УДК 621.396

      Шифратор  голосовых телефонных сообщений

      Бикиров Алексей Павлович

      Дипломный проект

      Таганрог, ТРТУ 2002г. 
 

Аннотация

      В ходе дипломного проектирования разработано устройство для защиты канала телефонной связи от случайной утечки информации, представляющее собой акустический шифратор трубки. Оно предназначено для изменения спектра речевого сигнала, передаваемого в трубку телефонного аппарата, для того, чтобы случайный «слушатель» не смог разобрать полученное сообщение. Отличительной особенностью предложенного прибора, является возможность оперативного внешнего подключения к любому телефонному аппарату, доступность комплектующих и дешевизна. При этом простейший способ шифрования за счет оперативности подключения увеличивается эффективность шифрования.

      В предложенном дипломном проекте  разработаны структурная, функциональная и принципиальная схемы шифратора. 

Введение

      Не  смотря на значительно возросшую роль автоматизированных информационных систем, речевая информация в потоках сообщений по-прежнему носит превалирующий характер. Означает ли это, что ее защита столь же значима в глазах предпринимателя, руководителя, специалиста в области безопасности?

      В законе «Об информации, информатизации и защите информации» понятие  «информация» определяется как «сведения  о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах не зависимо от формы их представления». Достаточно простое определение, но только сейчас многие из нас стали осознавать значимость информации, когда на Россию всей массой своих пороков обрушился «дикий» капитализм. Информация всегда была серьезным оружием, но Советском Союзе это оружие использовалось только в коридорах власти. Сегодня его действенность почувствовали и бизнесмены, и простые граждане. По мнению западных специалистов, утечка 20% коммерческой информации в шестидесяти случаях из ста приводит к банкротству фирмы.

      В наши дни компьютер стал неотъемлемой  частью офисов и квартир. Мы уже привыкли хранить информацию в электронном виде. Но не смотря на это, в потоках сообщений сохраняется высокий (до 80%) удельный вес речевой информации. Одна оброненная случайно фраза – и вы можете лишиться доходной сделки, разориться или стать объектом шантажа.

      Существующих  каналов утечки информации довольно много, от традиционных до экзотических. Понятно, что далеко не всегда и не от всех из них нужно защищаться. Большинство опрошенных специалистов [3] склонны видеть основную угрозу в подключении к телефонным линиям (34%) и прослушивание помещений с помощью микрофонов (32%).

      Наиболее  вероятна случайность, нежели закономерность. Поэтому большее количество перехвата  конфиденциальной информации происходит случайным образом. Очевидно, что  секретность такой информации не определена, т.е. также носит случайных характер. В ходе разработки шифратора делалось допущение, что прибор будет ориентирован на широкие массы потребителей. Поэтому можно выделить области применения следующим образом. При передачи не очень секретного сообщения можно воспользоваться обычным способом передачи (снять трубку домашнего телефона, присоединить микрофон и телефон шифратора соответственно к телефону и микрофону телефонной трубки, одеть телефон с микрофоном на голову и осуществить связь с абонентом, при условии, что он сделает тоже самое). Для повышения степени защиты сообщения необходимо воспользоваться телефонным автоматом на улице. При этом оперативно засечь, с какого аппарата произведена связь очень трудно, а прослушивать все телефоны очень дорого. Кроме того, прибор очень компактен и его трудно заметить, что дает дополнительное преимущество. В дополнение к сказанному, осуществляется защита канала связи в двух направлениях, что также повышает скрытность.

      В первом разделе дипломного проекта произведен анализ каналов утечки информации в сеансе телефонной связи и сделан выбор способа их закрытия. Во втором – произведен расчет принципиальной схемы всего устройства. Третий раздел посвящен конструкции устройства и технологии изготовления печатной платы. В четвертом разделе произведено моделирование отдельных блоков устройства как программными методами, так и натурным экспериментом. В заключении рассчитаны цена и экономический эффект при производстве 100шт. проектируемых устройств, а также рассмотрены вопросы безопасности жизни и экологичности при производстве и проведении эксперимента.

1. Анализ  технического задания

1. Определение каналов утечки информации в сеансе телефонной связи и способы их закрытия

      В настоящий момент, в период бурного  развития техники связи, особенно мобильной, решение проблемы конфиденциальности передачи речевой информации имеет большое значение.

      Ценность  информации, передаваемой по телефонным линиям, а также бытующее мнение о массовом характере прослушивания  вызывает наибольшее беспокойство организаций и частных лиц заинтересованных в сохранении конфиденциальности своих переговоров именно по телефонным каналам. Для защиты своих секретов необходимо знать методы, с помощью которых могут быть осуществлены операции по перехвату. Но при этом нужно учитывать, что организация массового прослушивания (в существовании которой убеждены очень многие) невозможна по причинам технического и финансового характера. В самом деле, для анализа записанных сообщений нужно держать огромное количество людей и техники. Как утверждает бывший глава КГБ В. Бакатин, 12 отдел КГБ прослушивал в Москве примерно 300 абонентов. Кроме того, для организации прослушивания в настоящее время требуется санкция прокуратуры. Более вероятна организация прослушивания без санкции, в коммерческих или других целях. По американским данным вероятность утечки информации по телефонным каналам составляет от 5 до 20%.

      В настоящее время на рынке России представлены сотни типов устройств  перехвата телефонных сообщений, как  отечественных, так и импортных. Для наглядного представления всего канала передачи голосовой информации приведем его упрощенную схему (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 Схема канала передачи голосовой информации по телефонной линии связи.

      Из  этой схемы видно, что можно выделить одиннадцать основных зон прослушивания.

1. Акустический канал между источником сообщений и телефонной трубкой. В этой зоне утечкой служит окружающая среда, при этом возможно прослушивание с помощью направленных (лазерных) микрофонов, а также при непосредственной близости от источника сообщений.
2. Телефонный аппарат. Здесь возможно применение встроенных передатчиков внутри самого аппарата.
3. Линия от телефонного аппарата, включая распределительную коробку. В этой зоне находятся все параллельные телефонные аппараты и распределительные коробки в пределах здания. Возможно служебное подключения к вашей абонентской линии обслуживающего персонала.
4. Кабельная зона. В этой зоне возможно применение индукционных датчиков и непосредственное подключение. Возможно служебное подключения к вашей абонентской линии обслуживающего персонала.
5. Зона АТС. Возможен подкуп сотрудников, с целью получения доступа к абонентской линии. В этой зоне существует вероятность ошибочного подключения к разговорному каналу третьего абонента, а также служебного подключения к вашей абонентской линии обслуживающего персонала.
6. Зона радиоканала. Эта зона открытого канала связи. В ней невозможно прослушивание конкретного абонента, поскольку выделение разговорного канала (из фиксированного набора) происходит случайным образом. Однако, возможно массовое прослушивание всего тракта, при этом доступом к информации в этой зоне может обладать каждый, кто находится в радиусе действия передатчика.
7. Зона многоканального кабеля. Эта зона отличается от предыдущей только тем, что представляет собой закрытый канал связи. Поэтому для получения информации в этой зоне, необходим доступ к сетям коммуникаций.
8. Кабельная зона от АТС до получателя сообщений.
9. Линия до телефонного аппарата получателя сообщения, включая распределительную коробку.
10. Телефонный аппарат получателя сообщений.
11. Акустический канал между получателем сообщений и телефонной трубкой.

      Поскольку связь дуплексная, то получатель сообщений может быть и их источником. Следовательно, вся структура может быть рассмотрена в обратную сторону.

      Защитить  канал телефонной связи от утечки информации можно тремя путями:

1. не обмениваться информацией вообще;
2. принять меры к закрытию канала связи в зонах с высокой вероятностью утечки информации;
3. передавать по всему тракту шифрованную информацию (или почти по всему).

      Первый  пункт очевиден.

      Для второго варианта учитывается тот факт, что наиболее вероятна организация прослушивания в первых и последних четырех зонах, т. к. именно в этих зонах легче всего подключиться к телефонной линии. Специалисты, занимающиеся защитой информации, утверждают, что чаще всего используется прослушивание с помощью параллельного аппарата. В большинстве случаев для этого даже не требуется прокладывать дополнительные провода - телефонная сеть настолько запутана, что всегда есть неиспользуемые линии. Кроме того, нетрудно подключиться в подъезде или подвале к распределительной коробке. Подобные факты утечки учитываются во втором способе. В этом случае должны приниматься все меры для ограничения доступа к коммуникациям хотя бы в пределах квартала. При этом адресное прослушивание будет затруднено.

      Подключение в четвертой зоне менее распространено, т.к. необходимо проникать в систему телефонных коммуникаций, состоящую из труб с проложенными внутри них кабелями, а также разобраться в этой системе и определить нужную пару среди сотен других. Однако не следует считать, что это невыполнимая задача, поскольку уже существует необходимая для этого аппаратура. В качестве примера можно привести американскую систему "Крот". С помощью специального индуктивного датчика, охватывающего кабель, снимается передаваемая по нему информация. Для установки датчика на кабель используются колодцы, через которые проходит кабель. Датчик в колодце укрепляется на кабеле и для затруднения обнаружения проталкивается в подводящую трубу. Сигнал записывается на диск специального магнитофона. После заполнения диска выдается сигнал, и агент, при благоприятных условиях, заменяет диск. Аппарат может записывать информацию, передаваемую одновременно по 60 каналам. Продолжительность непрерывной записи составляет 115 часов. Такие устройства находили в Москве. Для различных типов подземных кабелей разработаны разные датчики: для симметричных высокочастотных - индуктивные для отвода энергии с коаксиальных кабелей, для кабелей с избыточным давлением - устройства, исключающие его снижение. Некоторые приборы снабжаются радиопередатчиком для передачи записанных сообщений или перехвата их в реальном масштабе времени.