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【音频】日本东北大学与NEC合作开发高保密性VoIP用音频通信系统

DATE	2007/03/28

　　【日经BP社报道】

图1：系统的结构（利用2条路径进行通信时）

　　日本东北大学电气通信研究所教授铃木阳一的研究小组与NEC合作开发出了能够利用VoIP等网络的保密通信系统，并于2007年3月23日，在“电子信息通信学会 2007年综合大会”上进行了发表。该系统在使用秘密共享方案（将数字音频数据分割成多份进行编码）的同时，利用多个通信路径发送分割后的数据（图1）。因为通过秘密共享方案分割的数据“单独一份儿一份儿没有意义”（NEC），即使窃听到个别的音频数据，其中的内容也不会被破解，只有集合全部的分割数据进行解码，音频信号的内容才能被识别。与目前使用的编码通信技术相比，此次的秘话通信技术能够实现保密性更高的音频通信。

　　例如，分割成3个路径发送的各个数据和集合多个数据解码后的音频如下。

　　（1）原音
　　（2）分割音1
　　（3）分割音2
　　（4）分割音3
　　（5）重新组合二个分割音
　　（6）重新组合全部的分割音

　　由于是利用多路径路由发送分割的数据，1条路径被窃听只会有部分分割数据被窃听。不过，如果发送分割数据的全部路径都被窃听，分割数据也可能全部流出。为此，此次的秘密通信系统设想采用基于覆盖路由器的网络（覆盖网络），将全部数据被窃听的可能性减小到了接近0。这是因为覆盖路由器的通信路径能够进行实时切换。此次的保密通话系统将在覆盖网络达到实用化水平时投产实用。计划在3～4年内实现。

只分割人类听觉敏锐的部分，尽可能减少信息量

　　使用该系统的音频通信的步骤如下。首先，通过音频编码方式“LD-CELP”，将音频数据转换成由7bit波形编码和3bit振幅编码组成的10bit数字音频数据。之后，利用流分割器，分割10bit数字音频数据中的部分bit。分割后的bit和未经分割的bit在通过通信包合成器后，利用覆盖路由器发送给通话对象。收信方方面则首先利用包数据分割器，将通信数据分成分割后的bit和未经分割的bit。分割后的bit在经过解码处理后，再通过流合成器，与未经分割的bit一起解码为原来的音频数据。

　　该系统的信息量会随bit数分割的多少大幅度改变。比方说，如果将LD-CELP转换出的10bit数字音频数据全部分割，在2路径发送的情况下，信息量会增加到4倍的40bit”（NEC）。为了在提高通话保密性的同时，将分散产生的信息量控制到最少，“在音频数据中，只有人类听觉比较敏锐的部分会被分割”（NEC）。

　　东北大在7bit波形编码和3bit振幅编码中采用不同的分割bit数，将其与未分割bit合成后，请6位参试人员听辨解码后的音频数据，评估了维持保密性所需的最小bit数（图2）。听辨的音频内容如下。

　　（1）没有分割（音频演示1）
　　（2）只分割1bit波形编码（音频演示2）
　　（3）只分割3bit波形编码（音频演示3）
　　（4）只分割1bit振幅编码（音频演示4）
　　（5）分割全部的3bit振幅编码（音频演示5）

　　试验结果发现，只分割3bit波形编码就能够实现较高的保密性。这样，2条路径发送的数字音频数据包括了分割的12bit和未经分割的7bit，一共只有19bit。

　　今后，东北大还将对音频的延迟时间、“CS-ACELP”等VoIP广泛使用的音频编码方式的应用进行评估。（记者：大久保聪）

图2：通过参试人员得出的实验结果

■日文原文
東北大とNEC，秘匿性を高めたVoIP向け音声通信システムを開発，信学会で発表【視聴デモあり】

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