本發(fā)明涉及通信安全，尤其涉及一種基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法。

背景技術(shù)：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，車輛與交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信變得日益頻繁和重要。交通信息的安全傳輸對于保障交通系統(tǒng)的高效運行、預(yù)防交通擁堵以及確保行車安全至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的交通信息傳輸方式在安全性方面存在一定的局限性?，F(xiàn)有的加密技術(shù)可能無法滿足日益增長的安全需求，容易受到黑客攻擊、信息竊取和篡改等威脅。此外，交通信息的傳輸往往需要在有限的帶寬和實時性要求下進行，這對信息傳輸?shù)男屎涂煽啃蕴岢隽烁叩奶魬?zhàn)。

2、量子音頻隱寫作為信息隱藏領(lǐng)域的一個重要分支，在音頻隱寫方面，傳統(tǒng)的方法主要是通過對音頻信號進行微小的修改或添加來隱藏秘密信息。然而，這些方法在安全性和效率上仍有改進的空間。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法，在保證穩(wěn)定傳輸信息前提下，利用量子優(yōu)勢，提高信息傳輸?shù)陌踩院托省?/p>

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法，應(yīng)用于相互通信的發(fā)送端和接收端，包括：

4、獲取音頻數(shù)據(jù)，對所述音頻數(shù)據(jù)采用qrda模型進行處理，得到量子音頻數(shù)據(jù)；

5、在所述發(fā)送端接收到秘密信息后，將所述秘密信息通過密鑰加密并隱寫嵌入所述量子音頻數(shù)據(jù)中，生成傳輸數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述接收端；

6、在所述接收端接收到所述傳輸數(shù)據(jù)后，對所述傳輸數(shù)據(jù)進行隱寫提取和解密，得到所述秘密信息。

7、可選的，所述對所述音頻數(shù)據(jù)采用qrda模型進行處理，得到量子音頻數(shù)據(jù)包括：

8、對所述音頻數(shù)據(jù)各時間點上的幅值進行采樣，對幅值進行量化處理得到量化值：

9、；

10、；

11、式中，為音頻數(shù)據(jù)的時間點數(shù)量，為第個時間點的幅值，為張量積，為存儲時間信息的量子比特個數(shù)；

12、；

13、式中，為存儲幅值信息的量子比特個數(shù)，表示第個時間點的幅值對應(yīng)的第個量子比特位的量子比特的取值為0或1，；

14、；

15、式中，為的二進制表示中的位的值；

16、由于，存在個冗余的時間點，冗余的時間點沒有對應(yīng)的幅值，將其幅值的量子態(tài)設(shè)置為，得到冗余的量化值：

17、；

18、將量化值作為有效位，量化值作為冗余位，構(gòu)建量子音頻數(shù)據(jù)：

19、。

20、可選的，所述將所述秘密信息通過密鑰加密并隱寫嵌入所述量子音頻數(shù)據(jù)中包括：

21、設(shè)置密鑰和密鑰；所述密鑰包括密鑰和密鑰，所述密鑰在通信開始前由發(fā)送端和接收端共享，所述密鑰在通信開始前存放于發(fā)送端，在通信過程中發(fā)送至接收端；所述密鑰由序列種子seed通過偽隨機序列生成器生成，所述序列種子seed在通信開始前由發(fā)送端和接收端共享；

22、按每次通信所述量子音頻數(shù)據(jù)能夠隱寫嵌入的比特數(shù)，將所述秘密信息劃分為多組子信息，記為，為組數(shù)；將所述密鑰和所述密鑰均按所述秘密信息劃分的組數(shù)劃分為多組子密鑰，分別記為，；

23、在第1次通信中，發(fā)送端使用密鑰對子信息進行加密，得到含密信息，通過 emd算法將含密信息隱寫嵌入所述量子音頻數(shù)據(jù)的有效位；發(fā)送端使用子密鑰對子密鑰進行加密，得到含密信息，通過 emd算法將含密信息隱寫嵌入所述量子音頻數(shù)據(jù)的冗余位；

24、在第次通信中，，發(fā)送端使用子密鑰的前位補位給子密鑰，使用補位后的子密鑰對子信息進行加密，得到含密信息，通過 emd算法將含密信息隱寫嵌入所述量子音頻數(shù)據(jù)的有效位；發(fā)送端使用子密鑰對子密鑰進行加密，得到含密信息，通過 emd算法將含密信息隱寫嵌入所述量子音頻數(shù)據(jù)的冗余位。

25、可選的，設(shè)所述秘密信息為進制且長度為，將其轉(zhuǎn)化成長度為的二進制比特序列：

26、；

27、基于長度計算每次通信所述量子音頻數(shù)據(jù)能夠隱寫嵌入的比特數(shù)：

28、；

29、式中，為整數(shù)變量，。

30、可選的，所述通過 emd算法將含密信息隱寫嵌入所述量子音頻數(shù)據(jù)的有效位包括：

31、將所述量子音頻數(shù)據(jù)的有效位按所述秘密信息劃分的組數(shù)劃分為多組子有效位，分別記為；

32、定義一個提取方程，將子有效位中所有的求和后轉(zhuǎn)換至進制：

33、；

34、式中，，為整數(shù)變量，為子有效位中第個幅值；

35、將所述含密信息轉(zhuǎn)換至進制得到；

36、若，則保持子有效位的幅值不變；

37、若，則計算差值并轉(zhuǎn)換至進制得到：

38、；

39、若，則令；若，則令。

40、可選的，在第1次通信中，接收端接收到所述傳輸數(shù)據(jù)后，對所述傳輸數(shù)據(jù)進行隱寫提取獲取含密信息和含密信息，使用密鑰對含密信息進行解密得到子信息，解密后丟棄密鑰；使用子密鑰對含密信息進行解密得到子密鑰；

41、在第次通信中，接收端接收到所述傳輸數(shù)據(jù)后，對所述傳輸數(shù)據(jù)進行隱寫提取獲取含密信息和含密信息，使用補位后的子密鑰對含密信息進行解密得到子信息，解密后丟棄子密鑰；使用子密鑰對含密信息進行解密得到子密鑰。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

43、本發(fā)明提供的一種基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法，?1）利用qrda模型進行量子音頻表示，使用兩個糾纏量子比特序列來存儲音頻幅度和時間信息，這種量子特性可能允許在更小的空間內(nèi)存儲更多的信息，并能實現(xiàn)更高效的信息處理。2）將emd算法和量子特性結(jié)合，利用各個子量子嵌入層進行信息嵌入，子量子嵌入層共用一種量子編碼方案，簡化了編碼過程，降低了資源消耗，且嵌入效果不變，進一步增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3）利用了量子特性，將待傳輸?shù)男畔⒁噪[蔽且安全的方式嵌入到量子音頻中。通過先進的編碼和調(diào)制技術(shù)，不僅確保了信息的完整性和準(zhǔn)確性，還大大提高了信息的隱藏容量，使得在單一的量子音頻載體中能夠嵌入更多的關(guān)鍵信息。綜上，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在保證穩(wěn)定傳輸交通信息前提下，提高傳輸?shù)陌踩院托省?/p>

技術(shù)特征：

1.一種基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法，應(yīng)用于相互通信的發(fā)送端和接收端，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法，其特征在于，所述對所述音頻數(shù)據(jù)采用qrda模型進行處理，得到量子音頻數(shù)據(jù)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法，其特征在于，所述將所述秘密信息通過密鑰加密并隱寫嵌入所述量子音頻數(shù)據(jù)中包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法，其特征在于，設(shè)所述秘密信息為進制且長度為，將其轉(zhuǎn)化成長度為的二進制比特序列：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法，其特征在于，所述通過emd算法將含密信息隱寫嵌入所述量子音頻數(shù)據(jù)的有效位包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了通信安全技術(shù)領(lǐng)域的一種基于量子音頻隱寫的信息安全傳輸方法，應(yīng)用于相互通信的發(fā)送端和接收端，包括：獲取音頻數(shù)據(jù)，對所述音頻數(shù)據(jù)采用QRDA模型進行處理，得到量子音頻數(shù)據(jù)；在所述發(fā)送端接收到秘密信息后，將所述秘密信息通過密鑰加密并隱寫嵌入所述量子音頻數(shù)據(jù)中，生成傳輸數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述接收端；在所述接收端接收到所述傳輸數(shù)據(jù)后，對所述傳輸數(shù)據(jù)進行隱寫提取和解密，得到所述秘密信息。本發(fā)明采用QRDA模型將秘密信息轉(zhuǎn)換為適合隱寫的量子態(tài)。利用EMD算法在量子音頻中嵌入交通信息，然后利用隨機生成的密鑰進行加密解密，在保證穩(wěn)定傳輸交通信息前提下，利用量子優(yōu)勢，提高傳輸?shù)陌踩院托省?br/>
技術(shù)研發(fā)人員：瞿治國,蔡金萬,孫樂
受保護的技術(shù)使用者：南京信息工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6