Разработка устройства защиты телефонной линии от прослушивания

     Этот  метод используется для нарушения  функционирования подслушивающих устройств с контактным параллельным подключением к линии и использующих ее в качестве источника питания. К таким устройствам относятся: параллельные телефонные аппараты, проводные микрофонные системы с электретными микрофонами, использующие телефонную линию для передачи информации, акустические и телефонные закладки с питанием от телефонной линии и т.д.

     Метод низкочастотной маскирующей помехи заключается в подаче в линию при положенной телефонной трубке маскирующего сигнала (наиболее часто типа “белого шума”) речевого диапазона частот (как правило, основная мощность помехи сосредоточена в диапазоне частот стандартного телефонного канала: 300 ... 3400 Гц) и применяется для подавления проводных микрофонных систем, использующих телефонную линию для передачи информации на низкой частоте, а также для активизации (включения на запись) диктофонов, подключаемых к телефонной линии с помощью адаптеров или индукционных датчиков, что приводит к сматыванию пленки в режиме записи шума (т. е. при отсутствии полезного сигнала).

     Компенсационный метод используется для односторонней маскировки (скрытия) речевых сообщений, передаваемых абоненту по телефонной линии. Суть метода заключается в следующем. При передаче скрываемого сообщения на приемной стороне в телефонную линию при помощи специального генератора подается маскирующая помеха (цифровой или аналоговый маскирующий сигнал речевого диапазона с известным спектром). Одновременно этот же маскирующий сигнал (“чистый” шум) подается на один из входов двухканального адаптивного фильтра, на другой вход которого поступает аддитивная смесь принимаемого полезного сигнала речевого сигнала (передаваемого сообщения) и этого же помехового сигнала. Аддитивный фильтр компенсирует (подавляет) шумовую составляющую и выделяет полезный сигнал, который подается на телефонный аппарат или устройство звукозаписи.

     Недостаток  данного метода в том, что маскировка речевых сообщений односторонняя и не позволяет вести двухсторонние телефонные разговоры.

     Метод “выжигания” реализуется путем подачи в линию высоковольтных (напряжением более 1500 В) импульсов, приводящих к электрическому “выжиганию” входных каскадов электронных устройств перехвата информации и блоков их питания, гальванически подключенных к телефонной линии.

     При использовании данного метода телефонный аппарат от линии отключается. Подача импульсов в линию осуществляется два раза. Первый (для “выжигания” параллельно подключенных устройств) – при разомкнутой телефонной линии, второй (для “выжигания” последовательно подключенных устройств) – при закороченной (как правило, в центральном распределительном щитке учреждения или предприятия) телефонной линии.

     Для защиты телефонных линий используются как простые устройства, реализующие один метод защиты, так и сложные, обеспечивающие комплексную защиту линий различными методами, включая защиту от утечки информации по электроакустическому каналу.

     Приборы используют высоковольтные импульсы напряжением не менее 1500 ... 1600 В. Мощность “выжигающих” импульсов составляет 15 ... 50 ВА. Если в схемах закладок применяются миниатюрные низковольтные детали, то высоковольтные импульсы их пробивают и схема закладки выводится из строя.

     “Выжигатели” телефонных закладок могут работать как в ручном, так и автоматическом режимах. Время непрерывной работы в автоматическом режиме составляет от 20 с до 24 ч.

     Наряду  со средствами активной защиты на практике широко используются различные устройства, позволяющие контролировать некоторые параметры телефонных линий и устанавливать факт несанкционированного подключения к ним.

     Методы  контроля телефонных линий основаны на том, что любое подключение к ним вызывает изменение электрических параметров линий: амплитуд напряжения и тока в линии, а также значений емкости, индуктивности, активного и реактивного сопротивления линии.

     Измерение параметров линии в целях выявления  средств несанкционированного съема информации проводится, как правило, при проведении периодических специальных проверок.

     Простейшее  устройство контроля телефонных линий  представляет собой измеритель напряжения. При настройке оператор фиксирует значение напряжения, соответствующее нормальному состоянию линии (когда к линии не подключены посторонние устройства), и порог тревоги. При уменьшении напряжения в линии более установленного порога устройством подается световой или звуковой сигнал тревоги.

     На  принципах измерения напряжения в линии построены и устройства, сигнализирующие о размыкании телефонной линии, которое возникает при последовательном подключении закладного устройства.

     Как правило, подобные устройства содержат также фильтры для защиты от прослушивания за счет “микрофонного эффекта” в элементах телефонного аппарата и высокочастотного “навязывания”.

     Устройства  контроля телефонных линий, построенные  на рассмотренном принципе, реагируют на изменения напряжения, вызванные не только подключением к линии средств съема информации, но и колебаниями напряжения на АТС (это для отечественных линий довольно частое явление), что приводит к частым ложным срабатываниям сигнализирующих устройств.

     Кроме того, эти устройства не позволяют  выявить параллельное подключение к линии высокоомных (с сопротивлением в несколько МОм) подслушивающих устройств. Поэтому подобные устройства не находят широкого применения на практике.

     Принцип работы более сложных устройств  основан на периодическом измерении  и анализе нескольких параметров линии (наиболее часто: напряжения, тока, а также комплексного (активного и реактивного) сопротивления линии). Такие устройства позволяют определить не только факт подключения к линии средств съема информации, но и способ подключения (последовательное или параллельное).

     Современные контроллеры телефонных линий, как  правило, наряду со средствами обнаружения подключения к линии устройств несанкционированного съема информации, оборудованы и средствами их подавления. Для подавления в основном используется метод высокочастотной маскирующей помехи. Режим подавления включается автоматически или оператором при обнаружении факта несанкционированного подключения к линии.

     Для блокировки работы (набора номера) несанкционированно подключенных параллельных телефонных аппаратов используются специальные электронные блокираторы.

     Принцип работы подобных устройств состоит в следующем. В дежурном режиме устройство защиты производит анализ состояния телефонной линии путем сравнения напряжения в линии и на эталонной (опорной) нагрузке, подключенной к цепи телефонного аппарата. При поднятии трубки несанкционированно подключенного параллельного телефонного аппарата напряжение в линии уменьшается, что фиксируется устройством защиты. Если этот факт зафиксирован в момент ведения телефонного разговора (трубка на защищаемом телефонном аппарате снята), срабатывает звуковая и световая сигнализация. А если факт несанкционированного подключения к линии зафиксирован в отсутствии телефонного разговора (трубка на защищаемом телефонном аппарате не снята), то срабатывает сигнализация и устройство защиты переходит в режим блокирования набора номера с параллельного телефонного аппарата. В этом режиме устройство защиты шунтирует телефонную линию сопротивлением 600 Ом (имитируя снятие трубки на защищаемом телефонном аппарате), что полностью исключает возможность набора номера с параллельного телефонного аппарата.

     Кроме несанкционированного подключения  к линии параллельного телефонного аппарата подобные устройства сигнализирует также о фактах обрыва (размыкания) и короткого замыкания телефонной линии.

     Тенденции развития систем закрытия речи

     Целью современных исследований методов закрытия и обработки речевых сигналов является улучшение параметров для заданных каналов передачи с использованием достижения микроэлектронной технологии.

     В ближайшие десять лет не ожидается  каких-либо значительных изменений в области аналогового скремблирования. Ожидается, что аналоговые скремблеры и дальше будут использоваться на некачественных линиях связи, пока не будут созданы надежные модемы с исправлением ошибок, возникающих в процессе цифровой передачи по таким линиям.

     Некоторые публикации  свидетельствуют о  том, что развитие цифровых процессоров обработки сигналов (ЦПОС) позволит гораздо эффективнее использовать существующие алгоритмы при общем снижении габаритов и энергопотребления аппаратуры закрытия речевых сигналов. Благодаря развитию ЦПОС уже удалось намного усложнить полосовые скремблеры, по мере совершенствования которых легче будет реализовывать сложные методы скремблирования, например, комбинированные частотно-временные.

     Применение  ЦПОС позволит повысить качество речи за счет более точных методов фильтрации и обработки. В скором времени следует ожидать появления на рынке достаточного количества аналоговых скремблеров нового типа, обеспечивающих уровень защиты речевых сигналов, сравнимый с цифровыми устройствами закрытия речи, при высоком качестве и узнаваемости восстановленного речевого сигнала, присущего аналоговым скремблерам.

     Рост  спроса на простейшие скремблеры в таких областях, где они раньше не применялись, привел к появлению устройств закрытия речи, реализованных в одном кристалле. Так, в публикациях сообщается о начале производства специализированной микросхемы, позволяющей осуществлять алгоритм закрытия речи на основе временных перестановок и предназначенной для использования в радиосвязи такси и автобусов.

     Среди систем дискретизации речи с последующим шифрованием наряду с последующим развитием систем закрытия речевых сигналов на основе DES-алгоритмов ожидается широкое распространение криптографических систем с открытыми ключами, что, например, позволит создать новую защищенную систему телефонной связи с числом абонентов до 3 млн. для нужд министерства обороны США и его подрядчиков.

     Основные  усилия в области совершенствования дискретной техники кодирования направлены на соединение высоких качеств звучания синтезированной речи в среднескоростных вокодерах с достоинством низкоскоростных преобразователей - малой полосой частот. Одним из возможных способов является многоимпульсное возбуждение вокодера, способное заменить параметры основного тона и признаки "тон/шум" набором импульсов с различными амплитудами.

     Развитием идеи векторного кодирования является построение кодовозбуждающегося и самовозбуждающегося вокодеров. Основной принцип их работы сходен с многоимпульсным возбуждением. Передаваемые параметры заменяются единственным адресом, выбирающим наиболее подходящую форму возбуждающего сигнала из числа сигналов, записанных в банке кодов.

     Главная трудность реализации многоимпульсного и векторного методов состоит  в большом количестве расчетов, проводимых анализатором с целью оптимального выбора формы сигнала возбуждения. Поэтому определенные усилия направлены на упрощение этого анализа.

     Дальнейшее  снижение требуемой скорости передачи возможно путем параметризации огибающей спектра речи в зависимости от частот формант и амплитуд. Трудность точной и надежной идентификации формант обуславливает низкое качество форматного вокодера. Однако при правильном управлении его синтезатор восстанавливает речь с высоким качеством. Использование коэффициентов линейного предсказания для определения частот формант позволит сочетать свойства формантного вокодера и вокодера с линейным предсказанием, но при более низкой скорости передачи. Ожидается доведение скорости передачи до величины 600 бит/с.

     В большинстве технических приложений используется язык с ограниченным словарем, и переход к кодированию лишь некоторых звуков и слов может намного снизить требования к скорости передачи. Например, для словаря в 500 слов требуемая скорость не превосходит 30 бит/с. Повышенная чувствительность к ошибкам канала связи может быть преодолена использованием помехоустойчивого кодирования. Потенциальный недостаток таких систем заключается в том, что синтезированная на приемной стороне речь не будет содержать индивидуальных характеристик голоса говорящего. Однако эту трудность можно преодолеть, используя признак аутентичности, передаваемый заранее. В будущем станет возможным управление синтезатором для имитации характеристики говорящего с использованием информации, содержащейся в посылке аутентичности. 

     2. Разработка, обоснование  и расчет структурной  схемы устройства. 

     2.1. Разработка требований  к проектируемому устройству.

     Разработку  устройства будем производить для  следующих условий:

     Ведомственная АТС расположена в контролируемой зоне с ограниченным доступом, абонент, разговор которого необходимо защитить, находится за пределами контролируемой зоны (рис. 2.1).