基于改进DEA算法的声波加密传输系统

系统采用改进的数据加密算法（Data Encryption Algorithm，DEA），由复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）芯片EPM570构建硬件系统。声波信号经频率调制后，经密钥加密后发送给接收端，接收端先经过滤波，再由密钥解密后还原出原信号，从而实现近距离加密传输。硬件电路分为发送端和接收端两部分，由主控器、CPLD、直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer，DDS）、滤波器和里所（Reed-solomon，RS）码模块电路构成。实验表明该系统具有较高的安全性，可应用于机密信号或敏感信号的传输。 本文介绍了一种基于改进DEA算法的声波加密传输系统，该系统利用复杂可编程逻辑器件（CPLD）芯片EPM570构建硬件平台，实现声波信号的安全加密和解密。声波信号首先经过频率调制，然后通过密钥进行加密，通过近距离传输发送到接收端。接收端通过滤波器去除噪声，再用相同的密钥进行解密，恢复原始信号。 在系统设计中，硬件电路分为发送端和接收端，包括主控器、CPLD、直接数字式频率合成器（DDS）、滤波器和里所（Reed-Solomon，RS）码模块。DDS用于生成所需的调制频率，滤波器则用于提取和净化接收到的声波信号，RS码模块用于纠错，增强系统的抗干扰能力。 DEA算法是一种高效实用的加密算法，其中包含大量置换运算，适合硬件实现。在此基础上，系统采用了改进的DEA算法，使用10 bit的密钥，每8 bit为一个加密/解密块进行操作。加密过程包括初始置换、两轮迭代运算，每轮包括扩展置换、与子密钥异或、S盒代换和P盒置换。解密过程与加密类似，但子密钥的使用顺序相反，以保证安全性。 系统中的声波信号处理涉及了声学的基本概念，如位移量X和声压级LP。位移量表示震源或介质的移动距离，声压级则衡量声音的强度。为了保证系统的有效性和实用性，控制声压在0.02 Pa至0.2 Pa之间。 实验结果显示，这个系统具有较高的安全性，适用于传输机密或敏感信号。它结合了声波传输的抗干扰能力和DEA加密算法的高效性，提供了一种低成本、高精度的近距离通信方案。尽管声波传输技术已有多年历史，但结合现代加密技术的创新应用仍然可以为数据安全传输提供新的思路。