Пристрій для цифрового захисту телефонних переговорів

1 Пристрій для цифрового захисту телефонних переговорів, що містить цифровий процесор обробки сигналів, на управляючі входи та виходи якого під'єднані ВІДПОВІДНО управляючі виходи та входи електростираючого перепрограмовного постійного запам'ятовуючого пристрою, а перша гру па інформаційних входів та виходів цифрового процесора обробки сигналів через першу шину послідовного порта та штирковий рознім, ВІДПОВІДНИЙ гніздовому роз'єму моделі телефону, під'єднані до телефону, який відрізняється тим, що містить схему регулювання живлення, кодек (код ер/де код ер-ЦАП/А ЦП) низької частоти , динамік та мікрофон, при цьому телефон через схему регулювання живлення з'єднаний з цифровим процесором обробки сигналів, що з'єднаний другою групою інформаційних входів та виходів через другу шину послідовного порта з кодеком (коде р/д є код ер-ЦАП/А ЦП) низької частоти, вхід якого з'єднаний з мікрофоном, а вихід - з динаміком 2 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що має V 32 сумісний внутрішній модем Винахід відноситься до галузей зв'язку та обчислювальної техніки, до засобів захисту інформації, зокрема, до пристроїв цифрового захисту телефонних переговорів Його доцільно використовувати для захисту телефонних переговорів в комплексі з стільниковим телефоном Відомо декілька систем захисту телефонних переговорів по мобільному зв'язку, їх можна розділити на два типи Перший тип - це системи захисту телефонних переговорів по мобільному зв'язку, які є конструктивною частиною мобільних телефонів Тобто, це є різновид конкретної моделі мобільного телефону з функціональним захистом телефонних переговорів Другий тип - це системи захисту телефонних переговорів по мобільному зв'язку, що є приставкою до конкретної моделі мобільного телефону До першого типу належать наступні широковідомі моделі мобільних телефонів 1 Siemens S35 Secure dual band GSM phone (див http //216 239 39 100/search^cache 3cOeM_HdO_ 0C www mitec nl/pdf/gsm_s35 pdf+ Siemens +S35 + Secure + dual+ band + GSM +phone&hl= uk&ie=UTF-8&mlang=ru&e=619) 2 Siemens 703 GSM (див http //www cellular со za/siemens_topsec_703_secure htm) 3 Sectra Tiger (див http //www sectra se/secunty/products/gsm/indext htm I) Телефон Siemens S35 Secure dual band GSM phone створений на основі базової моделі Siemens S35 і має всі властивості звичайного телефону цієї серії, Телефон Siemens 703 GSM подібний до звичайного телефону серії Siemens S25, але створений для ведення переговорів в захищеному режимі зв'язку Телефони Siemens для захищеного зв'язку мають ключ шифрування тільки 128 бітів Захист переговорів на вище означених телефонах Siemens можливий тільки по каналам, які підтримує сам телефон, на базі якого вони були розроблені (GSM 900/1800 та ISDN) На відміну від телефонів Siemens, модель Sectra Tiger має ключ шифрування до 256 бітів, але також є вбудованою в телефон системою і його можливості по каналам зв'язку обмежені можливостями самого телефону, тобто для зміни каналу зв'язку також треба розроблювати новий телефон Недоліками розглянутих систем є їх жорстка прив'язка до конкретних моделей телефонів стіль ЛІТВІНОВ Віталій Васильович 00 ю ю 51582 никового зв'язку стандартів GSM 900/1800 та обмежені можливості шифрування (як правило, використання ключа шифрування до 128 бітів і лише у однієї моделі 256 бітний ключ) До другого типу належить Sagem C-850 (див http //www sagem com/en/produitsen/communications-secunsees-prod-en htm) Цей пристрій для захисту телефонних переговорів своїми функціональними можливостями та конструктивними особливостями є найближчим до пропонуємого пристрою і тому він вибраний прототипом Модель Sagem C-850, e приставкою, яка містить цифровий процесор обробки сигналів, на інформаційні входи якого під'єднаний електростираемий перепрограмуємий постійний запам'ятовуючий пристрій, а виходи через шину послідовного порта під'єднані до телефону Пристрій має тільки 128 бітовий ключ шифрування і працює лише з декількома телефонами Функціональні можливості цієї приставки залежать від конструктивних можливостей комутатора самого телефону, до якого ця приставка під'єднана Функції по шифруванню та розшифруванню приставкою виконуються з використанням цифрового процесора обробки сигналів та програмного забезпечення самого телефону, до якого ця приставка під'єднана Все це зменшує шифрувальні можливості та звужує КІЛЬКІСТЬ ТИПІВ телефонів, з якими може працювати ця приставка Недоліками розглянутого пристрою є його жорстка прив'язка до конкретних моделей телефонів стільникового зв'язку стандартів GSM 900/1800 та обмежені можливості шифрування В основу винаходу покладена задача створення такого пристрою для захисту телефонних переговорів, в якому, завдяки введенню нових конструктивних блоків, значно розширені шифрувальні можливості, при цьому він може використовуватись в будь-якому мобільному телефоні незалежно від його типу Поставлена задача вирішується пристроєм для захисту телефонних переговорів, що містить цифровий процесор обробки сигналів, на управляючі входи та виходи якого під'єднані ВІДПОВІДНО управляючі виходи та входи електростираемого перепрограмуємого постійного запам'ятовуючого пристрою, а перша група інформаційних входів та виходів через першу шину послідовного порта та штирковий роз'єм, ВІДПОВІДНИЙ гніздовому роз'єму моделі телефону, під'єднані до телефону схему регулювання живлення, кодек (ко дер/де коде рЦАП/АЦП) низької частоти , динамік та мікрофон, при цьому телефон через схему регулювання живлення з'єднаний з цифровим процесором обробки сигналів, що з'єднаний другою групою інформаційних входів та виходів через другу шину послідовного порта з кодеком (ко дер/де коде рЦАП/АЦП) низької частоти , вхід якого з'єднаний з мікрофоном, а вихід з динаміком Крім того пристрій має V 32 сумісний внутрішній модем Запропонований пристрій за допомогою своєї штрефейсної частини може бути об'єднаний з будь-яким мобільним телефоном, в якому є внутрішній модем та ЗОВНІШНІЙ порт підключення Це можливо завдяки ПОВНОЦІННІЙ внутрішній структурі "мікрофон-кодек-процесор-кодек-динамік", яка для повноцінного захищеного зв'язку потребує від мо більного телефону лише інтерфейс вбудованого модему Тобто, мобільний телефон використовується тільки як модем по каналам стандартів V 32 або V 110 над каналом GSM 900 /1800 Наявність автономної внутрішньої структури "мікрофон-кодек-процесор-кодек-динамік" дозволяє підвищувати шифрувальні можливості пристрою, як за рахунок підвищення обчислювальної потужності процесора пристрою, так і зміною алгоритму шифрування на більш складний В запропонованому пристрої довжина ключа складає 256 бітів або 512 бітів, що значно покращує надійність шифрування При цьому в якості алгоритму шифрування був використаний алгоритм ГОСТ 28147 89, надійність якого значно більше, ніж алгоритмів DES та AES, що часто використовуються в системах захисту зв'язку Суть пропонуємого винаходу пояснюється кресленнями фіг 1 - загальна структурна схема пристрою, фіг 2 - електрична принципова схема пристрою За своєю структурою пристрій (див фіг 1) складається з наступних частин 1 - цифровий процесор обробки сигналу, 2 - схема регулювання живлення пристрою, 3 - електро-стираємий перепрограмуємий постійний запам'ятовуючий пристрій, 4 - шина послідовного порта пристрою для взаємодії з телефоном, 5 - штирковий роз'єм, ВІДПОВІДНИЙ гніздовому роз'єму моделі стільникового телефону, 6 - стільниковий телефон (його ЗОВНІШНІЙ порт), 7 - шина другого послідовного порта цифрового процесора обробки сигналу для взаємодії з апаратним кодеком, 8 - апаратний кодек (кодер/декодер ЦАП/АЦП) низької частоти (НЧ), 9 - мікрофон, 10-динамік При роботі після підключення пристрою штирковим роз'ємом (див фіг 1 блок 5) до роз'єму стільникового телефону (див фіг 1 блок 6), з телефону на пристрій подається живлення, що проходить через схему регулювання живлення пристрою (див фіг 1 блок 2), яка під час роботи знімає завади по живленню, що наведені самим стільниковим телефоном Після проходження через схему регулювання, живлення подається на цифровий процесор обробки сигналів (див фіг 1 блок 1) та всі ІНШІ елементи схеми Програмне забезпечення пристрою, яке знаходиться в електро-стираємому перепрограмуємому постійному запам'ятовуючому пристрої (див фіг 1 блок 3), завантажується в цифровий процесор обробки сигналів, який після цього ІНІЦІЮЄ режими роботи апаратного кодеку (див фіг 1 блок 7) та шини послідовного порта пристрою для взаємодії з телефоном (див фіг 1 блок 4) Пристрій готовий до штатного режиму роботи Завдяки цій структурі пристрій для цифрового захисту телефонних переговорів не потребує власного елемента живлення, бо він живиться від стільникового телефону (напруга живлення 3 3 - 3 7 51582 В, піковий струм споживання 50мА) Під час роботи аналоговий сигнал з мікрофона (див фіг 1 блок 9) подається на апаратний кодек низької частоти (див фіг 1 блок 8), на якому аналоговий сигнал перетворюється в цифровий імпульсно-кодово модульований потік даних зі швидкістю 128битів/с, який і подається на шину другого послідовного порта цифрового процесора обробки сигналів (див фіг 1 блок 7) В середині цифрового процесора обробки сигналів (див фіг 1 блок 1) завдяки програмному забезпеченню дані стискуються та шифруються, після чого передаються на шину послідовного порта пристрою для взаємодії з телефоном (див фіг 1 блок 4), який використовується, як модем для встановлення каналу передавання даних стандарту V 32 Дані, що отримані з каналу передавання даних, передаються по шині послідовного порта пристрою для взаємодії з телефоном (див фіг 1 блок 4) на цифровий процесор обробки сигналів (див фіг 1 блок 1), де вони розшифровуються та відновлюються до вигляду імпульсне кодово модульованого потоку Після ЦЬОГО дані передаються по шині другого послідовного порта цифрового процесора обробки сигналів (див фіг 1 блок 7) на апаратний кодек НЧ (див фіг 1 блок 8), де вони перетворюються на аналоговий сигнал, який поступає на динамік (див фіг 1 блок 10) Головною частиною апаратного забезпечення є цифровий процесор обробки сигналів, який виконує програму керування пристроєм та програму цифрового захисту, має інтерфейси введеннявиведення для взаємодії зі стільниковим телефоном, електростираємий перепрограмуємий постійний запам'ятовуючий пристрій та апаратним кодеком Електро-стираємий перепрограмуємий постійний запам'ятовуючий пристрій використовується для зберігання програмного забезпечення, ключів напрямків та журналу захищених переговорів Роз'єм, що ВІДПОВІДНИЙ моделі стільникового телефону, використовується для зовнішнього підключення до телефону без порушення ліцензії виробника телефонів Наявність в пристрої власного апаратного кодека, мікрофона та динаміка забезпечує незалежність використання пристрою від функціональності моделі стільникового телефону, тобто якщо телефон не дозволяє комутувати введеннявиведення на свої власні мікрофон та динамік, при цьому має внутрішній модем - його можна використовувати з запропонованим пристроєм, на відміну від моделі Sagem C-850 Суть програмного забезпечення пояснюється кресленнями фіг 3 - структурна схема програмного забезпечення, фіг 4 - діаграма станів програмного забезпечення, фіг 5- схема секретного зв'язку Програмне забезпечення (див фіг 3) містить в собі ядро міні-операційної системи (див фіг 3 блок 1), та фіксовану КІЛЬКІСТЬ задач (див фіг 3 блок 2) Міні-операційна система складається з підсистеми керування завданнями (див фіг 3 блок 3), підсистеми керування чергами та буферами (див фіг 3 блок 4), блоку ініціалізації апаратного забезпечення (див фіг 3 блок 5), підсистеми взаємодії між процесами (див фіг 3 блок 6), підсистеми керування пам'яттю (див фіг 3 блок 7), таймерів (див фіг 3 блок 8), та набору драйверів (див фіг З блок 9) Набір драйверів міні-операційної системи складається з драйвера електро-стираємого перепрограмуємого постійного запам'ятовуючого пристрою (див фіг 3 блок 10), драйвера журнала сеансів (див фіг 3 блок 11), драйвера секретних ключів (див фіг 3 блок 12), драйвера послідовного порту (див фіг 3 блок 13), та драйвера музичного синтезатора (фіг 3 блок 14) Фіксована КІЛЬКІСТЬ завдань складається з завдання стиснення голосу (див фіг 3 блок 15), завдання шифрування (див фіг 3 блок 16), завдання аналізу вхідного звукового сигналу для відокремлення слів від тиші (див фіг 3 блок 17), завдання передавання стиснутого та зашифрованого голосу по каналу даних (див фіг 3 блок 18), завдання прийому зашифрованого голосу з каналу даних (див фіг 3 блок 19), завдання розшифрування (див фіг 3 блок 20), завдання відновлення стиснутого голосу (див фіг 3 блок 21), завдання контролю за розривами на лінії, завдання організування лінії даних (див фіг 3 блок 22), завдання взаємодії з персональним комп'ютером для запису нових ключів та зчитування журналу ДЗВІНКІВ (див фіг 3 блок 23) та завдання завершення сеансу зв'язку (див фіг 3 блок 24) Більш детально роботу програмного забезпечення показано на діаграмі станів (див фіг 4) На цій діаграмі програмне забезпечення може знаходитися у наступних станах пристрій виключений (див фіг 4 блок 1), ініціалізація апаратної частини пристрою (див фіг 4 блок 2), переведення апаратної частини в режим низького енергоспоживання (див фіг 4 блок 3), режим встановлення секретного зв'язку (див фіг 4 блок 4), режим секретного зв'язку (фіг 4 блок 5), режим завершення секретного зв'язку (див фіг 4 блок 6) та пристрій виключений (див фіг 4 блок 7) Динаміку роботи пристрою показано на схемі секретного зв'язку (див фіг 5) Сигнал з мікрофону (див фіг 5 блок 9) оцифровується апаратним кодеком (див фіг 5 блок 8), та передається по шині другого послідовного порта (див фіг 5 блок 7) до цифрового процесора обробки сигналів (див фіг 5 блок 1), де знаходиться програмне забезпечення (див фіг 5 блок 2) Там данні передаються до програмного забезпечення стиснення голосу (див фіг 5 блок 2 1) Після стиснення, дані передаються до програмного забезпечення шифрування (див фіг 5 блок 2 2) за нормами ГОСТ 28147 89, з якого потім дані передаються до програмного забезпечення аналізу голосу (див фіг 5 блок 2 3) Потім ЦІ дані передаються на програмне забезпечення драйвера послідовного порта (див фіг 5 блок 2 4), з якого цифровий процесор обробки сигналів (див фіг 5 блок 1) передає дані через шину послідовного порта (див фіг 5 блок 4) та штирковий роз'єм пристрою (див фіг 5 блок 5) на стільниковий телефон (див фіг 5 блок 6) Телефон приймає дані від пристрою через свій гніздовий роз'єм (див фіг 5 блок 6 1) на внутрішній модем (див фіг 5 блок 6 2), який, в свою чергу, передає їх по каналу 51582 передавання даних на протилежну сторону Отримані телефоном з каналу дані передаються через роз'єм (див фіг 5 блок 5) та шину послідовного порта пристрою (див фіг 5 блок 4) на цифровий процесор обробки сигналів (див фіг 5 блок 1) В цифровому процесорі обробки сигналів дані подаються на програмна забезпечення аналізу даних з лінії (див фіг 5 блок 2 3), зашифровані дані передаються до програмного забезпечення розшифрування (див фіг 5 блок 2 2), а потім до алгоритму відновлення стиснутого голосу (див фіг 5 блок 2 1) Відновлений потік голосових даних передається по шині другого послідовного порта (див фіг 5 блок 7) на апаратний кодек (див фіг 5 блок 8), де цифровий сигнал перетворюється на аналоговий Потім аналоговий сигнал подається на вихідний динамік (див фіг 5 блок 10) Електрична принципова схема, що наводиться, (див фіг 2), показує, що при мінімальному на 8 борі елементів, досягнуто максимальної функціональності пристрою, тобто реалізація цієї схеми надасть можливість розробити не тільки пристрій для мобільного (стільникового) зв'язку, а також пристрої цифрового захисту телефонних переговорів для інших каналів зв'язку, наприклад, для ISDN та ТЧ, з використанням модемів для цих каналів зв'язку Функціональність апаратного забезпечення та модульність програмного забезпечення пристрою дає можливість використовувати пристрій для цифрового захисту телефонних переговорів разом з багатьма моделями телефонних апаратів стільникового зв'язку, що мають внутрішній модем, а також разом з ЗОВНІШНІМИ модемами використовувати його для побудови цифрового захисту телефонних переговорів по іншим каналам зв'язку, наприклад, по каналам ISDN та Тональної Частоти ФІГ. 1 ФІГ.2 51582 10 5 \ / 4 \ 16 17 1 8 19 \ 3 V > ^ 7 20 ФІГ. 4 ФІГ.З 2.3 ;; вихідні '' вхідні ЇЇ jl дані і; дані •• «< 2.2 • 2.f : І :І пппп/п ;; пйіппп л 7 • • і 8 n h . 9 ФІГ 5 є / \ ^-" 2 15 чN 1 • 1 0