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摘要：目前，在网络上传递音频文件和用语音进行交流的活动日益频繁。为保护音频内容的安全性，提出了一种基于DNA卷积的音频加密方法。该方法定义了DNA卷积，并利用混沌的随机性，生成DNA卷积核参与运算。选取框按照一定的步长在DNA矩阵上平移，选取的DNA碱基与DNA卷积核进行卷积运算，从而实现DNA运算与音频加密有机地结合。最后，进行DNA解码操作，从而实现音频加密。实验结果表明：该方法具有较强的安全性和良好的加密效果。

主权项：1.基于DNA卷积的音频加密方法，其特征在于，加密过程包括如下步骤：步骤1：音素整数化：令交互音频文件为R1，其大小为m×1，m是音素数目，1指音频文件为单声道；R1中的元素范围为[-1,1]，将所有元素加1，使其范围变为[0,2]，在乘上指定系数d，使得每个音素值均可用n个偶数位二进制来表示，即 t i 1=ri1+1×d，i=1,2,…,m，（1）其中，ri1∈R1，T1={ti1}为一个长度为m的音素整数向量；步骤2：音素矩阵DNA编码：随机选取一种DNA编码规则r1∈{1,2,…,8}，对T1进行DNA编码，可得一个大小为m×n2的DNA矩阵T2；DNA编码规则为： 步骤3：生成混沌序列：Logistic映射为： x n+1=rxn1+xn），（2）其中，r∈[3.57,4为控制参数，xn∈0,1；随机选取r和初始值x0，对公式（2）迭代l次，l=k×s×s4，k=ceilmj×n2j为碱基核的个数，ceil•是向上取整函数，s×s为卷积核的大小，j为选取框平移的步长且满足j≤s，可得一个长度为l的混沌序列L1；步骤4：混沌序列整数化：利用公式（2）将L1整数化， L 2=floormodL1×1016,256，（3）其中，mod•表示取模运算，floor•是向下取整函数，L2为一个长度为l的整数混沌序列；步骤5：混沌序列DNA编码：随机选取一种DNA编码规则r2∈{1,2,…,8}，对L2进行DNA编码，可得一个长度为4l的DNA序列L3；步骤6：DNA卷积运算：利用L3中的碱基每s×s个构成一个DNA卷积核，共可构成k个DNA卷积核B1,B2,…,Bk；选取框的大小为s×s，选取框在T2上平移，令所选取的内容为Ai，i=1,2,…,k，则DNA卷积运算定义为： C i =Ai*Bi，i=1,2,…,k，（4）其中，Ci为DNA卷积运算后得到的加密结果，*表示不同的DNA运算规则；具体的运算规则由卷积核中数目最多的碱基类型决定：当卷积核中数目最多的碱基种类为A时，Ai与Bi进行DNA异或运算；当卷积核中数目最多的碱基种类为T时，Ai与Bi进行DNA同或运算；当卷积核中数目最多的碱基种类为C时，Ai与Bi进行DNA加法运算；当卷积核中数目最多的碱基种类为G时，Ai与Bi进行DNA减法运算；当卷积核中数目最多的碱基种类无法确定时，Ai进行互补运算；在选取框按照步长j遍历T2中所有碱基且经过DNA卷积运算后，可得加密DNA矩阵T3；DNA卷积运算规则为： ，（5） 其中，DNA异或运算规则为： DNA同或运算规则为： DNA加法运算规则为： DNA减法运算规则为： DNA互补运算规则为： 步骤7：DNA解码：随机选取一种DNA解码规则r3∈{1,2,…,8}，对T3进行DNA解码，可得一个长度为m的加密向量T4；步骤8：音素小数化：对T4中的元素都除以d，再减1，使其范围变为[-1,1]，即 q i =ti4-1d，i=1,2,…,m，（6）其中，ti4∈T4，Q={qi}为一个长度为m的的加密音频。

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百度查询： 中国矿业大学 基于DNA卷积的音频加密方法