CN122001663A - 端到端的网络音频流加密传输方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种端到端的网络音频流加密传输方法、装置、设备及介质，涉及通信技术领域；该方法包括：响应于第三方发起的加密传输请求，确定音频流发送端和音频流接收端并建立两者的通信会话连接；由所述音频流接收端生成用于对称加密的流加密密钥；所述音频流发送端与所述音频流接收端通过非对称加密方式进行所述流加密密钥的交换；所述音频流发送端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对待传输的音频流进行实时加密，并将加密音频流传输至所述音频流接收端；所述音频流接收端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对所述加密音频流进行实时解密。本申请实现高安全性、低延迟的网络音频流加密传输。

Description

端到端的网络音频流加密传输方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种端到端的网络音频流加密传输方法、装置、设备及介质。

背景技术

现代通信领域中，网络音频传输技术通过互联网实现音频信号的高效传输，不仅能够满足日益增长的音频内容需求，还能提供更加灵活和便捷的音频服务。然而，音频数据在网络传输过程中面临着严重的安全威胁，包括窃听攻击、数据篡改、身份伪装和拒绝服务等安全风险。未经加密的音频流可能被恶意攻击者截获，导致敏感对话内容泄露，引发隐私侵犯、商业机密外泄等严重后果。特别是在物联网和智能设备普及的背景下，音频数据的实时性和连续性特点使其更容易成为攻击目标。

音频流加密技术通过采用对称加密、非对称加密或混合加密算法，能够有效保障音频数据在传输过程中的机密性、完整性和可用性。加密技术不仅可以防止未授权访问和窃听，还能确保音频内容的版权保护和身份认证。当前，端到端加密已成为音频传输安全的重要趋势，它确保只有通信双方能够访问原始音频内容，即使数据在传输过程中被截获也无法被解密。

相关技术中，专利号为CN216357277U的申请公开了一种网络音频传输设备及音频系统，提出一种通过一个秘钥可对音频数据进行多次加密的方法，虽然运算资源占用较小，加解密速度较快，但该方法仅仅依赖对称加密，密钥必须通过额外安全通道预先共享或人工注入；不仅密钥管理复杂，且一旦密钥发生泄露，全部密文可被批量解密，且无法实现前向保密及“一次一密”的安全防护等级。

专利号为CN117176327A的申请公开了一种音频加密传输的方法和系统，提出通过采集音频并存入多个缓存区，通过数据重排、奇偶序号循环移位、预置密码字典表映射及时间函数扰动等多级串联操作后，再进行AES加密传输。虽然该方法在一定程度上提升了数据的混淆程度，但其密钥空间固定依赖于预置字典表和时间戳作为密钥源，密钥空间固定且需事前共享，且存在密钥源逆向破解的风险，一旦字典或时间函数被逆向，全部会话可解密，同样无法实现前向保密及“一次一密”的安全防护等级；另外其全部音频数据需经历二次编码，处理流程复杂，导致引入较大的处理延迟，难以适用于实时扩声、语音对讲等高实时性要求的应用场景。

发明内容

本发明提供一种端到端的网络音频流加密传输方法、装置、设备及介质，解决了如何实现高安全性、低延迟的网络音频流加密传输的问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供一种端到端的网络音频流加密传输方法，包括：

响应于第三方发起的加密传输请求，确定音频流发送端和音频流接收端并建立两者的通信会话连接；

由所述音频流接收端生成用于对称加密的流加密密钥；所述音频流发送端与所述音频流接收端通过非对称加密方式进行所述流加密密钥的交换；

所述音频流发送端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对待传输的音频流进行实时加密，并将加密音频流传输至所述音频流接收端；

所述音频流接收端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对所述加密音频流进行实时解密。

第二方面，提供一种端到端的网络音频流加密传输装置，包括：

会话管理模块，用于响应于第三方发起的加密传输请求，确定音频流发送端和音频流接收端并建立两者的通信会话连接；

流加密密钥生成及交换模块，用于由所述音频流接收端生成用于对称加密的流加密密钥；所述音频流发送端与所述音频流接收端通过非对称加密方式进行所述流加密密钥的交换；

音频流加密及传输模块，用于所述音频流发送端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对待传输的音频流进行实时加密，并将加密音频流传输至所述音频流接收端；

音频流解密模块，用于所述音频流接收端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对所述加密音频流进行实时解密。

第三方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述 方法的步骤。

第四方面，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第一方面所述 方法的步骤。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种端到端的网络音频流加密传输方法的示意性流程图；

图2为本申请实施例提供的一种流加密密钥生成及交换过程的示意性流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

在本说明书中，提供了一种端到端的网络音频流加密传输方法，同时涉及一种端到端的网络音频流加密传输装置，一种计算机设备，以及一种计算机可读存储介质，以下结合附图及较佳实施例逐一进行详细说明。

请参见图1，本申请实施例提供了一种端到端的网络音频流加密传输方法，包括：

步骤S1：响应于第三方发起的加密传输请求，确定音频流发送端和音频流接收端并建立两者的通信会话连接；

步骤S2：由所述音频流接收端生成用于对称加密的流加密密钥；所述音频流发送端与所述音频流接收端通过非对称加密方式进行所述流加密密钥的交换；

步骤S3：所述音频流发送端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对待传输的音频流进行实时加密，并将加密音频流传输至所述音频流接收端；

步骤S4：所述音频流接收端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对所述加密音频流进行实时解密。

进一步地，所述流加密密钥由所述音频流接收端在每次通信会话建立时通过随机数发生器动态生成，每次通信会话独立生成新的所述流加密密钥。

本发明提出了一种端到端网络音频流加密传输方法，实现了网络音频发送设备到接收设备之间的全链路加密保护。该方法采用非对称加密和对称加密性混合加密架构，通过非对称加密算法完成流加密密钥的安全交换，有效杜绝了密钥在传输过程中的泄露风险；同时运用对称加密算法对实时音频流数据进行加密处理，在确保数据安全性的同时显著提升了加密和解密效率，满足了实时音频传输的低延迟要求。

本方法中，流加密秘钥直接由接收端设备端生成，发送端接收到该秘钥可直接利用该秘钥进行加密音频流的发送，无需再次确认。若流加密秘钥由发送端生成，需要再次确认发送端是否正确收到后才能发送加密音频流。且流加密秘钥直接由接收端设备端生成，无需依赖第三方密钥分发服务或专用设备，大幅简化了系统架构并降低了部署成本。采用动态密钥生成机制，每次建立音频通信会话时均随机生成独立的流加密密钥，实现了“一次一密”的安全防护；通过端到端的加密路径设计，确保音频数据在整个传输过程中始终保持加密状态，有效防止中间人攻击、数据窃听和篡改等安全威胁，为网络音频通信提供了全方位的安全保障。

进一步地，所述第三方为管理平台或路由管理软件。

参见图2，进一步地，所述音频流接收端生成用于对称加密的流加密密钥；所述音频流发送端与所述音频流接收端通过非对称加密方式进行所述流加密密钥的交换，包括：

步骤S21：所述音频流接收端生成第一非对称密钥对，包括接收端私钥和接收端公钥。

具体地，该接收端利用随机数发生器产生流加密秘钥sess_key。（流加密秘钥由接收端生成，发送端接收到该秘钥可直接利用该秘钥进行加密音频流的发送，无需再次确认。若流加密秘钥由发送端生成，需要再次确认发送端是否正确收到后才能发送加密音频流）。该接收端可以利用非对称加密算法（如SM2加密算法）中的秘钥生成算法产生对应的非对称加密私钥pri_key_recv和公钥pub_key_recv。

步骤S22：所述音频流发送端生成第二非对称密钥对，包括发送端私钥和发送端公钥。

具体地，该发送端利用非对称加密算法（如SM2加密算法）中的秘钥生成算法产生对应的非对称加密私钥pri_key_send和公钥pub_key_send。

步骤S23：所述音频流发送端与所述音频流接收端交换各自对应的公钥。

具体地，发送端接收端交换公钥pub_key_send和pub_key_recv。

步骤S24：所述音频流接收端利用所述发送端公钥，对所述第一非对称密钥进行非对称加密，加密后生成加密的流加密密钥。

具体地，该接收端利用非对称加密算法（如SM2加密算法）使用pub_key_send对sess_key进行加密。

步骤S25：所述音频流接收端对所述加密的流加密密钥和所述接收端私钥进行签名，生成签名数据。

具体地，该接收端利用非对称加密算法（如SM2加密算法）中的签名算法对加密后的sess_key和接收端私钥pri_key_recv进行签名。

步骤S26：所述音频流接收端将所述签名数据发送至所述音频流发送端。

步骤S27：所述音频流发送端利用所述接收端公钥对所述签名数据进行验签，同时获取所述加密的流加密密钥。

具体地，该发送端收到签名数据后利用非对称加密算法（如SM2加密算法）中签名认证算法使用接收端公钥pub_key_recv进行解签实现对发送端身份进行确认，同时获取加密后的sess_key。

步骤S28：所述音频流发送端利用所述发送端私钥对所述加密的流加密密钥进行非对称解密，还原得到所述流加密密钥。

具体地，该发送端利用非对称加密算法（如SM2加密算法）中解密算法使用pri_key_send对加密后sess_key进行解密获取sess_key。则后续利用sess_key开始进行音频流加密传输及通讯。

基于上述方案，本申请具有以下有益效果：

1、本申请采用非对称加密和对称加密性结合的方式实现音频流加密传输。其中采用非对称加密方式进行流加密秘钥的交换，确保了流加密秘钥的安全性。采用对称加密算法对音频流进行加密，保证了实时音频流的传输效率。

2、利用数字签名认证技术可防止流加密秘钥被篡改和接收端身份冒用。

3、无需依赖第三方密钥分发服务或专用设备，大幅简化了系统架构并降低了部署成本。

4、每次发起音频流加密通讯时流加密秘钥均为随机生成，实现了“一次一密”的安全防护，提高了音频流传输的安全性。

5、通过端到端的加密路径设计，确保音频数据在整个传输过程中始终保持加密状态，有效防止中间人攻击、数据窃听和篡改等安全威胁，为网络音频通信提供了全方位的安全保障。

与上述端到端的网络音频流加密传输方法实施例对应，本申请实施例提供一种端到端的网络音频流加密传输装置，包括：

会话管理模块，用于响应于第三方发起的加密传输请求，确定音频流发送端和音频流接收端并建立两者的通信会话连接；

流加密密钥生成及交换模块，用于由所述音频流接收端生成用于对称加密的流加密密钥；所述音频流发送端与所述音频流接收端通过非对称加密方式进行所述流加密密钥的交换；

音频流加密及传输模块，用于所述音频流发送端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对待传输的音频流进行实时加密，并将加密音频流传输至所述音频流接收端；

音频流解密模块，用于所述音频流接收端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对所述加密音频流进行实时解密。

进一步地，所述流加密密钥由所述音频流接收端在每次通信会话建立时通过随机数发生器动态生成，每次通信会话独立生成新的所述流加密密钥。

进一步地，所述第三方为管理平台或路由管理软件。

进一步地，所述流加密密钥生成及交换模块，进一步配置为：

所述音频流接收端生成第一非对称密钥对，包括接收端私钥和接收端公钥；

所述音频流发送端生成第二非对称密钥对，包括发送端私钥和发送端公钥；

所述音频流发送端与所述音频流接收端交换各自对应的公钥；

所述音频流接收端利用所述发送端公钥，对所述第一非对称密钥进行非对称加密，加密后生成加密的流加密密钥；

所述音频流接收端对所述加密的流加密密钥和所述接收端私钥进行签名，生成签名数据；

所述音频流接收端将所述签名数据发送至所述音频流发送端；

所述音频流发送端利用所述接收端公钥对所述签名数据进行验签，同时获取所述加密的流加密密钥；

所述音频流发送端利用所述发送端私钥对所述加密的流加密密钥进行非对称解密，还原得到所述流加密密钥。

上述端到端的网络音频流加密传输装置实现上述的端到端的网络音频流加密传输方法实施例的步骤及实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

与上述端到端的网络音频流加密传输方法实施例对应，本申请实施例提供一种电子设备，该电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述端到端的网络音频流加密传输方法实施例的步骤及实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

存储器可用于存储软件程序以及各种数据。存储器可主要包括存储程序或指令的第一存储区和存储数据的第二存储区，其中，第一存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序或指令(比如声音播放功能、图像播放功能等)等。此外，存储器可以包括易失性存储器或非易失性存储器，或者，存储器可以包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、可编程只读存储器(ProgrammableROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyEPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)，静态随机存取存储器(StaticRAM，SRAM)、动态随机存取存储器(DynamicRAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(SynchronousDRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DoubleDataRateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(EnhancedSDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(SynchlinkDRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambusRAM，DRRAM)。本申请实施例中的存储器包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

处理器可包括一个或多个处理单元；可选的，处理器集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理涉及操作系统、用户界面和应用程序等的操作，调制解调处理器主要处理无线通信信号，如基带处理器。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器中。

与上述端到端的网络音频流加密传输方法实施例对应，本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述端到端的网络音频流加密传输方法实施例的步骤及实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

其中，所述处理器为上述本申请实施例中所述的电子设备中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

可以理解，上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，本领域的普通技术人员在本申请的启示或教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种端到端的网络音频流加密传输方法，其特征在于，包括：

响应于第三方发起的加密传输请求，确定音频流发送端和音频流接收端并建立两者的通信会话连接；

由所述音频流接收端生成用于对称加密的流加密密钥；所述音频流发送端与所述音频流接收端通过非对称加密方式进行所述流加密密钥的交换；

所述音频流发送端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对待传输的音频流进行实时加密，并将加密音频流传输至所述音频流接收端；

所述音频流接收端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对所述加密音频流进行实时解密。

2.根据权利要求1所述的端到端的网络音频流加密传输方法，其特征在于，

所述流加密密钥由所述音频流接收端在每次通信会话建立时通过随机数发生器动态生成，每次通信会话独立生成新的所述流加密密钥。

3.根据权利要求1所述的端到端的网络音频流加密传输方法，其特征在于，

所述第三方为管理平台或路由管理软件。

4.根据权利要求1所述的端到端的网络音频流加密传输方法，其特征在于，

所述音频流接收端生成用于对称加密的流加密密钥；所述音频流发送端与所述音频流接收端通过非对称加密方式进行所述流加密密钥的交换，包括：

所述音频流接收端生成第一非对称密钥对，包括接收端私钥和接收端公钥；

所述音频流发送端生成第二非对称密钥对，包括发送端私钥和发送端公钥；

所述音频流发送端与所述音频流接收端交换各自对应的公钥；

所述音频流接收端利用所述发送端公钥，对所述第一非对称密钥进行非对称加密，加密后生成加密的流加密密钥；

所述音频流接收端对所述加密的流加密密钥和所述接收端私钥进行签名，生成签名数据；

所述音频流接收端将所述签名数据发送至所述音频流发送端；

所述音频流发送端利用所述接收端公钥对所述签名数据进行验签，同时获取所述加密的流加密密钥；

所述音频流发送端利用所述发送端私钥对所述加密的流加密密钥进行非对称解密，还原得到所述流加密密钥。

5.一种端到端的网络音频流加密传输装置，其特征在于，包括：

会话管理模块，用于响应于第三方发起的加密传输请求，确定音频流发送端和音频流接收端并建立两者的通信会话连接；

流加密密钥生成及交换模块，用于由所述音频流接收端生成用于对称加密的流加密密钥；所述音频流发送端与所述音频流接收端通过非对称加密方式进行所述流加密密钥的交换；

音频流加密及传输模块，用于所述音频流发送端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对待传输的音频流进行实时加密，并将加密音频流传输至所述音频流接收端；

音频流解密模块，用于所述音频流接收端利用所述流加密密钥通过对称加密算法对所述加密音频流进行实时解密。

6.根据权利要求5所述的端到端的网络音频流加密传输装置，其特征在于，

所述流加密密钥由所述音频流接收端在每次通信会话建立时通过随机数发生器动态生成，每次通信会话独立生成新的所述流加密密钥。

7.根据权利要求5所述的端到端的网络音频流加密传输装置，其特征在于，

所述第三方为管理平台或路由管理软件。

8.根据权利要求5所述的端到端的网络音频流加密传输装置，其特征在于，

所述流加密密钥生成及交换模块，进一步配置为：

所述音频流接收端生成第一非对称密钥对，包括接收端私钥和接收端公钥；

所述音频流发送端生成第二非对称密钥对，包括发送端私钥和发送端公钥；

所述音频流发送端与所述音频流接收端交换各自对应的公钥；

所述音频流接收端利用所述发送端公钥，对所述第一非对称密钥进行非对称加密，加密后生成加密的流加密密钥；

所述音频流接收端对所述加密的流加密密钥和所述接收端私钥进行签名，生成签名数据；

所述音频流接收端将所述签名数据发送至所述音频流发送端；

所述音频流发送端利用所述接收端公钥对所述签名数据进行验签，同时获取所述加密的流加密密钥；

所述音频流发送端利用所述发送端私钥对所述加密的流加密密钥进行非对称解密，还原得到所述流加密密钥。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述端到端的网络音频流加密传输方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述端到端的网络音频流加密传输方法的步骤。