5.2.2.4. Аналоговое скремблирование
Аналоговоескремблирование (АС) широко применяется в настоящее время, поскольку:
Это дешево;
Обеспечивается коммерческое качество дешифрированной речи;
Гарантируется достаточно высокая стойкость закрытия речи.
На практике применяется частотное, временное скремблирование и их комбинации.
Частотные скремблеры
Инверсный скремблер осуществляет преобразование речевого спектра, равносильное повороту частотной полосы речевого сигнала вокруг некоторой средней точки (см. Рис. 5.7.)
Амплитуда Амплитуда
F,
КГц F,
КГц
0,3 3,4
0,3 3,4
Рис. 5.7. Принцип работы инвертора речи
Данный способ обеспечивает невысокий уровень закрытия, т.к. при перехвате легко устанавливается значение частоты, соответствующее средней точке инверсии в полосе речевого сигнала.
Можно пойти дальше и речевой спектр разделить на несколько частотных полос и произвести их перемешивание и инверсию по некоторому ключу системы. Таким образом функционирует полосовой скремблер (см. Рис. 5.8.)
Разновидностью полосовых скремблеров являются скремблеры с реализацией быстрого преобразования Фурье. В них количество допустимых перемешиваний частотных полос значительно увеличивается и, поэтому обеспечивается высокая степень закрытия.
Амплитуда Амплитуда
1 2 3 4 3 1 4 2
F,
КГц F,
КГц
0,3 3,4 0,3 3,4
Рис. 5.8. Принцип работы четырехполосового скремблера
Временные скремблеры
Основаны на двух основных способах закрытия речи:
Инверсии по времени сегментов речи;
Временной (ударение на о) перестановке сегментов речи.
Способ закрытия с помощью инверсии заключается в том, что речевой сигнал делится на последовательность временных сегментов и каждый из них передается инверсно во времени.
Рис. 5.9.
Для повышения уровня закрытия прибегают к способу перестановки временных отрезков речевого сигнала в пределах фиксированного кадра, причем правило перестановок является ключом системы, изменением которого можно существенно повысить степень закрытия речи.
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
Рис. 5.10.
Комбинированные скремблеры
Для дальнейшего повышения степени закрытия речи используется комбинация временного и частотного скремблирования (см. комбинированный скремблер на Рис.5.3). В таком скремблере после аналого – цифрового преобразования спектр оцифрованного речевого сигнала разбивается на частотно – временные элементы, которые затем перемешиваются на частотно – временной плоскости в соответствии с одним из криптографических элементов (см. Рис. 5.11) и суммируются, не выходя за пределы частотного диапазона исходного сигнала.
F,
КГц
3,4
1 2 3 4 5 5 13 18 16 15
6 7 8 9 10 3 8 2 12 6
11 12 13 14 15 10 7 1 14 19
16 17 18 19 20 9 20 4 11 17 0,3
T=0 T T=0 T
Рис. 5.11.
Цифровые скремблеры
В системах цифрового закрытия речи, в отличие от рассмотренных скремблеров, после кодирования исходного сигнала по одному из криптографических алгоритмов не происходит преобразования закодированного сигнала в аналоговую форму, а происходит передача цифровой информации через модем на каналы связи (см. Рис. 5.4.).
При этом возможны два варианта передачи информации:
Когда закрытие речи происходит в шифраторах до поступления для передачи на модем;
Закрытие речи происходит в так называемых засекречивающих модемах.
Как правило, аналоговые скремблеры используются там, где применение цифровых систем закрытия речи затруднено из-за наличия возможных ошибок передачи (например, в реальных наземных ЛС с низкой пропускной способностью). Простейшие аналоговые скремблеры, осуществляющие шифрование по фиксированному ключу, обеспечивают «тактический» уровень защиты и хорошо предохраняют переговоры от случайного прослушивания. Такие аналоговые скремблеры называются также «маскираторами».
Существуют модификации скремблеров с динамически меняющимся в процессе разговора ключом. В них, как правило, перед началом разговора передается синхропоследовательность, содержащая часть дополнительной информации о ключе именно этого передаваемого сообщения.
Цифровые скремблеры, обеспечивая наилучшее закрытие информации, проигрывают аналоговым и комбинированным скремблерам в качестве воспроизведения речи из-за того, что им требуются широкополосные ЛС со скоростями от 2,4 до 19,2 Кбод/сек, а реальные ТЛС не могут обеспечить таких требований. Например, по результатам исследований на московских ТЛС работу на скоростях 2,4 Кбод/сек обеспечивают 90 % ЛС, на скорости 4,8 Кбод/сек – 60 %, а на скорости 9,6 Кбод/сек – 35 %.
Необходимо отметить, что в системах закрытия речи, основанных на шифре перестановки N речевых элементов, общее число ключей перестановки = N!. Однако это число не отображает реальной криптографической стойкости системы из-за избыточности информации, содержащейся в речевом сигнале, а также из-за некоторой разборчивости несовершенным образом переставленной и инвертированной речи. Поэтому, необходимо помнить, что злоумышленнику часто необходимо опробовать лишь K (много меньше) N случайных перестановок, чтобы добиться успеха.
Пример: Телефонная приставка (скремблер) Орех - А (производства зеленоградской компании АНКАД)
Технические характеристики:
закрытие речевой информации достигается с помощью временных перестановок и инверсии спектра сигнала;
перестановки производятся в соответствии с Сеансовым ключом (128 бит), который вырабатывается автоматически при входе в защищенный режим;
ключ в приставке сохраняется только на время сеанса связи;
для идентификации абонентов, входящих в связь, может быть использован 4 – значный десятичный пароль;
время установления защищенной связи от 1 до 7 секунд;
словесная разборчивость - не менее 90%;
задержка речевого сигнала - не более 0.32 с;
конструктивно ОРЕХ-А выполнен в виде подставки под телефонный аппарат;
масса приставки - не более 2 кг.