CN103974241B - 一种面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向Android系统的语音端到端加密方法，命名为ERTP。当用户选择加密模式进行通信时，双方在会话初始阶段完成身份认证和密钥协商。当通话建立后，会话双方使用自己的私钥以及协商好的会话密钥，对发送的载有语音的RTP包进行DSA签名，然后用AES算法进行加密，最后发送。对于接收到的RTP包，先用AES解密，再进行DSA签名验证，验证通过后再对RTP包进行处理。此时若有第三方监听会话，则无法听到加密后的内容，有效的防止了第三方攻击。本发明通过采用一次一密的语音端到端加密方法，保证端到端的语音通信安全。

Description

一种面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法

技术领域

本发明是一种基于加密RTP（Real-time Transport Protocol，实时传输协议）传输的移动终端语音端到端加密方法，命名为ERTP（Encrypted Real-time TransportProtocol，加密的实时传输协议）。本发明属于信息安全领域。

背景技术

随着Android操作系统的移动终端受到越来越多人们的青睐，它的安全性也引起了人们的关注。尤其在VoIP（Voice over Internet Protocol，网络电话）电话通信方面，一些不法分子利用安全漏洞，通过非法手段窃听甚至篡改他人通话内容，侵害他人隐私及利益，扰乱社会秩序。美国专利商标局公开的一份文件显示，微软2009年12月曾申请一项VoIP窃听技术专利，能够暗中记录双方或多方之间的语音和视频通话。微软在申请中称，这种技术能够满足政府和司法部门的窃听互联网语音通话的需求。它不仅适用于封闭网络，更适用于包括“Skype及类似应用”在内的服务。专利申请显示，这种技术的“录音客户端”可被植入各种设备，包括路由器等。此外，它还可以被“事件”或“事件序列”触发，如在特定通话者加入后开始窃听。

目前，进行语音数据加密的方法主要有以下两种：一种是利用硬件设备进行加密，一种是软件实现加密。

利用硬件设备加密的技术申请号为200710136782.1的发明，提供一种客户/服务器型分布式系统，服务器装置的SIP接口从客户装置接收SIP呼叫连接消息，当识别出客户装置之间采用加密方式，并能够确定密钥格式时，在通信客户装置之间使用端到端密码进行加密。该发明的加密方法因密钥空间有限，因而容易受到暴力破解。此外，该方法在服务器、通信用户端、控制台都需部署，所需成本高昂。

利用硬件实现加密的技术申请号为200710195390.2的发明，实时提供一种RTP报文的密钥协商方法，利用RTCP报文，协商用于加密RTP报文的密钥。该方法在通话开始后协商密钥，所以密钥协商完成是在通话开始2.5秒之后，安全性不强，且容易受到监听。而其协商方法是不经身份认证的D-H交换，极易受到中间人攻击。

利用软件实现加密的技术申请号为200810068567.7的发明，将得到待发送的语音数据帧周期性地向加密模块传输，加密模块对接收到的语音数据帧进行加密后，发送加密的语音数据，通过解密模块对接收的语音数据进行解密后播放。该发明针对CDMA网络提出加解密方法，只对语音数据帧进行加密而没有进行身份验证，容易受到第三方攻击。且该发明并未说明具体加密方法，也没有进行密钥协商，也即密钥是固定的。这样的加密极易遭受暴力破解，是不安全的。

论文《椭圆曲线密码与SHA-1算法在VOIP语音加密中的研究与应用》阐述了一种方法，声音数据根据公式D0=d*k*P计算得到D0，经过不断地SHA-l运算生成哈希验证数据，然后与声音数据进行合成，再经UDP协议将数据发送出去。在接收端接收到数据后，要先根据事先约定的椭圆曲线参数计算出D0值，然后根据数据的信息头进行相应的SHA-1计算，最后将数据进行分解得到压缩后的声音数据。然而，该方法并未提出密钥协商的具体实现方法及过程，且未形成专利。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的安全问题，通过基于Android系统的移动终端进行安全VoIP（Voice over Internet Protocol）会话，使得在RTP通路建立之前，即SIP(Session Initiation Protocol，会话初始协议)会话协商部分进行通话双方的密钥协商和身份认证，并且基于ERTP协议，实现通话语音数据的端到端加密功能，达到通信保密的目的。

本发明的原理为：通过对SIP媒体栈进行改进，并结合SIP协议来完成包含DSA数字签名的D-H（Diffie-Hellman）密钥交换协议，协商会话密钥并对会话双方进行身份认证，做到一次一密且抗中间人攻击。会话部分使用128位密钥的AES（Advanced EncryptionStandard）算法对语音数据进行加密。当主叫用户使用加密会话模式呼叫被叫时，提示被叫采用加密模式通信。如果被叫同样采用加密模式，则进行密钥协商；如果被叫方拒绝加密会话模式，则通过弹出对话框的方式向主叫方提示会话未被加密，并挂断电话。

当被叫接受会话邀请后，通话建立，双方的语音数据经过DSA（Digital SignatureAlgorithm） 数字签名后，使用协商好的密钥进行加密后传送给对方。当对方收到数据后先进行解密，然后进行DSA签名验证操作。

本发明的功能实现基于动态链接库完成，界面操作及人机交互部分在Android系统中的Java程序框架层完成，两者依靠JNI（Java Native Interface，Java本地调用）模块进行通信。

本发明提出的面向Android系统移动终端语音端到端加密方法包括以下步骤：

1）用户注册：主叫和被叫用户在服务器注册，包括注册请求和服务器认证两个步骤。注册完成后，用户可以用注册账号完成SIP电话的通信。

2）发起呼叫：主叫用户使用加密会话模式发起呼叫，向服务器发起会话邀请。服务器确认用户已通过认证后，检查Via头域，若没有问题插入自身地址，并向Invite消息的To域所指示的被叫终端代理转送Invite请求。该部分内容通过Java程序框架层与动态链接库间的通信来实现。

3）密钥协商：主叫方与被叫方通过SIP协议进行会话协商。在会话协商的同时双方进行D-H交换，协商会话密钥并对会话双方进行身份认证。密钥协商过程依靠动态链接库实现。

4）会话建立：被叫接受呼叫，密钥协商完成，则通话建立。

5）加密通信：使用协商好的公钥进行签名，然后利用会话密钥加密发送给对端。通话双方使用协商好的会话密钥，利用AES算法对会话内容进行端到端的加解密， 以达到防止篡改的目的。加密语音通信过程由动态链接库进行功能实现。

6）会话结束：通信双方结束会话，本次会话密钥清零。

密钥协商包含身份认证和会话密钥协商两个部分。通过密钥协商，达到安全协商并计算本次通话会话密钥的目的。其实现的方法：

1）身份认证：采用双向认证，会话双方使用各自的ID进行认证，保证消息来源于本人且未被篡改。当用户作为主叫用户发起会话时，服务器会将被叫用户的公钥发送给主叫用户，并向被叫用户发送主叫用户的公钥。主叫用户与被叫用户在通话时利用自己的私钥，对所发送的信息进行DSA签名。

2）会话密钥协商：使用D-H交换，在利用对方的公钥对发送的内容进行加密的情况下，通过两次交互完成会话密钥的协商，并在公钥后附上一个随机数。两次交互后，主叫方回复被叫发送的随机数，表示密钥协商完成。

所述加密通信包括DSA数字签名、语音加密、语音解密和DSA签名验证四个方法，具体实现为：

1）DSA数字签名：对于生成的语音数据，用协商好的自身私钥对语音数据进行签名，然后将语音帧连同签名一起封装到RTP包中。对于收到的语音帧，验证其签名，若符合则继续进行解码，若不符合则丢弃。

2）语音加密：包括RTP包的提取、RTP包加密、封装成UDP包三个步骤。语音经过采样编码后以语音帧的格式封装到RTP包中。语音加密时，将RTP包提取出来，然后对RTP包进行加密。加密后的包则封装到UDP包内，进行网络传输。

3）语音解密：包括UDP包解封装、RTP包解密、DSA签名验证三个步骤。接收端对UDP包解封后，取出载有语音数据的RTP包，对其解密后再进行DSA签名的验证。

4)DSA签名验证：对接收到的解密后的数据，用户使用对方公钥进行DSA签名验证。若验证结果相符，则继续对RTP包操作；若不符，则丢弃该包。

采用了上述技术方案后，本发明提供了一种面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，该方法通过软件实现了移动终端VoIP电话的语音加密功能。在用户完成SIP注册之后，发起呼叫，在被叫接听之前完成双方密钥协商和身份认证。会话建立后，载有通信语音的RTP包首先经过自身私钥DSA签名，再使用协商好的密钥进行AES加密后传递。在接收端接收到语音包后，解密恢复出语音包，使用对方公钥验证DSA签名的有效性后再送回缓冲区。本发明提供的基于ERTP包的加密方式，与现有的加密方式相比，语音加密算法是基于RTP包的，不需要额外引入协议支持，具有开销小，可移植性高，易于实现的特点。其中密钥协商过程可以在信令部分进行会话协商的同时完成。本发明无需额外硬件支持，也不需要对服务器进行调整。此外用户界面友好，易于操作。

附图说明：

图1是本发明的应用场景；

图2是本发明的软件结构框图；

图3是本发明的端到端语音加解密流程图；

图4是本发明的使用加密模式发起呼叫的流程图；

图5是本发明的密钥协商流程图；

图6是本发明的密钥协商的具体实现交互图；

图7是本发明的会话建立的流程图；

图8是本发明的语音通信的流程图；

图9是本发明的DSA签名的计算图；

图10是本发明的AES加密的计算图；

图11是本发明的AES解密的计算图；

图12是本发明的DSA签名验证的计算图；

图13是本发明的通话结束的流程图。

具体实现方式

图1所示为本发明的应用场景，本发明主要用于可以进行SIP通话的Android系统手机。首先，用户完成服务器注册。当服务器注册完成后，若用户需要进行加密通话，则摘机拨号，并选择使用加密模式发起呼叫102。在会话初始阶段，双方使用SIP进行会话初始协商，并同时完成身份认证301及会话密钥协商302过程。身份认证301过程使用用户ID进行双向认证：若身份认证301成功，则进行会话密钥协商302；若不成功，则返回身份认证301失败错误。在会话密钥协商302过程中，若协商不成功，则通话结束并返回错误；若协商成功，则用户保存各自的私钥X、对方的公钥Y以及本次会话密钥K_S。在协商完成后，会话建立，首先进行初始化，然后通信双方进行加密的语音通信。对于发送的载有语音数据的RTP包，首先使用本人的私钥X进行DSA数字签名，然后使用协商好的会话密钥K_S进行AES加密，再封装成UDP包传输；对于收到的UDP包，先解封装，使用会话密钥K_S解密后，再进行签名验证。若验证成功，则取出该RTP包；若不成功，则丢弃该包。当会话结束后，本次会话密钥清零604。

图2所示为本发明的软件结构框图。本发明的软件结构主要由三个部分组成：Java程序框架、JNI模块及动态链接库。

1）Java程序框架是针对Android操作系统开发的程序架构，包括UI界面、Utility设备、API接口、Service服务、DB数据库、SIP协议栈、Widget外观、Model模型及Wizard向导九个部分。UI界面是本发明软件在终端操作系统的操作界面设计；Utility设备针对拨号键盘、手机听筒等设备进行调用；API接口用来进行媒体层的状态描述及配置管理等内容，Service服务管理后台运行和跨进程访问；DB数据库用来存储联系人、手机信息等内容；SIP协议栈在Java程序框架内实现动态链接库；Widget外观为程序提供皮肤管理；Model模型对数据库进行操作；Wizard向导是软件提供给用户的操作提示。

2）JNI模块定义了一套接口，当标准的Java程序框架不支持程序所需的特性时，供Java程序框架和动态链接库之间进行相互调用。

3）动态链接库是对Java程序框架的功能支持，对程序的基本功能进行实现，包括声音器件库、SIP协议栈JNI库和音频编码库。声音器件库用来实现对硬件设备的调用；SIP协议栈JNI库用来实现协议栈的功能及与Java程序框架的相互调用和通信；音频编码库用来实现VoIP软件电话的宽带音频编解码。

图3所示为本发明的端到端语音加解密流程图。主要包括用户注册101、使用加密模式发起呼叫102、密钥协商103、会话建立104、加密通话105、通话结束106六个步骤：

1）用户注册101：用户向服务器发送注册请求。若数据库中未包含用户信息，则返回质询信息。终端提示用户输入其标识和密码后，向服务器发送该消息。服务器验证其合法性后，将用户信息写入数据库中。

2）使用加密模式发起呼叫102：主叫用户完成注册后，选择使用加密模式对被叫用户发起呼叫；否则使用正常模式发起呼叫。在Android系统的Java程序框架层完成人机交互，随后将得到的结果通过JNI模块传到动态链接库。

3）密钥协商103：双方使用SIP协议进行会话初始协商的同时进行身份认证301及会话密钥协商302。若身份认证301成功，则进行会话密钥协商302；若不成功，则返回身份认证301失败错误。若会话密钥协商302不成功，则通话结束并返回错误。若会话密钥协商302成功，则会话建立104。该部分在动态链接库中进行功能实现。

4）会话建立104：终端收到确认会话的消息后，存储本次会话密钥401。在对缓冲区初始化402、参数及定时器初始化403和启动声音器件404后，会话建立104完成。

5）加密通话105：呼叫连接建立后，通信双方使用自己的私钥对载有语音数据的RTP包进行签名，之后用协商好的会话密钥对RTP包及签名进行加密。对方收到数据包后，首先对加密好的数据包进行解密，然后比对发送的RTP包和签名是否一致。若一致，则取出RTP包，进行进一步操作。该步骤在动态链接库中进行功能实现。

6）通话结束106：通信双方当中一方挂断电话，呼叫释放603，本次会话密钥清零604。

图4所示为使用加密模式发起呼叫的流程图，其主要步骤如下：

1）用户拨号201：用户作为主叫发起通话。

2）选择通话模式202：当发起呼叫时，用户首先进行模式选择：加密模式或非加密模式，在Android系统的应用框架层完成用户与终端的交互。随后将得到的结果通过JNI模块传到动态链接库。

3）加密模式初始化203：终端调用动态链接库，判断是否使用加密模式。若为加密模式，则进行加密模式初始化，加密状态置1，并提示被叫采用加密模式通信204；若选择普通模式，加密状态置0，则进行普通模式初始化，用户进行正常的语音通话。

4）提示被叫采用加密模式通信204：被叫若同意使用加密模式，则双方进行密钥协商；若不同意使用加密模式，则通过弹出对话框的方式向主叫方提示会话未被加密，则本次通话挂断。被叫用户的加密模式判断在Java程序框架层完成，之后把结果同样通过JNI模块传到动态链接库，进行配置及调用；主叫用户提示：本次通话未加密，则是由动态链接库将状态上传到JNI模块，然后在界面给出提示的。

图5所示为密钥协商103的流程图。首先，会话双方进行双向的身份认证301，若身份认证301不成功，则呼叫结束并返回错误：身份认证301失败。若身份认证301成功，则会话双方进行密钥协商302。若协商不成功，则呼叫结束并返回错误：会话密钥协商302失败；若会话密钥协商302成功，则会话建立104。该步骤的内容在动态链接库进行功能实现。

图6所示为密钥协商的具体实现交互图，包含以下步骤：

1）用户A发起呼叫，取随机数X_A作为自己的私钥，计算公钥，其中p为公开的长度在512到1024之间的素数，α为其本原根。A向被叫B发送Invite请求，同时在SDP(Session Description Protocol，会话描述协议)部分向对方发送用固定密钥K_fixed 进行AES加密的公钥Y_A、身份信息ID_A和随机数N₁，即发送Invite||E(K_fixed,Y_A||ID_A||N₁)。服务器收到后确认用户认证301已通过后，检查请求中的Via头域中是否已包含其地址：若已包含，说明发生环回，则返回错误应答；若不包含，则服务器在请求的Via头域插入自身地址，修改Invite请求为Invite＇，并转发该消息，即向B用户发送Invite＇||E(K_fixed,Y_A||ID_A||N₁)。然后服务器向终端A发送呼叫处理中的应答消息：100Trying。

2）终端B在收到转发消息Invite＇||E(K_fixed,Y_A||ID_A||N₁)后，验证终端A的身份信息ID_A与From头域的是否吻合，并保存公钥Y_A和随机数N₁，然后向服务器发送呼叫处理中的应答消息：100Trying。

3）终端B指示被叫用户振铃，振铃后，终端B向服务器发送振铃消息：180Ringing。服务器向终端A转发该振铃消息：180Ringing。

4）被叫用户摘机，终端B取随机数X_B作为自己的私钥，计算公钥和本次会话密钥。终端B向服务器返回表示连接成功的应答200OK，并在SDP中包含固定密钥K_fixed加密的公钥Y_B、身份信息ID_B、终端A发送的随机数N₁及自己产生的随机数N₂，即发送200OK||E(K_fixed,Y_B||ID_B||N₁||N₂)。服务器向终端A转发该成功指示。

5）终端A收到消息后，检验终端B的身份信息ID_B与From头域的是否吻合，并检查N₁是否正确。若条件都满足，则保存随机数N₂，计算本次会话密钥；否则返回错误：会话密钥协商302失败。由于K_S=K_S＇，所以双方得到的会话密钥相同。

6）终端A向服务器发送确认消息ACK和用固定密钥K_fixed加密的随机数N₂，即发送ACK||E(K_fixed,N₂)。代理服务器将该确认消息转发给终端B。终端B检查随机数N₂的正确性：若正确，则主被叫用户之间建立通信连接，开始通话；若不正确，则返回错误：会话密钥协商302失败。

图7所示为会话建立104的流程图。当被叫收到会话确认信息ACK后，会话建立，会话双方存储本次会话密钥401，然后对缓冲区初始化402、参数及定时器初始化403、启动声音器件404。

图8所示为语音通信105的流程图。声音首先经过声音器件后采样为语音数据（声音器件处理501），然后对数据进行PCM编码（编码/解码502），将语音数据封装成RTP包(RTP包封装/解封503)后，用自己的私钥对RTP包生成DSA数字签名（DSA数字签名/签名验证504）。之后使用协商好的会话密钥，对整个包进行AES加密（RTP包加密/解密505）后，再嵌到UDP包中（UDP包封装/解封506），最后进行发送。接收UDP包后的流程则反过来。在终端收到UDP包后，先对UDP包解封（UDP包封装/解封506），使用会话密钥对加密过的RTP包进行AES解密（RTP包加密/解密505），之后DSA签名验证（DSA数字签名/签名验证504）：比对用明文及公钥生成的DSA数字签名与发送来的DSA数字签名：若不相同则证明包内容受到篡改，丢弃该RTP包；若匹配，则对RTP包进行解封(RTP包封装/解封503)，将语音数据解码（编码/解码502）后送到声音器件，最后用扬声器播放（声音器件处理501）出来。该部分内容在动态链接库中进行功能实现。

图9所示为DSA数字签名的计算图。在终端获取到RTP包rtp_pkt后，选择一个长度160位的素数q，且满足q能够整除(p-1)；选择g满足g=h^(p-1)/qmodq，其中h是1到p-1之间的整数使得g大于1；产生随机数k，计算与，其中，函数H(rtp_pkt)生成了RTP包rtp_pkt的消息散列码。最后，将得到的DSA签名(r,s)附在RTP包rtp_pkt后，即生成签名后的RTP包rtp_pkt||(r,s)。

图10所示为RTP包加密的具体实现方法。使用协商好的128bit会话密钥K_S，对封装好的RTP包rtp_pkt与其生成的签名(r,s)进行AES算法加密，即得到E{K_S,rtp_pkt||(r,s)}。然后将加密后的密文输出E{K_S,rtp_pkt||(r,s)}嵌入UDP包，进行传输。

图11所示为RTP包解密的计算图。使用协商好的128bit的会话密钥K_S，对收到的加密的RTP包rtp_pkt＇与(r＇,s＇)进行AES算法解密，即对E{K_S,rtp_pkt＇||(r＇,s＇)}解密。然后对解密后的明文输出rtp_pkt＇||(r＇,s＇)进行DSA数字签名验证。

图12所示为DSA签名验证的计算图。解密后，取出收到的附DSA数字签名的RTP包，进行DSA签名验证。计算，，，。检验v是否等于r＇：若等于，则DSA签名验证成功，取出rtp_pkt＇；若不等于，则丢弃该包。

图13所示为通话结束106的流程图。当会话双方通话结束时，一方挂断，发送挂断请求Bye601。对端请求回复200OK602后，呼叫释放603，本次会话密钥清零604。

Claims (10)

1.一种面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，其特征在于：包在于：包括用户注册(101)、使用加密模式发起呼叫(102)、密钥协商(103)、会话建立(104)、加密通话(105)以及通话结束(106)六个步骤：用户注册(101)是终端向服务器验证其合法性后，将用户信息写入数据库中；使用加密模式发起呼叫(102)包括用户拨号(201)、选择通话模式(202)、加密模式初始化(203)、提示被叫采用加密模式通信(204)四个步骤，实现主叫用户与被叫用户进行通话模式的选择；密钥协商(103)包括身份认证(301)和会话密钥协商(302)两个部分，身份认证(301)确认收到的信息来自通信双方，会话密钥协商(302)交换双方的公钥并协商出本次的会话密钥，其过程为：1)用户A发起呼叫，取随机数XA作为自己的私钥，计算公钥其中p为公开的长度在512到1024之间的素数，α为其本原根，A向被叫B发送Invite请求，同时在SDP(Session Description Protocol，会话描述协议)部分向对方发送用固定密钥Kfixed进行AES加密的公钥YA、身份信息IDA和随机数N1，即发送Invite||E(Kfixed,YA||IDA||N1),服务器收到后确认用户认证301已通过后，检查请求中的Via头域中是否已包含其地址：若已包含，说明发生环回，则返回错误应答，若不包含，则服务器在请求的Via头域插入自身地址，修改Invite请求为Invite＇，并转发该消息，即向B用户发送Invite＇||E(Kfixed,YA||IDA||N1)，然后服务器向终端A发送呼叫处理中的应答消息：100Trying；2)终端B在收到转发消息Invite＇||E(Kfixed,YA||IDA||N1)后，验证终端A的身份信息IDA与From头域的是否吻合，并保存公钥YA和随机数N1，然后向服务器发送呼叫处理中的应答消息：100Trying；3)终端B指示被叫用户振铃，振铃后，终端B向服务器发送振铃消息：180Ringing，服务器向终端A转发该振铃消息：180Ringing；4)被叫用户摘机，终端B取随机数XB作为自己的私钥，计算公钥和本次会话密钥终端B向服务器返回表示连接成功的应答200OK，并在SDP中包含固定密钥Kfixed加密的公钥YB、身份信息IDB、终端A发送的随机数N1及自己产生的随机数N2，即发送200OK||E(Kfixed,YB||IDB||N1||N2),服务器向终端A转发该成功指示；5)终端A收到消息后，检验终端B的身份信息IDB与From头域的是否吻合，并检查N1是否正确，若条件都满足，则保存随机数N2，计算本次会话密钥否则返回错误：会话密钥协商302失败，由于KS＝KS＇，所以双方得到的会话密钥相同；6)终端A向服务器发送确认消息ACK和用固定密钥Kfixed加密的随机数N2，即发送ACK||E(Kfixed,N2)，代理服务器将该确认消息转发给终端B，终端B检查随机数N2的正确性，若正确，则主被叫用户之间建立通信连接，开始通话；若不正确，则返回错误：会话密钥协商302失败；会话建立(104)用于本次会话密钥的初始化及其他参数、器件的初始化；加密通话(105)包括声音器件处理(501)、编码/解码(502)、RTP包封装/解封(503)、数字签名/签名验证(504)、RTP包加密/解密(505)、UDP包封装/解封(506)，加密过程针对所发送的RTP包，采用先DSA签名后AES加密的方法，解密过程针对接收到的RTP包，采用先AES解密后签名验证的方法；通话结束(106)，通过发送挂断请求Bye(601)，对端回复200OK(602)后，呼叫释放(603)，本次会话密钥清零(604)。

2.根据权利要求1所述的面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，其特征在于：使用加密模式发起呼叫(102)为基于Android系统的Java程序框架层，通过JNI模块与动态链接库进行通信，实现参数传递及设置，包括以下步骤：

1)用户拨号(201)：主叫用户完成注册后，开始进行拨号；

2)选择通话模式(202)：当发起呼叫时，用户首先进行模式选择，加密模式或非加密模式，终端判断是否使用加密模式：若为加密模式，则进行加密模式初始化，并提示被叫采用加密模式通信(204)；若选择普通模式，则进行普通模式初始化，用户进行正常的语音通话；模式选择的步骤在Android系统的Java程序框架层完成用户与终端的交互，随后将得到的结果通过JNI模块传到动态链接库；

3)加密模式初始化(203)：终端调用动态链接库，判断是否使用加密模式：若为加密模式，则进行加密模式初始化，加密状态置1，并提示被叫采用加密模式通信(204)；若选择普通模式，加密状态置0，则进行普通模式初始化，用户进行正常的语音通话；

4)提示被叫采用加密模式通信(204)：被叫若同意使用加密模式，则双方进行密钥协商；若不同意使用加密模式，则通过弹出对话框的方式向主叫方提示会话未被加密，本次通话挂断；被叫用户的加密模式判断的过程在Java程序框架层完成，之后把结果通过JNI模块传到动态链接库，进行配置及调用；主叫用户提示：本次通话未加密的过程，则是当主叫用户收到被叫拒绝加密的消息后，由动态链接库将状态上传到JNI模块，然后在界面给出提示。

3.根据权利要求1所述的面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，其特征在于：密钥协商(103)，同时使用SIP协议进行会话初始协商和密钥协商，该过程在动态链接库中进行功能实现，包含身份认证(301)和会话密钥协商(302)两个步骤：

1)会话初始协商的过程中，若身份认证(301)不成功，则呼叫结束并返回认证不成功错误；若身份认证(301)成功，则会话双方进行会话密钥协商(302)；若主叫使用加密模式而被叫使用普通模式，则主叫的公钥为本次的会话密钥；

2)若会话密钥协商(302)不成功，则呼叫结束返回协商失败错误；若会话密钥协商(302)成功，则会话建立。

4.根据权利要求3所述的面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，其特征在于：身份认证(301)可实现会话双方间的双向身份认证，包含以下步骤：

1)终端A向终端B发送Invite请求时，附上采用固定密钥Kfixed进行AES加密的身份消息IDA，即Invite||E(Kfixed,YA||IDA||N1),其中，终端A的公钥Y_A为一整数且1≤Y_A≤p，终端A的身份信息为ID_A且1≤ID_A≤p，随机数N₁为一整数且1≤N₁≤p-1；

2)终端B接收到含有身份消息的Invite请求Invite＇||E(Kfixed,YA||IDA||N1)后，先用固定密钥解密，然后比对ID与发送头域是否相符：若相符，则继续；若不符，则返回错误：身份认证(301)失败；

3)终端B向终端A发送200OK消息时，附上采用固定密钥Kfixed进行AES加密的身份消息IDB，即200OK||E(Kfixed,YB||IDB||N1||N2),其中，终端B的公钥Y_B为一整数且1≤Y_B≤p，终端B的身份信息为ID_B且1≤ID_B≤p，随机数N₂为一整数且1≤N₂≤p-1；

4)终端A收到该消息200OK||E(Kfixed,YB||IDB||N1||N2)后，先用固定密钥解密，然后比对IDB与收到SIP协议的From头域是否相符：若相符，则继续；若不符，则返回错误：身份认证(301)失败。

5.根据权利要求3或4所述的面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，其特征在于：会话密钥协商(302)包含以下步骤：

1)终端A取随机数XA作为自己的私钥，计算公钥其中，p为公开的长度在512到1024之间的素数，α为其本原根；终端A向终端B发送Invite请求时，附上采用固定密钥Kfixed进行AES加密的公钥YA和随机数N 1，即Invite||E(Kfixed,YA||IDA||N1)；

2)终端B在接收到转发消息Invite＇||E(Kfixed,YA||IDA||N1)，且通过身份认证(301)后，保存终端A的公钥YB和随机数N1；

3)被叫用户摘机，终端B取随机数XB作为自己的私钥，计算公钥和本次会话密钥终端B向服务器返回表示连接成功的应答200OK，在SDP中附上采用固定密钥Kfixed进行AES加密的公钥YB、终端A发送的随机数N1及自己产生的随机数N2，即发送200OK||E(Kfixed,YB||IDB||N1||N2)；

4)终端A收到消息，检查N1是否正确，若条件都满足，则保存随机数N2，计算本次会话密钥KS＝KS＇；否则返回错误：会话密钥协商(302)失败；

5)终端B检查随机数N2的正确性，若正确则主被叫用户之间会话建立(104)，开始加密通话；否则返回错误：会话密钥协商(302)失败。

6.根据权利要求5所述的面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，其特征在于：加密通话(105)具体步骤为：通话语音首先经过声音器件的处理后采样为语音数据，然后对数据进行PCM编码，将语音数据封装成RTP包，接着采用自己的私钥对RTP包生成DSA数字签名；然后使用协商好的会话密钥，对整个包进行AES加密后，再嵌到UDP包中，最后进行发送；接收UDP包后的流程则反过来，在接收端收到UDP包后，先使用会话密钥对加密的RTP包进行AES解密，之后比对用明文及公钥生成的DSA数字签名与收到的DSA数字签名：若不相同，则证明包内容受到篡改，丢弃该RTP包并返回错误：DSA身份验证失败；若相同，则进行RTP包封装/解封(503)的RTP包解封，将语音通过编码/解码(502)的解码后送到声音器件，最后经声音器件处理(501)后用扬声器播放出来。

7.根据权利要求6所述的面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，其特征在于，DSA数字签名/签名验证(504)的DSA数字签名具有以下几个步骤：

1)在获取到RTP包rtp_pkt后，选择一个长度160位的素数q，且满足q能够整除(p-1)；选择g满足g＝h^(p-1)/qmodp，其中h是1到p-1之间的整数使得g大于1，产生随机数k，计算r≡(gkmod p)mod q 与s≡[k-1(H(rtp_pkt)+Xr)]mod q，其中，对于终端A则X＝X_A，对于终端B则X＝X_B，函数H(rtp_pkt)生成了RTP包rtp_pkt的SHA-1消息散列码；

2)将步骤1)计算得到的DSA签名(r,s)附在RTP包rtp_pkt后，即生成签名后的RTP包rtp_pkt||(r,s)；

3)将签名后的RTP包rtp_pkt||(r,s)发送至RTP包加密/解密(505)模块进行RTP包加密。

8.根据权利要求7所述的面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，其特征在于：RTP包加密/解密(505)的RTP包加密使用协商好的128bit的会话密钥KS，对封装好的RTP包rtp_pkt与其生成的签名(r,s)进行AES算法加密；然后将加密后的密文输出E{KS,rtp_pkt||(r,s)}嵌入UDP包，进行传输。

9.根据权利要求8所述的面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，其特征在于：RTP包加密/解密(505)的RTP包解密，使用协商好的128bit的会话密钥KS，对接收到的加密RTP包rtp_pkt＇与(r＇,s＇)进行AES算法解密，即对E{KS,rtp_pkt||(r＇,s＇)}解密；然后对解密后的明文输出rtp_pkt＇||(r＇,s＇)进行DSA数字签名/签名验证(504)的DSA数字签名验证。

10.根据权利要求9所述的面向Android系统移动终端的语音端到端加密方法，其特征在于：DSA数字签名/签名验证(504)的DSA签名验证具有以下步骤：

1)在进行RTP包解密后，取出收到的附DSA数字签名的RTP包rtp_pkt＇||(r＇,s＇)；计算w≡(s′)^-1mod q，u₁≡[H(rtp_pkt′)w]mod q，u₂≡(r′)w mod q，

2)检验v是否等于r＇：若等于，则表明DSA签名验证成功，取出RTP包rtp_pkt＇；若不等，则表明DSA签名验证失败，丢弃该RTP包rtp_pkt＇，并返回错误：DSA签名验证失败。