根據(jù)數(shù)字音頻的結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合音頻的置亂加密原理，我們利用離散混沌序列的隨機(jī)性和對初始條件極其敏感性，提出一種音頻的混沌置亂加密算法。

一、混沌映射

混沌現(xiàn)象是在非線性動(dòng)力系統(tǒng)中出現(xiàn)的確定性的、類似隨機(jī)的過程，這種過程既非周期又不收斂，并且對初始條件值有極其敏感的依賴性嘲。Logistic映射是一個(gè)非常簡單且被廣泛研究和應(yīng)用的一維離散時(shí)間非線性動(dòng)力系統(tǒng)。

其中0≤μ≤4，狀態(tài)值x0∈(O，1)。當(dāng)3.56994...≤μ≤4時(shí)，Logistic映射處于混沌狀態(tài)，此時(shí)生成的序列（X1，X2,X3，…）是非周期、不收斂，且對初始值敏感依賴性。

二、音頻信號加密

結(jié)合單聲道WAV格式音頻的特點(diǎn)和Logisti混沌混沌序列（s1，S2，S3，…sj），其中j的取值為j=l，2，3，...M。假設(shè)原始音頻信號為x，加密音頻信號為y，如果原始混沌序列位置與新的混沌序列位置滿足映射關(guān)系：sj=xi，則y(j)=X(i)。

根據(jù)步驟2）中的映射關(guān)系對原始音頻信號采樣點(diǎn)進(jìn)行位置置換，從而得到最終的加密音頻信號。

根據(jù)上述加密算法，選取加密密鑰[3.80204630113246，0.603652021432561]對圖1所示的原始音頻信號“tloub lewaV進(jìn)行混沌置亂加密。得到的加密音頻信號如圖2示。原始音頻信號“troub lewa”為完整的測試音頻信號，采樣頻率為8000HZ，采樣精度為16比特位，采樣點(diǎn)數(shù)為150000。

三、音頻信號解密

音頻的混沌置亂解密算法是加密算法的逆過程，具體步驟如下：選取音頻加密過程使用的加密密鑰作為解密密鑰，通過式(1)產(chǎn)生與音頻加密時(shí)一樣的離散混沌序列，序列的長度與音頻的采樣點(diǎn)數(shù)相同，對其進(jìn)行從小到大排序。根據(jù)混沌序列中元素排序前后的位置對應(yīng)關(guān)系對加密音頻信號進(jìn)行位置的反置換。假設(shè)加密音頻信號為Y，解密音頻信號為Z，依據(jù)位置映射關(guān)系可得Zi=yj。正確解密音頻信號如圖3所示。通過比較解密音頻信號與原始音頻信號，可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)音頻信號具有相同的特征信息，可見解密算法是無損的。

四、性能分析

通過比較原始音頻信號（圖l）和加密音頻信號（圖2），明顯發(fā)現(xiàn)加密音頻信號相對原始音頻信號更加的模糊，從加密音頻信號上根本看不出原始音頻信號的特征。加密算法隱藏了原始音頻信號的特征信息，保證了原始音頻信號的安全。

為得到正確的解密音頻信號，解密算法中選取的解密密鑰必須與加密密鑰完全一樣。如果解密密鑰相對于加密密鑰有些許差異，哪怕很微小的變化，都無法得到正確的解密音頻信號。如果選取另一解密密鑰[3.80204630113245，0.60365202143256~對圖2所示的加密音頻信號進(jìn)行解密操作，則得到的錯(cuò)誤解密音頻信號。

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