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日本東北大學(xué)與NEC合作開發(fā)高保密性VoIP用音頻通信系統(tǒng)

2007/03/28

圖1：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（利用2條路徑進(jìn)行通信時(shí)）

　　由于是利用多路徑路由發(fā)送分割的數(shù)據(jù)，1條路徑被竊聽(tīng)只會(huì)有部分分割數(shù)據(jù)被竊聽(tīng)。不過(guò)，如果發(fā)送分割數(shù)據(jù)的全部路徑都被竊聽(tīng)，分割數(shù)據(jù)也可能全部流出。為此，此次的秘密通信系統(tǒng)設(shè)想采用基于覆蓋路由器的網(wǎng)絡(luò)（覆蓋網(wǎng)絡(luò)），將全部數(shù)據(jù)被竊聽(tīng)的可能性減小到了接近0。這是因?yàn)楦采w路由器的通信路徑能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)切換。此次的保密通話系統(tǒng)將在覆蓋網(wǎng)絡(luò)達(dá)到實(shí)用化水平時(shí)投產(chǎn)實(shí)用。計(jì)劃在3～4年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

只分割人類聽(tīng)覺(jué)敏銳的部分，盡可能減少信息量

　　使用該系統(tǒng)的音頻通信的步驟如下。首先，通過(guò)音頻編碼方式“LD-CELP”，將音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成由7bit波形編碼和3bit振幅編碼組成的10bit數(shù)字音頻數(shù)據(jù)。之后，利用流分割器，分割10bit數(shù)字音頻數(shù)據(jù)中的部分bit。分割后的bit和未經(jīng)分割的bit在通過(guò)通信包合成器后，利用覆蓋路由器發(fā)送給通話對(duì)象。收信方方面則首先利用包數(shù)據(jù)分割器，將通信數(shù)據(jù)分成分割后的bit和未經(jīng)分割的bit。分割后的bit在經(jīng)過(guò)解碼處理后，再通過(guò)流合成器，與未經(jīng)分割的bit一起解碼為原來(lái)的音頻數(shù)據(jù)。

　　該系統(tǒng)的信息量會(huì)隨bit數(shù)分割的多少大幅度改變。比方說(shuō)，如果將LD-CELP轉(zhuǎn)換出的10bit數(shù)字音頻數(shù)據(jù)全部分割，在2路徑發(fā)送的情況下，信息量會(huì)增加到4倍的40bit”（NEC）。為了在提高通話保密性的同時(shí)，將分散產(chǎn)生的信息量控制到最少，“在音頻數(shù)據(jù)中，只有人類聽(tīng)覺(jué)比較敏銳的部分會(huì)被分割”（NEC）。

　　東北大在7bit波形編碼和3bit振幅編碼中采用不同的分割bit數(shù)，將其與未分割bit合成后，請(qǐng)6位參試人員聽(tīng)辨解碼后的音頻數(shù)據(jù)，評(píng)估了維持保密性所需的最小bit數(shù)（圖2）。

　　試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只分割3bit波形編碼就能夠?qū)崿F(xiàn)較高的保密性。這樣，2條路徑發(fā)送的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)包括了分割的12bit和未經(jīng)分割的7bit，一共只有19bit。

　　今后，東北大還將對(duì)音頻的延遲時(shí)間、“CS-ACELP”等VoIP廣泛使用的音頻編碼方式的應(yīng)用進(jìn)行評(píng)估。

日經(jīng)BP (china.nikkeibp.co.jp)