雖然我們可能不在乎（除了一點(diǎn)點(diǎn)煩惱）是否有人進(jìn)入我們的音樂(lè)流，但我們確實(shí)關(guān)心是否有人通過(guò)打開我們智能手機(jī)、筆記本電腦、電腦、平板電腦中內(nèi)置的麥克風(fēng)來(lái)收聽我們的對(duì)話、語(yǔ)音郵件或竊聽，甚至我們的電視。此外，我們應(yīng)該注意，因?yàn)?a target="_blank">音頻鏈接也可以用作調(diào)制解調(diào)器式數(shù)字鏈接；除了簡(jiǎn)單的竊聽之外，對(duì)我們?cè)O(shè)備的控制也可能存在風(fēng)險(xiǎn)。

　　此外，還有一些信任系統(tǒng)，如對(duì)講機(jī)、嬰兒監(jiān)視器、玩具機(jī)器人和無(wú)人機(jī)，它們使用簡(jiǎn)單且低成本的窄帶 AM 或 FM 鏈路來(lái)傳輸相當(dāng)好的音頻質(zhì)量信號(hào)。在這里，尤其是無(wú)線鏈接的問(wèn)題是，任何人都可以收聽并收聽，如果他們真的想收聽的話。

　　本文著眼于無(wú)線音頻安全技術(shù)，并討論開發(fā)工具包和可用于幫助確保隱私和安全的保護(hù)措施。這包括標(biāo)準(zhǔn)的加密和解密技術(shù)以及音頻干擾器和擾頻器，它們使對(duì)話和音樂(lè)變得亂碼和無(wú)法區(qū)分。

　　被扭曲

　　內(nèi)容提供商使用保護(hù)方案來(lái)防范盜版。一個(gè)示例稱為安全音頻路徑1 （SAP），它是操作系統(tǒng)和 ISP 用來(lái)解密和解壓縮音頻，然后在音頻內(nèi)容周圍包裹一層加密噪聲的技術(shù)。SAP 還可以通過(guò)確保音樂(lè)在到達(dá)消費(fèi)者計(jì)算機(jī)上的聲卡之前不會(huì)被未經(jīng)授權(quán)的應(yīng)用程序截獲來(lái)提供一種維護(hù)音樂(lè)復(fù)制保護(hù)的方法。這種技術(shù)允許低質(zhì)量的音頻流樣本穿過(guò)云和網(wǎng)絡(luò)以找到進(jìn)入播放器設(shè)備的方式。

　　雖然有些人對(duì)免費(fèi)的低質(zhì)量音頻感到滿意，但其他人則有動(dòng)機(jī)合法購(gòu)買音軌，然后在認(rèn)證后獲得原始版本的音頻。雖然這被稱為安全音頻，但這并不是因?yàn)橐纛l沒(méi)有被擾亂和難以辨認(rèn)。

　　為了真正防止盜版和保護(hù)隱私，實(shí)際音頻必須聽起來(lái)像未經(jīng)身份驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)的噪音。為此，可以在模擬域、數(shù)字域或兩者中對(duì)音頻進(jìn)行加擾。模擬領(lǐng)域中一種成熟的技術(shù)是將頻率分量與來(lái)自載波的其他信號(hào)混合的語(yǔ)音反轉(zhuǎn)。然后對(duì)幅度調(diào)制的語(yǔ)音進(jìn)行邊帶濾波，以使產(chǎn)生的信號(hào)嘈雜且難以區(qū)分。

　　請(qǐng)注意，載波頻率也必須在音頻范圍內(nèi)，因?yàn)橐纛l收發(fā)器鏈路已針對(duì)該頻率范圍進(jìn)行了優(yōu)化。還請(qǐng)注意，盡管存在加擾，但仍可以恢復(fù)高質(zhì)量信號(hào)的硬件和/或軟件技術(shù)很容易擊敗該技術(shù)。但是，就像窗戶上的警報(bào)貼紙一樣，它可能會(huì)阻止 90% 的偶然和隨機(jī)竊聽者，他們不想浪費(fèi)時(shí)間弄清楚如何解密。

　　數(shù)字加擾

　　最初應(yīng)用于數(shù)字電路的術(shù)語(yǔ)加擾是一類將輸入數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為明顯隨機(jī)輸出流的電路。種子偽隨機(jī)反饋技術(shù)用于在算法上反轉(zhuǎn)密鑰位，并且可以確保不會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)的 0 或 1 字符串。

　　雖然數(shù)字?jǐn)_頻器的最初目的是在接收器上實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定時(shí)恢復(fù)以實(shí)現(xiàn)同步，并分散功率譜以幫助滿足頻譜密度功率限制，但它也是一種有用的技術(shù)，可以使音頻流失真并使其更難恢復(fù)。

　　圖 ：一旦數(shù)據(jù)為數(shù)字形式，偽隨機(jī)乘法加擾器（上）和解擾器（下）可以很容易地在邏輯或軟件中實(shí)現(xiàn)。

　　加密和解密標(biāo)準(zhǔn)也可以用來(lái)屏蔽音頻內(nèi)容，這似乎是使用最廣泛的安全方案，但它也存在問(wèn)題。首先，需要一個(gè)合適級(jí)別的處理器來(lái)同時(shí)監(jiān)視和控制 A/D 和 D/A 級(jí)，可能進(jìn)行基于數(shù)字軟件的濾波、內(nèi)存和緩沖區(qū)管理，并實(shí)時(shí)執(zhí)行加密算法，以免急劇影響延遲和數(shù)字延遲。

　　其次，必須以某種方式進(jìn)行種子密鑰交換，如果距離足夠近，無(wú)線窺探者可以接收任何正在發(fā)送的數(shù)據(jù)包。第三，信號(hào)的數(shù)據(jù)記錄可以允許離線處理破解密鑰并在以后恢復(fù)音頻流。一旦量子肘處理器元件在大眾市場(chǎng)上變得更加可用，所有基于密鑰的加密方案都可能變得無(wú)效。

　　安全音頻鏈接：零件和開發(fā)套件

　　開發(fā)系統(tǒng)和評(píng)估套件是學(xué)習(xí)、測(cè)試、實(shí)驗(yàn)、開發(fā)和改進(jìn)新設(shè)計(jì)的最佳方式。尤其是在保護(hù)音頻鏈接時(shí)。雖然標(biāo)準(zhǔn)比比皆是，但專有加密并不是一件壞事。這讓潛在的入侵者更難了解你的秘訣。

　　現(xiàn)代設(shè)備大多使用藍(lán)牙進(jìn)行音頻，一些混合信號(hào)開發(fā)套件支持藍(lán)牙音頻設(shè)計(jì)。以用于藍(lán)牙音頻的Sparkfun WRL-12849模塊化音頻 RN52 分線模塊為例。

　　RN52 是郵票大小、命令驅(qū)動(dòng)的完全合格和 SIG 認(rèn)證的藍(lán)牙 3.0（舊版）模塊，具有嵌入式天線、GPIO 引腳和兩個(gè)差分音頻通道，用于高質(zhì)量音頻的立體聲流傳輸。雖然可以使用命令/響應(yīng)方案通過(guò) UART 進(jìn)行配置，但它還具有 IIC 和 S/PDIF 接口以支持外部 CODEC。

　　可以直接測(cè)試模擬加擾，但如果您想操作片上音頻 DSP 模塊，則需要開發(fā)代碼以在內(nèi)部 16 位 RISC 處理器中運(yùn)行。

　　圖 ：如果設(shè)計(jì)人員可以訪問(wèn)內(nèi)部代碼，則可以使用具有原生 DSP 功能的藍(lán)牙設(shè)備。這有時(shí)可以在 NDA 下獲得。

　　Wi-Fi 連接提供了更高帶寬數(shù)據(jù)鏈路的可能性，這將允許更高質(zhì)量的音頻或更多通道。它還提供了動(dòng)態(tài)路由和交換網(wǎng)絡(luò)的好處，可以為移動(dòng)應(yīng)用程序使用不同的路由路徑。

　　作為一個(gè)有用的無(wú)線音頻鏈路開發(fā)工具的例子，請(qǐng)考慮德州儀器 公司的 PurePath 無(wú)線系列產(chǎn)品CC85XXDK 。單通道、雙通道和四通道設(shè)備支持用于無(wú)線流式傳輸?shù)母哔|(zhì)量數(shù)字音頻鏈路（5 Mbit/sec 速率），采樣率高達(dá) 48 KHz/24 位寬度通道。TI CC8520RHAT等部件使用具有前向糾錯(cuò)功能的自適應(yīng)跳頻擴(kuò)頻。此外，緩沖重傳允許無(wú)差錯(cuò)模式，這在音頻中并不重要，但在控制系統(tǒng)中是關(guān)鍵的。

　　其他幾個(gè)無(wú)線微控制器開發(fā)套件已準(zhǔn)備好使用，支持自定義代碼開發(fā)以及與已加擾或加密的標(biāo)準(zhǔn)音頻流的接口。具有直接音頻支持的開發(fā)套件可能是一個(gè)不錯(cuò)的起點(diǎn)。

　　最重要的是，盡管許多人使用擴(kuò)頻跳頻，但仍需要安全的現(xiàn)代音頻鏈路。由于目前可用的許多無(wú)線音頻鏈接套件并不以原生方式直接支持高級(jí) DSP 功能，因此預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)更多解決方案。