顯示與通信口控制電路(MCU)(12)中的液晶顯示屏顯示出認證錯誤的信息，同時在普通電話機話柄(16)的聽筒中播放出“對方身份信息有誤，認證未通過”的提示語?；煦绫Ｃ茈娫挋C要求重新認證或退出保密通信。采取這樣的認證措施可以有效防止第三方截取通話雙方的初始發(fā)送密碼數(shù)據，進而破譯出雙方加密的通話信息，從而提高混沌保密電話機(如圖1)的安全性。
在完成保密通信模式下的認證后，隨后混沌保密電話機顯示提示信息和播放出“請輸入12位數(shù)字作為初始發(fā)送密鑰，鍵入井號后結束”的提示語。在普通電話機機座(15)上鍵入初始發(fā)送密鑰數(shù)據的按鍵組合后，該數(shù)據被數(shù)字信號處理器(108)接受。當輸入的初始發(fā)送密鑰不足12位并鍵入井號時，數(shù)字信號處理器(108)將在密鑰數(shù)據的最后位置上自動補零成12位。隨后，將運用混沌偽隨機序列保密算法，對保密通話雙方輸入的各自的初始發(fā)送密鑰數(shù)據加密后相互發(fā)送到對方，雙方收到對方發(fā)送的初始發(fā)送密鑰數(shù)據，各自的數(shù)字信號處理器(108)讀取自己的身份數(shù)據設置(19)中的身份數(shù)據值，并將其作為密鑰對接受到的初始發(fā)送密鑰數(shù)據進行解密，獲得對方發(fā)送保密語音數(shù)據的初始發(fā)送密鑰，以便使雙方能對隨后接受到的對方加密通話數(shù)據進行解密。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案中采用了包括一種數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)、電話線路調制解調器(MODEM)(11)、顯示與通信口控制電路(MCU)(12)、線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)、普通電話機機座(15)、普通電話機話柄(16)、雙音多頻接受與解調電路(18)、身份數(shù)據設置(19)模塊來構成。數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)，包括數(shù)字信號處理器(DSP)(108)、程序存貯器(106)、邏輯與時序控制電路(107)、音頻輸入放大與濾波電路(101)、輸入模擬信號的A/D和輸出模擬信號的D/A轉換電路(102)、音頻輸出功放與濾波電路(103)、RS232電平轉換電路(105)、串口控制芯片(109)等構成，程序存貯器(106)、邏輯與時序控制電路(107)是數(shù)字信號處理器(DSP)(108)的外圍連接電路，音頻輸入放大與濾波電路(101)連接A/D轉換電路(102)，并與數(shù)字信號處理器(DSP)(108)通過同步串口(MCBSP)實現(xiàn)無縫連接。數(shù)字信號處理器(DSP)(108)通過同步串口(MCBSP)與輸出模擬信號的D/A轉換電路(102)、音頻輸出功放與濾波電路(103)實現(xiàn)無縫連接；RS232電平轉換電路(105)通過串口控制芯片(109)與數(shù)字信號處理器(DSP)(108)連接，實現(xiàn)串行輸入/輸出數(shù)據流與DSP(108)的直接通信；數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的數(shù)字信號處理器(DSP)(108)連接顯示與通信口控制電路(MCU)(12)，數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的串口(RS232)連接電話線路調制解調器(MODEM)(11)并通過串口控制芯片(109)與數(shù)字信號處理器(DSP)(108)連接，身份數(shù)據設置(19)模塊連接邏輯與時序控制電路(107)，數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中音頻輸入放大與濾波電路(101)的輸入端和音頻輸出功放與濾波電路(103)的輸出端連接話柄輸入切換開關(14)的B端，普通電話機機座(15)的線路輸入/出端口連接話柄輸入切換開關(14)的A端，而普通電話機話柄(16)與話柄輸入切換開關(14)的公共端連接。
模塊化電路中具有數(shù)值運算能力強的數(shù)字信號處理器(DSP)(108)來運行一種快速CPRS混沌(偽隨機序列)保密算法。由于CPRS混沌系統(tǒng)具有自同步能力且同步速度快，其狀態(tài)參數(shù)多，混沌行為復雜，因而該算法具有密鑰多，保密性能好，可靠性高、抗破譯能力強、并能快速產生加解密混沌偽隨機序列(CPRS)、解密密文無失真的特點。同時該項發(fā)明技術還提供了ITU G723.1語音壓縮軟件，語音壓縮后的碼率僅為5.3k/6.3kbps，使得本項發(fā)明在保密通信模式時實際傳輸?shù)臄?shù)據速率較低，因而對有線信道的質量要求大為降低。
本發(fā)明的“混沌保密電話機”具有正常通話模式和保密通話模式，可在兩者之間簡單切換，在進入保密通話模式時，其外部線路上雙工傳輸?shù)氖腔煦缂用苷Z音數(shù)據流信號，而非模擬信號，具有通話雙方身份信息的認證功能。
信息輸入采用雙音多頻接受與解調電路(18)解調普通電話機機座(15)上鍵盤鍵下后在普通電話機機座(15)外線輸入端上出現(xiàn)的雙音多頻信號，獲取其相應鍵值，而無需拆開普通電話機機座(15)結構從內部引出有關信號。線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)可采用雙刀雙擲的繼電器或雙刀雙擲的模擬開關。
本發(fā)明的“混沌保密電話機”具有發(fā)送與接受雙密鑰，且輸入密鑰不足12位時，最后位置上自動補零成12位。
本發(fā)明的“混沌保密電話機”具有液晶顯示屏顯示提示信息，同時在普通電話機話柄(16)的聽筒中播放提示語功能。
本發(fā)明的“混沌保密電話機”其身份數(shù)據設置(19)電路，且設置的值具有唯一性，可用來判別使用者的身份。
本發(fā)明的“混沌保密電話機”其線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)可采用雙刀雙擲的繼電器或雙刀雙擲的模擬開關。
本發(fā)明的“混沌保密電話機”中采用的數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)，其特征是采用型號為TLC2272ACD的集成電路構成音頻輸入放大與濾波電路(101)，采用型號為TLC320AD50C的集成電路作為A/D與D/A轉換器(102)，外部邏輯與時序控制電路(107)采用可編程芯片ISP M4A5。
本發(fā)明的“混沌保密電話機”其特征是結構上可由兩部分簡單連接后組成(如圖2)。一部分為普通電話機(15)、(16)，其內部結構無需改變，型號亦無特殊要求。另一部分是由一種數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)、電話線路調制解調器(MODEM)(11)、顯示與通信口控制電路(MCU)(12)、線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)、在線直流電源(17)、在線電阻(20)、雙音多頻接受與解調電路(18)、身份數(shù)據設置(19)等組成的底座。兩部分簡單連接后即成為本發(fā)明的一種混沌保密電話機(如圖1)。
四

圖1是本發(fā)明的“混沌保密電話機”系統(tǒng)框圖；圖2是本發(fā)明的具體實施電路框3是本發(fā)明工作的程序流程圖五、具體實施方案混沌保密電話機下面以采用本項發(fā)明技術制作的一種“混沌保密電話機”為例，說明該技術的具體實施方式
。
1、電路結構設計(參考圖1-3)本項發(fā)明所實現(xiàn)的混沌保密電話機中采用了一種數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)，用來對實時語音信號進行壓縮和CPRS混沌加解密運算，利用電話線路調制解調器(MODEM)(11)實現(xiàn)混沌加密語音數(shù)據流信號的雙工傳輸，利用單片機控制的顯示與通信口控制電路(MCU)(12)實現(xiàn)信息的顯示，利用普通電話機機座(15)上的按鍵和雙音多頻接受與解調電路(18)實現(xiàn)按鍵信息的輸入，利用普通電話機話柄(16)實現(xiàn)語音信息的拾取和重放，利用線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)實現(xiàn)工作狀態(tài)的切換，利用身份數(shù)據設置(19)模塊來確認收發(fā)雙方的身份。結構上可由兩部分簡單連接后組成(如圖一)，所采用普通電話機(15)、(16)，其內部結構無需改變，型號亦無特殊要求。
本裝置中輸入的語音信號為電話機話柄(16)輸出的音頻輸出信號，因此采用型號為TLC2272ACD的集成電路構成音頻輸入的放大與濾波電路(101)，采用型號為TLC320AD50C的集成電路作為音頻輸入信號的A/D轉換器和音頻輸出信號的D/A轉換器(102)。解密的保密語音信號將輸出到耳機中，因此輸出部分采用型號為LM386的運算放大器構成音頻輸出信號的功放與濾波電路(103)。
待發(fā)送的語音信號數(shù)字化后的碼率為128kbps(注本方案中由于采用的是16bits的A/D轉換器)，直接傳送需要比較高的信道帶寬，因此發(fā)送前必須采用語音壓縮算法進行壓縮，接受時再采用同樣的算法進行解壓。本方案中采用ITU G.723.1壓縮算法，該壓縮算法具有壓縮后的碼率低、恢復語音質量較好，但算法實現(xiàn)較難的特點。ITU G.723.1對語音壓縮后的碼率僅為5.3k/6.3kbps，碼率比較低。由于該算法的特點，語音壓縮會帶來至少30ms的延時。
為了對發(fā)送的語音信號進行壓縮和CPRS混沌加密，對接受到的語音信號進行CPRS混沌解密和解壓縮運算，本方案中選擇TI公司生產的型號為TMS320VC5409 100的定點運算的數(shù)字信號處理器(DSP)(108)，并配套采用型號為SST39VF400A的程序存貯器(106)、型號為TPS767D301的電源變換與濾波芯片。根據理論計算并參照實驗結果，這樣的選擇可以確保足夠的運算能力，在對語音信號進行壓縮和解壓縮，并同時進行CPRS混沌加解密時，系統(tǒng)帶來的總延時量約為32ms，完全滿足實時語音通信的要求。
為了實現(xiàn)有線通信，本方案選用賀氏公司生產的普通電話線路調制解調器(MODEM)(11)雙工傳輸混沌加密語音數(shù)據流信號，數(shù)字信號處理器(DSP)(108)通過串口控制其工作方式。
本方案中外部邏輯與時序控制電路(107)采用可編程芯片ISP M4A5 32，RS232電平轉換數(shù)據(105)和串口控制芯片(109)采用型號為MAX3241和TL16C550的集成電路，顯示與通信口控制(12)采用型號為CM1610的兩行信息顯示的液晶屏與AT89C51的單片機芯片。
線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)采用型號為DS2Y-S-DC5V的繼電器、普通電話機機座(15)和普通電話機話柄(16)無特色要求，雙音多頻接受與解調電路(18)采用型號為MT8870的芯片、身份數(shù)據設置(19)采用16位的DIP開關。
在線直流電源(17)與在線直流電阻(20)用于提供普通電話機機座(15)工作時所需電源，分別選用7812穩(wěn)壓芯片和600歐姆的電阻。
2、工作原理說明(參考圖1-3)本發(fā)明所實現(xiàn)的混沌保密電話機(如圖3)，開機后線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)均處于開關狀態(tài)A處，外部電話線路通過線路切換開關(13)接入普通電話機機座(15)的線路輸入端口。同時，普通電話機機座(15)上的話柄輸入/出信號經話柄輸入切換開關(14)與普通電話機話柄(16)連接。這時該混沌保密電話機工作于正常通話模式，外部線路上雙工傳輸?shù)氖悄M音頻信號；正常通話模式下的通信方式與普通電話機完全相同。這時電話線路調制解調器(MODEM)(11)、雙音多頻接受與解調電路(18)與數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)對外部線路上傳輸?shù)男盘柡推胀娫挋C機座(15)的按鍵動作進行實時監(jiān)控。
摘機情況下，在普通電話機機座(15)上鍵入一個特定的進入保密通信的按鍵組合后(可軟件設置，如**1#)，雙音多頻接受與解調電路(18)將按鍵的雙音多頻信號解調成相應的鍵值數(shù)據送入數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的邏輯與時序控制電路(107)，再送數(shù)字信號處理器(108)。處理后形成保密通信的控制命令，控制命令一路送邏輯時序控制電路(107)，控制線路切換開關(13)與話柄輸入切換開關(14)切換到狀態(tài)B，使得呼叫方掛機。同時控制命令另一路經串口控制電路(109)、RS232電平轉換電路(105)送入電話線路調制解調器(MODEM)(11)，使其開始向保密通信中的另一方撥號呼叫并開始建立數(shù)據通信信道。這時該混沌保密電話機進入保密通話模式。
保密通信另一方的混沌保密電話機在接受到對方傳來的特定按鍵組合所對應的雙音多頻信號后，與呼叫方上述動作對應進行開關切換動作，使其進入保密通話模式。其電話線路調制解調器(MODEM)(11)響應對方的呼叫并開始進入通信握手程序。
這時，通信中的雙方均進入數(shù)據保密通話狀態(tài)。顯示與通信口控制電路(MCU)(12)中的液晶顯示屏顯示出進入保密通信模式的信息。
保密通信模式下，通話雙方的任一方在普通電話機機座(15)上鍵入一個特定的退出保密通信的按鍵組合后(**0#)，雙音多頻接受與解調電路(18)將按鍵的雙音多頻信號解調成相應的鍵值數(shù)據送入數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的邏輯與時序控制電路(107)，再送數(shù)字信號處理器(108)，處理后形成退出保密通信進入正常通信的控制命令?？刂泼钜宦匪瓦壿嫊r序控制電路(107)，并通過邏輯時序控制電路(107)控制線路切換開關(13)與話柄輸入切換開關(14)切換到狀態(tài)A，使普通電話機機座(15)恢復在線；另一路控制命令經串口控制電路(109)、RS232電平轉換電路(105)送入電話線路調制解調器(MODEM)(11)，使其結束當前工作狀態(tài)并掛線。這時該混沌保密電話機恢復到正常的通話模式。
通話中的另一方不論是在普通電話機機座(15)上鍵入退出保密通信的按鍵組合后退出，還是當其電話線路調制解調器(MODEM)(11)接受到對方的掛線信號后均能退出保密通信狀態(tài)重新進入正常的通話模式，普通電話機機座(15)恢復在線。
保密通話模式下，在線直流電源(17)通過在線電阻(20)、線路切換開關(13)進入普通電話機機座(15)維持其內部供電。
在進入保密通信模式后，雙方的顯示與通信口控制電路(MCU)(12)中的液晶顯示屏顯示出要求輸入接受方身份信息的提示，同時在普通電話機話柄(16)的聽筒中播放出“請輸入接受方12位身份數(shù)據，鍵入井號后結束”的提示語。在普通電話機機座(15)上鍵入接受方12位身份數(shù)據的按鍵組合后，雙音多頻接受與解調電路(18)將按鍵的雙音多頻信號解調成相應的鍵值數(shù)據送入數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的邏輯與時序控制電路(107)，再送數(shù)字信號處理器(108)，將該數(shù)據作為認證時混沌系統(tǒng)的密鑰，進而被處理成快速混沌偽隨機序列保密算法中的各項參數(shù)值。
保密通話雙方在認證時，各自將一組約定的數(shù)據作為標志(如0123456789*#)，運用混沌偽隨機序列保密算法加密后互相發(fā)送若干組到對方，雙方收到對方發(fā)送的數(shù)據后，各自的數(shù)字信號處理器(108)讀取自己的身份數(shù)據設置(19)中的身份數(shù)據值，并將其作為解密密鑰對接受到的若干組數(shù)據進行解密，若解密后的若干組數(shù)據均相同，且于約定的數(shù)據無誤，則雙方身份信息的認證通過，可進行下一步的操作。
若有一方解密后的若干組數(shù)據不相同，或于約定的數(shù)據有誤，則混沌保密電話機的顯示與通信口控制電路(MCU)(12)中的液晶顯示屏顯示出認證錯誤的信息，同時在普通電話機話柄(16)的聽筒中播放出“對方身份信息有誤，認證未通過”的提示語?；煦绫Ｃ茈娫挋C要求重新認證或退出保密通信。
采取這樣的認證措施可以有效防止第三方截取通話雙方的初始發(fā)送密碼數(shù)據，進而破譯出雙方加密的通話信息，從而提高混沌保密電話機(如圖1)的安全性。
在完成保密通信模式下的認證后，隨后混沌保密電話機顯示提示信息和播放出“請輸入12位數(shù)字作為初始發(fā)送密鑰，鍵入井號后結束”提示語。在普通電話機機座(15)上鍵入初始發(fā)送密鑰數(shù)據的按鍵組合后，該數(shù)據被數(shù)字信號處理器(108)接受。當輸入密鑰不足12位并鍵入井號時，數(shù)字信號處理器(108)將在密鑰數(shù)據的最后位置上自動補零成12位。
隨后，將運用混沌偽隨機序列保密算法，對保密通話雙方輸入的各自的初始發(fā)送密鑰數(shù)據加密后相互發(fā)送到對方，雙方收到對方發(fā)送的初始發(fā)送密鑰數(shù)據，各自的數(shù)字信號處理器(108)讀取自己的身份數(shù)據設置(19)中的身份數(shù)據值，并將其作為密鑰對接受到的初始發(fā)送密鑰數(shù)據進行解密，獲得對方發(fā)送保密語音數(shù)據的初始發(fā)送密鑰，以便使雙方能對隨后接受到的對方加密通話數(shù)據進行解密。在完成雙方認證和初始發(fā)送密鑰數(shù)據交換后，在隨后的保密語音通信中，一方的初始發(fā)送密鑰數(shù)據將被用于己方(發(fā)送方)的加密密鑰和另一方(接受方)的解密密鑰。
進行保密通信時，雙方通信裝置中的DSP芯片(108)在開機通電后自動將程序存儲器(106)中的快速CPRS混沌保密算法、ITU G.723.1語音壓縮解壓縮算法、系統(tǒng)管理、語音提示文件等程序裝入DSP芯片(108)內的程序存儲區(qū)，并自動開始執(zhí)行該程序。進入保密通信階段，雙方的電話線路調制解調器(MODEM)(11)將通過電話線建立起雙工數(shù)據通信信道。
通信裝置正常工作時，通信雙方的A/D轉換芯片(TLC320AD50C)(102)分別同時對音頻輸入放大和濾波(101)后的語音信號進行采集，采集后的信號經數(shù)字化后成為128kbps的數(shù)據流經同步串口存入到DSP芯片(108)的緩沖區(qū)中。A/D芯片(102)每30ms發(fā)出一次中斷要求DSP(108)對該數(shù)據進行處理。
雙方的DSP芯片(108)定時對采集的語音數(shù)據按ITU G.723.1語音壓縮標準進行壓縮，壓縮后的數(shù)據需進行CPRS混沌加密編碼以保證數(shù)據的安全性，然后通過串口控制芯片(109)、RS232電平轉換(105)送電話線路調制解調器(MODEM)(11)的數(shù)據緩沖區(qū)發(fā)出。
雙方的電話線路調制解調器(MODEM)(11)接受的數(shù)據經糾錯后亦通過RS232電平轉換(105)、串口控制芯片(109)送DSP芯片(108)進行CPRS混沌解密與數(shù)據解壓縮處理。解壓后的數(shù)據同時送至D/A轉換芯片(102)，經數(shù)模轉換和音頻輸出功放大與濾波(103)后還原出對方的聲音，從而實現(xiàn)語音保密通信。
3、實現(xiàn)的主要性能與技術指標本項應用實例中，語音的采集速率為8KHz、16位量化，采用高速TMS320VC5409_100DSP器件和ITU G723.1協(xié)議對語音進行實時處理和壓縮，壓縮后的數(shù)據碼率為5.3/6.3Kbps，可傳輸?shù)恼Z音帶寬達到100-3400Hz，傳輸延時不大于32ms。這些技術水平和指標均不低于普通數(shù)字通信設備的要求。
4、應用前景該混沌保密電話可廣泛應用于各種需要保密通信的場所，防止有目的的竊聽，保證信息安全，適合于如國家機關、企事業(yè)單位、商業(yè)部門等有數(shù)據通信、保密通信需要的單位和個人。目前市場上還沒有專業(yè)的數(shù)據保密電話，而隨著信息技術的發(fā)展，國家機密、商業(yè)機密、甚至個人隱私正不斷受到越來越多的非法侵害，單位和個人迫切需要有一種能保護自己利益的通信工具，因此，本發(fā)明具有良好的應用和市場前景。
權利要求
1.混沌保密電話的設置方法，其特征是電話線路的進線端連接調制解調器(MODEM)(11)，在線直流電源(17)、在線電阻(20)通過線路切換開關B端(13)與雙音多頻接受與解調電路(18)、普通電話機機座(15)連接，維持普通電話機機座(15)的供電，外部電話線路通過電話線路調制解調器(MODEM)(11)與數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)內部的RS232電平轉換電路(105)連接，普通電話機話柄(16)經話柄輸入切換開關(14)B端與數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)內部的音頻輸入放大與濾波電路(101)、音頻輸出功放與濾波電路(103)連接。這時該混沌保密電話機工作于保密通話模式，外部線路上雙工傳輸?shù)氖腔煦缂用苷Z音數(shù)據流信號；正常與保密通話兩種模式的轉換可通過按動普通電話機上的特定按鍵組合來實現(xiàn)；正常通話模式下，電話線路調制解調器(MODEM)(11)、雙音多頻接受與解調電路(18)與數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)對外部線路上傳輸?shù)男盘柡推胀娫挋C機座(15)的按鍵動作進行實時監(jiān)控。
2.按權利要求1所述的混沌保密電話的設置方法，其特征是設有自動進入保密通信的按鍵操作流程，摘機情況下在普通電話機機座(15)上鍵入一個特定的進入保密通信的按鍵組合后，雙音多頻接受與解調電路(18)將按鍵的雙音多頻信號解調成相應的鍵值數(shù)據送入數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的邏輯與時序控制電路(107)，再送數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的數(shù)字信號處理器(108)，處理后形成保密通信的控制命令，控制命令一路送邏輯與時序控制電路(107)，控制線路切換開關(13)與話柄輸入切換開關(14)切換到保密通信狀態(tài)B，使得呼叫方掛機；同時控制命令另一路經數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的串口控制電路(109)、RS232電平轉換電路(105)送入電話線路調制解調器(MODEM)(11)，使其開始向保密通信中的另一方撥號呼叫并建立數(shù)據通信信道，這時該混沌保密電話機進入保密通話模式；保密通信另一方的混沌保密電話機在接受到對方傳來的特定按鍵組合所對應的雙音多頻信號后，與呼叫方上述動作對應進行相應的開關切換動作，使其進入保密通話模式，其電話線路調制解調器(MODEM)(11)響應對方的呼叫并進入通信的握手流程。
3.按權利要求1所述的混沌保密電話的設置方法，其特征是設有自動退出保密通信的流程，通話雙方的任一方在普通電話機機座(15)上鍵入一個特定的退出保密通信的按鍵組合后，雙音多頻接受與解調電路(18)將按鍵的雙音多頻信號解調成相應的鍵值數(shù)據送入數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的邏輯與時序控制電路(107)，再送數(shù)字信號處理器(108)，處理后形成退出保密通信進入正常通信的控制命令；控制命令一路送邏輯與時序控制電路(107)，并通過邏輯與時序控制電路(107)控制線路切換開關(13)與話柄輸入切換開關(14)切換到狀態(tài)A，使普通電話機機座(15)恢復在線；另一路控制命令經串口控制電路(109)、RS232電平轉換電路(105)送入電話線路調制解調器(MODEM)(11)，使其結束當前工作狀態(tài)并掛線。這時該混沌保密電話機恢復到正常的通話模式。
4.按權利要求1所述的混沌保密電話的設置方法，其特征是設有通話雙方身份信息的認證流程，在進入保密通信模式后的第一步將進行通話雙方身份信息的認證。在進入保密通信模式后，雙方的顯示與通信口控制電路(MCU)(12)中的液晶顯示屏顯示出要求輸入接受方身份信息的提示，同時在普通電話機話柄(16)的聽筒中播放出“請輸入接受方12位身份數(shù)據，鍵入井號后結束”的提示語。在普通電話機機座(15)上鍵入接受方若干位身份數(shù)據的按鍵組合后，雙音多頻接受與解調電路(18)將按鍵的雙音多頻信號解調成相應的鍵值數(shù)據送入數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的邏輯與時序控制電路(107)，再送數(shù)字信號處理器(108)，將該數(shù)據作為認證時混沌系統(tǒng)的密鑰，進而被處理成快速混沌偽隨機序列保密算法中的各項參數(shù)值；保密通話雙方在認證時，各自將一組約定的數(shù)據作為標志，運用混沌偽隨機序列保密算法加密后互相發(fā)送若干組到對方，雙方收到對方發(fā)送的數(shù)據后，各自的數(shù)字信號處理器(108)讀取自己的身份數(shù)據設置(19)中的身份數(shù)據值，并將其作為解密密鑰對接受到的若干組數(shù)據進行解密，若解密后的若干組數(shù)據均相同，且于約定的數(shù)據無誤，則雙方身份信息的認證通過，可進行下一步的操作；即下一步操作將獲得對方發(fā)送保密語音數(shù)據的初始發(fā)送密鑰，以便使雙方能對隨后接受到的對方加密通話數(shù)據進行解密。若有一方解密后的若干組數(shù)據不相同，或于約定的數(shù)據有誤，則混沌保密電話機的顯示與通信口控制電路(MCU)(12)中的液晶顯示屏顯示出認證錯誤的信息，同時在普通電話機話柄(16)的聽筒中播放出“對方身份信息有誤，認證未通過”的提示語；混沌保密電話機要求重新認證或退出保密通信。
5.按權利要求4所述的混沌保密電話的設置方法，其特征是在完成保密通信模式下的認證后，隨后混沌保密電話機顯示提示信息和播放出“請輸入12位數(shù)字作為初始發(fā)送密鑰，鍵入井號后結束”的提示語，在普通電話機機座(15)上鍵入初始發(fā)送密鑰數(shù)據的按鍵組合后，該數(shù)據被數(shù)字信號處理器(108)接受；當輸入初始發(fā)送密鑰不足12位并鍵入井號時，數(shù)字信號處理器(108)將在初始發(fā)送密鑰數(shù)據的最后位置上自動補零成12位。
6.按權利要求1所述的混沌保密電話的設置方法，其特征是在完成雙方認證和初始發(fā)送密鑰數(shù)據交換后，在隨后的保密語音通信中，一方的初始發(fā)送密鑰數(shù)據將被用于己方(發(fā)送方)的加密密鑰和另一方(接受方)的解密密鑰。
7.按權利要求1所述的混沌保密電話的設置方法，其特征是其身份數(shù)據設置(19)電路設置的值具有唯一性，可用來判別使用者的身份。
8.一種混沌保密電話裝置，其特征是電路中包括一種數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)、電話線路調制解調器(MODEM)(11)、顯示與通信口控制電路(MCU)(12)、線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)、普通電話機機座(15)、普通電話機話柄(16)、在線直流電源(17)、在線電阻(20)、雙音多頻接受與解調電路(18)、身份數(shù)據設置(19)；數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)，包括數(shù)字信號處理器(DSP)(108)、程序存貯器(106)、邏輯與時序控制電路(107)、音頻輸入放大與濾波電路(101)、輸入模擬信號的A/D和輸出模擬信號的D/A轉換電路(102)、音頻輸出功放與濾波電路(103)、RS232電平轉換電路(105)、串口控制芯片(109)等構成，程序存貯器(106)、邏輯與時序控制電路(107)是數(shù)字信號處理器(DSP)(108)的外圍連接電路，音頻輸入放大與濾波電路(101)連接A/D轉換電路(102)，并與數(shù)字信號處理器(DSP)(108)通過同步串口(MCBSP)實現(xiàn)無縫連接。數(shù)字信號處理器(DSP)(108)通過同步串口(MCBSP)與輸出模擬信號的D/A轉換電路(102)、音頻輸出功放與濾波電路(103)實現(xiàn)無縫連接；數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的數(shù)字信號處理器(DSP)(108)連接顯示與通信口控制電路(MCU)(12)，數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中的串口(RS232)連接電話線路調制解調器(MODEM)(11)并通過串口控制芯片(109)與數(shù)字信號處理器(DSP)(108)連接，身份數(shù)據設置(19)模塊連接邏輯與時序控制電路(107)，數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)中音頻輸入放大與濾波電路(101)的輸入端和音頻輸出功放與濾波電路(103)的輸出端連接話柄輸入切換開關(14)的B端，普通電話機機座(15)的線路輸入/出端口連接話柄輸入切換開關(14)的A端，而普通電話機話柄(16)與話柄輸入切換開關(14)的公共端連接。
9.按權利要求8所述的混沌保密電話裝置，其特征是信息輸入采用雙音多頻接受與解調電路(18)解調普通電話機機座(15)上鍵盤鍵下后在普通電話機機座(15)外線輸入端上出現(xiàn)的雙音多頻信號，獲取其相應鍵值，而無需拆開普通電話機機座(15)結構從內部引出有關信號。
10.按權利要求8所述的混沌保密電話裝置，其特征是結構上由普通電話機(15)、(16)，和由數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)、電話線路調制解調器(MODEM)(11)、顯示與通信口控制電路(MCU)(12)、線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)、在線直流電源(17)、在線電阻(20)、雙音多頻接受與解調電路(18)、身份數(shù)據設置(19)等組成的一體化底座構成，兩部分連接后即成為本發(fā)明的一種混沌保密電話機，線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)可采用雙刀雙擲的繼電器或雙刀雙擲的模擬開關。
全文摘要
混沌保密電話，由普通電話機(15)、(16)，和由數(shù)據流混沌編解碼模塊化電路(10)、電話線路調制解調器(MODEM) (11)、顯示與通信口控制電路(MCU) (12)、線路切換開關(13)、話柄輸入切換開關(14)、在線直流電源(17)、在線電阻(20)、雙音多頻接受與解調電路(18)、身份數(shù)據設置(19)等組成的底座構成，兩部分連接后即成為本發(fā)明的一種混沌保密電話。本發(fā)明公布一種采用新型的混沌偽隨機序列加解密算法，即快速CPRS混沌保密算法而研制的保密電話機技術。具有語音和數(shù)據保密通信功能，抗干擾和保密性能強。介紹一種采用該技術制備的保密電話機方案。
文檔編號H04K1/02GK1564564SQ20041001453
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月2日 優(yōu)先權日2004年4月2日
發(fā)明者季曉勇, 史軍, 馬赟, 倪皖蓀, 單增羅布 申請人:南京大學