Особенности защиты при передаче речевых сигналов

Ценность телефонной информации велика. Так как телефоном пользуются все не страхуясь. Серьёзно записывать телефонные разговоры сложно. Технически и финансово более вероятно прослушивание без санкции прокурора.

В схеме телефонной линии связи можно выделить шесть зон прослушивания как показано на рисунке 3.1.
1. Телефонный аппарат.
2. Линия от телефонного аппарата, включая распределительную коробку.
3. Кабельная зона.
4. Зона АТС.
5. Зона многоканального кабеля.
6. Зона радиоканала.
Наиболее вероятна организация прослушивания первых трех зон. Так как там легче всего подключиться. Способы подключения.
1. Монтерская трубка. Самое простое - контактное. (иголочки - напряже-
ние падает).
2. Согласующие устройства. Более современные. При этом затрудняется обнаружение снижения напряжения.
3. Индуктивные датчики. Бесконтактные, что не нарушает целостность проводов и не оказывает влияния на датчики (показано на рисунке 3.2)

4. Через приемник СВ, КВ, УКВ, если телефон с радиоудлинителем, или кнопочный.
5. Способ прослушивания помещений с использованием эффекта навязывания частоты (схема представлена на рисунке 3.3).

Защита телефонных разговоров
Не документальная (телефонная) информация является самой распространенной среди деловых людей /11/. Преимущества телефонов очевидны: -высокая скорость обмена двусторонней информацией; -уверенность что сообщение дошло до адресата;
-опознание собеседника по голосу, что бывает важно при конфиденциальном разговоре;
-простота вхождения в связь и относительная дешевизна;
-меньшие затраты времени на передачу сообщений.
Отметим некоторые особенности речевых сигналов, важные для защиты телефонных сообщений.
Любой акустический сигнал характеризуется частотным спектром. Чем шире спектр, тем информативней передаваемый сигнал. Человеческое ухо может воспринимать акустический сигнал в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.
Стандартный телефонный канал во всем мире имеет полосу от 300 Гц до 3400Гц, которая позволяет различать голоса по тембру и ограничить помехи и шумы, возрастающие с увеличением полосы. Общий вид амплитудно-частотной характеристики звукового сигнала показан на рисунке 3.4.
Самый простой способ защитить от прослушивания- произносить кодовые фразы и слова. Однако, это неудобно, это нетехнический способ. Технические способы сложны по ряду причин:
-высокая избыточность устной речи;
-необходимость работы шифратора в реальном масштабе времени; -необходимость сохранить узнаваемость по тембру голоса; -необходимость сохранить ширину полосы (300 - 3400 Гц) для пользования стандартным каналом связи.
Аналоговый способ шифрования речевого сигнала
Этот способ заключается в следующем /12/. Речь дробится на равные временные участки длительностью 30-60 мс и числом до нескольких десятков.
Эти участки (показаны на рисунке 3.5) до передачи в линию связи запоминаются в каком - либо ЗУ, затем перемешиваются по какому - либо закону, после чего этот сигнал посылается в линию. На приёмном конце осуществляется обратный процесс "сборки" исходного сигнала.
Преимущества - простота и возможность передачи по стандартному каналу, недостаток - слабая устойчивость из-за того, что всегда есть сигнал, определяющий начало участка. Применяется, если информация не слишком ценна или имеет ценность на малый промежуток времени.
Более надежную защиту имеет частотное шифрование речевого сигнала. С помощью системы фильтров вся ширина полосы стандартного телефонного канала делится на соответствующее количество частотных полос, (на рисунке 3.6 - пять), которые перемешиваются в соответствии с некоторым законом. Перемешивание осуществляется по псевдослучайному закону, реализуемому генератором шифра со скоростью 2 - 16 циклов в секунду, то есть одна перестановка полос длится 60- 500 мс, после чего заполняется следующей.
Перемешивание иногда совершается с инверсией частотных полос.
Наиболее высокий уровень защиты телефонных разговоров, когда объединяются оба способа. При этом временные перестановки разрушают смысл, а частоты перемешивают гласные звуки. Количество частотных полос обычно берется равным 5- 6.
Цифровой способ кодирования
Цифровой способ шифрования предусматривает предварительное преобразование речевого непрерывного сигнала в цифровую (дискретную) информацию.
Согласно теореме Котельникова любой непрерывный сигнал может быть без потери информации заменен последовательным набором мгновенных значений этого сигнала, если эти значения сигнала берутся с частотой, не менее чем в 2 раза превышающей самую высокосоставляющую этого сигнала.
В стандартном телефонном канале такое (стробирование) должно происходить с частотой не менее 6800 Гц (во всём мире выбрано 8000 Гц), так как верхняя частотная составляющая телефонного канала равна 3400 Гц
Максимальное расстояние между точками t1, t2, ... (показаны на рисунке 3.7) на временной оси не должно превышать T=1/2fmax. В этом случае непрерывная кривая полностью описывается последовательностью значений Ai и временным интервалом At.
Если представить эти значения в виде чисел, то их можно зашифровать уже известным способом (подстановки и др. ) и выдать в канал связи (схема приведена на рисунке 3.8). Но при 2- х условиях:
1. быстрая выработка 8000 мгновенных значений в цифровой форме (если динамический диапазон сигнала= 20 дБ. Это означает, что амплитуда его max значения в 10 раз превышает min значение), то необходимо в секунду иметь 8000x4 (знака)= 3200 бит/с . А при самых эффективных способах модуляции и модемах по стандартному телефонному каналу удается добиться скорости не более 4,8 Кбит/с.
2. из первого получается второе условие: более широкая, чем у стандартного телефонного канала полоса для передачи шифрованного сигнала двоичной шифропоследовательности. Можно различным путем смещать полосу, но ... узнать собеседника по голосу уже не удастся. Поэтому желательно использовать канал с широкой полосой, но уже не стандартный.
Достаточно сложен ввод ключей (из- за высокой скорости) и шифро-синхронизация: шифраторы на передающем и приемном пункте должна работать синхронно и не расходиться ни на один такт.
Существуют телефонные шифраторы, которые могут работать по различным линиям связи, при этом стойкость защиты остаётся высокой, а качество речи тем выше, чем шире полоса пропускания.
Таким образом цифровое шифрование сложно и дорого и используется когда секретность нужна длительное время.