2. концепция защищенной речевой связи
| Вид материала | Документы |
- 9. Кодирование и шифрование данных. Введение, 159.85kb.
- Я зык, речь, 2528.83kb.
- Перечен ьорганизаций, аккредитованных в системе сертификации средств криптографической, 513.28kb.
- Концепция создания дополнительных геофизических модулей для контроля технологических, 1254.85kb.
- Методы организации интеллектуально-речевой деятельности школьников 5 Взаимосвязь процессов, 776.7kb.
- 9 Речевой портрет города в аспекте речевой культуры, 44.04kb.
- Концепция Л. В. Занкова. 1 Концепция В. В. Давыдова и Д. Б. Эльконина 4 Концепция поэтапного, 599.4kb.
- Конституцией Российской Федерации и другими нормативно-правовыми актами. Для достижения, 729.67kb.
- Концепция развития связи в республике беларусь, 134.75kb.
- Рабочая программа дисциплины речевая коммуникация направление ооп 034700 Документоведение, 257.7kb.
2.
КОНЦЕПЦИЯ ЗАЩИЩЕННОЙ РЕЧЕВОЙ СВЯЗИ
2.1 Общие положения
2.1.1 Определения
Под защищенной речевой связью будем понимать такую передачу речевого сигнала по каналу связи (проводному или радио), при которой в канале существует не речевой сигнал, а его некоторое преобразование Q, которое является обратимым только для абонента. То есть, на передающей стороне речевой сигнал s(t) преобразуется в защищенный сигнал q(t)=Q(s(t)), который передается по каналу связи; на приемной стороне из q(t) восстанавливается речевой сигнал s(t)=Q-1(q(t)).
Преобразование в общем случае содержит процедуру и ключ.
Процедура - это собственно устройство, выполняющее преобразование; это может быть аналоговый, цифровой узел или программа процессора. Основным классификационным свойством процедуры является ее неизменность, процедура не является секретом.
Ключ представляет собой секретную часть информации о преобразовании, которая сохраняется у абонентов, недоступна нападающей стороне, и используется процедурой как при прямом преобразовании, так и при обратном.
Гамма, гаммирование - это часть процедуры, которая придает преобразованию псевдослучайный характер, непрерывно изменяет результат преобразования непредсказуемым для нападающей стороны образом. Преобразования Q и Q-1 используют одну и ту же гамму синхронно.
Наиболее трудным вопросом является понятие стойкости, т. е. степени защищенности системы от вскрытия содержания переговоров. Прежде всего будем считать, что абсолютно стойких систем не бывает. Оценка стойкости может рассматриваться как предсказание поведения нападающей стороны (нарушителя) в плане затрат, которые эта сторона должна понести для вскрытия системы защищенной связи или вскрытия конкретного разговора. Поэтому затраты (и, соответственно, стойкость) на создание системы защищенной речевой связи должны соразмеряться с предполагаемыми затратами нападающей стороны на вскрытие системы. Во многих случаях предельно высокой стойкости и не требуется, часто информация, передаваемая в системе, представляет ценность только при обобщении. Под защитой может пониматься не обязательно невозможность вскрытия конкретного сообщения, а затруднения для нападающей стороны, связанные с затратами средств, времени и других ресурсов; затруднения, например, для системы с массовым применением недорогих средств защиты могут оказаться таковыми, что нападающая сторона может отказаться от мероприятий по вскрытию. Такой уровень стойкости принято называть тактическим, в отличие от стратегического уровня, который предполагает затраты нападающей стороны, превышающие ее возможности, соотнесенные с достаточно продолжительным интервалом времени [22]. Обычно для стратегического уровня рассматривается период времени стойкости от единиц до десятков лет. Далее будет рассматриваться только один аспект стойкости системы - это объем ключевой информации, определяющий разнообразие преобразования и, возможно, среднее число проб при подборе ключа. Эти характеристики могут быть пересчитаны во временные затраты для предполагаемой системы вскрытия при предположении о возможном (на уровне современных и будущих технологических достижений) времени выполнения одной пробы.
После преобразований восстановленный сигнал s(t) повторяет исходный сигнал s(t) с некоторой ошибкой e, что обязательно приводит к ухудшению качества восстановленного сигнала. Существуют различные формы представления ошибки e, основанные на объективных измерениях, такие как квадратичная ошибка восстановления отсчетов сигнала во временной области, квадратичная ошибка восстановления энергетического спектра и другие. Но, к сожалению, все они только косвенно характеризуют качество восстановленного сигнала. Наиболее приемлемыми для практики являются оценки ошибки e по результатам аудиторных испытаний, которые проводятся специально тренированной группой аудиторов и дают оценку в процентах разборчивости (слоговые артикуляционные таблицы ГОСТ 7153 - 68) или группой обычных абонентов с оценкой комфортности речевой связи (метод мнений по рекомендациям ISO, подробное описание в [18, 19]). За пределами каких-либо количественных оценок оказываются такие важные, но неформализуемые характеристики, как естественность и узнаваемость, которые оцениваются методами типа “опроса общественного мнения”.
Преобразование Q в общем случае может изменить полосу частот B сигнала так, что канал, обеспечивающий B(s) не сможет пропустить B(q). Далее будут рассматриваться только преобразования, для которых B(s) и B(q) равны или отличаются несущественно, т. е. когда для передачи защищенных сигналов используются те же каналы, что и для открытых.
2.1.2 Виды преобразований
Процедуры известных преобразований перекрывают широкий диапазон по сложности реализации и соответствующей стойкости. Повышенная сложность реализации может быть направлена не обязательно только на увеличение стойкости, а и на улучшение других характеристик: качества восстановления сигнала, сервиса, эксплуатационных характеристик.
Процедуры преобразования условно разделяются на два основных класса: скремблеры и кодеры (cypher).
Скремблеры - это процедуры, “дробящие” сигнал во временной и/или частотной области на некоторые части и, затем, перемешивающие эти части в соответствие с алгоритмом шифрования. То есть, какой бы сложной ни была процедура скремблирования, наименьший элемент, с которым она оперирует - это преобразованный фрагмент речевого сигнала, который нельзя сделать короче определенного интервала из-за интерференционных явлений при передаче в канале.
Основными свойствами скремблеров являются:
1) достаточно высокое качество восстановленной речи;
2) невысокая сложность реализации;
3) наличие остаточной информации в закрытом сигнале, которая потенциально может быть использована нападающей стороной.
Кодеры - это процедуры, представляющие речевой сигнал моделью; изменяющиеся во времени параметры модели шифруют как поток данных и передают при помощи модемов.
Основными свойствами кодеров являются:
1) качество восстановленной речи определяется сложностью модели и скоростью передачи данных в канале;
2) высокая сложность реализации, как правило, на основе DSP;
3) принципиальное отсутствие остаточной информации в закрытом сигнале, любой алгоритм шифрования данных создает некоррелированный поток данных, исключающий статистические зависимости между открытым и закрытым представлениями сигнала.
Авторами по результатам собственных исследований вводится третий класс процедур преобразования, условно называемых модулярными.
Модулярные - это процедуры, выполняющие преобразование по заданному модулю над комплексными отсчетами сигнала во временной или частотной области и шифрующей последовательностью (гаммой), также представленной комплексными отсчетами.
Основными свойствами модулярных процедур являются:
1) возможность защиты не только речевых, но и произвольных сигналов с заданной полосой и ошибкой;
2) высокая сложность реализации, как правило, на основе DSP;
3) принципиальное отсутствие остаточной информации в закрытом сигнале;
4) трансформация ошибок любого рода в канале или в тракте обработки сигналов в шум с распределением плотности вероятности, близким к нормальному; для речевых сигналов это свойство дает, с одной стороны, увеличение уровня шума, но с другой - сохранение естественной речи, так как, в отличие от кодеров, не применяется модель речепреобразования.