CC BY
19
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
ПЕРСПЕКТИВНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИЩЁННОЙ ПЕРЕДАЧИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ
© МАНТуРОЕ Алексей Олегович
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» Государственного образовательного учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет». Член IEEE (Saratov-Penza Chapter region VIII), Computer Science Society, Plasma Physics Society
@ +7 905 384 5985, ED _m_a_o(®rambler.ra
© ГЛуХОЕСКАЯ Елена Евгеньевна
магистр Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Саратовский государственный тех-I нический университет».
Ш +7 927 110 6486, Ш eeg@pochta.ru
В статье рассматривается методика построения системы защищённой передачи информации на основе применения аналоговых хаотических модулятора и демодулятора, имеющая определённые преимущества перед традиционными системами защищённой передачи информации.
Ключевые слова: динамический хаос, передача информации, кодирование, сложные сигналы, нелинейный контур, нелинейный осциллятор, защищённая информационная система, база данных, несанкционированный доступ, безопасность.
BI
I
»настоящее время возрос интерес к за-^щите речевой информации, передаваемой по открытым каналам связи. Традиционная схема защищённой передачи речевой информации выглядит следующим образом: передаваемое сообщение преобразуется модемом в цифровой сигнал, который затем шифруется и передается в канал связи (рис. 1а). На принимающей стороне
такой же модем дешифрует получаемый сигнал, восстанавливая передаваемое сообщение.
Ранее в работах [1, 2] указаны слабые стороны данного подхода и предложено решение для защиты передаваемой информации - применение специального алгоритма передачи и маскировки посредством применения хаоти-
Научно-практический журнал. ISSN 1995-5731
Рис. 1. а) традиционная схема защищённой передачи речевой информации; б) практическая реализация системы защиты информации с применением аналогового кодирования, не нуждающаяся в синхронизации
ческого несущего сигнала. В свою очередь этот алгоритм обладает следующими недостатками.
Амплитуда информационного сигнала должна быть меньше характерных значений отсчётов хаотической последовательности, что связано с требованием к устойчивости вычислительной схемы «передатчика» и «приёмника».
Качество восстановленного информационного сигнала на выходе рассматриваемой декодирующей схемы «приёмника» существенно зависит от уровня помех, действующих в канале передачи информации.
Для корректной передачи последовательности дискретных отчётов через канал связи необходима синхронизация.
В настоящей статье рассматривается вариант усовершенствованного алгоритма передачи и маскировки речевой информации, основанный на обработке и передаче речевого сигнала в аналоговом виде. Данный алгоритм включает использование аналоговых схем кодирования и декодирования речевого сигнала.
Схемы кодирования и декодирования представляют собой простейшую электрическую схему, содержащую полупроводниковый диод, катушку индуктивности и сопротивление, образующие так называемый RLD-контур [3]. На него действует сигнал, образованный суммой периодического сигнала силового воздействия и информационного сигнала, например, речевого (рис. 1б).
Как известно [4], при определённом выборе параметров схемы (индуктивности, сопротивления, параметров силового воздействия амплитуды Е и частоты ю) в RLD-контуре возбуждаются хаотические колебания. Этот сигнал, содержащий защищаемую информацию и выглядящий для стороннего наблюдателя как шум,
снимается с контура и подаётся в канал связи в аналоговом виде.
При воздействии на аналогичный контур приёмника информационный сигнал восстанавливается.
Отличительная особенность предлагаемой идеи кодирования заключается в использовании уникальных свойств ряда характеристик полупроводникового диода. Комбинация параметров контура, силового воздействия и диода образуют уникальный ключ кодирования.
Чтобы расшифровать такой сигнал, в RLD-контуре принимающего устройства должен находиться полупроводниковый диод с характеристиками такими же, как на передающей стороне, что физически невозможно.
Поэтому на приёмной стороне RLD-контур представлен в виде численной математической модели, в которую входит модель полупроводникового диода достаточной точности.
Моделирование работы тракта передачи информации на основе предложенных схем кодирования-декодирования было выполнено численно для заданных диапазонов изменения частоты и амплитуды напряжения воздействия на базе использования среды моделирования электронных схем ЦГЗрке IV [5].
В качестве воздействия использован сигнал вида Е^т М. Передаваемый информационный сигнал (импульсная последовательность чередующихся логических «о» и «1») изменял частоту сигнала воздействия таким образом, что логическому «о» соответствовала частота ю1/2л=150 кГц, а логической «1» соответствовала частота ю2/2л=152 кГц. Результаты численного моделирования передачи информационного сигнала приведены на рис. 2-4.
Сигнал в канале связи имеет, наряду с периодической компонентой, выраженную
Рис. 2. Реализация сигнала на входе кодирующего устройства (по оси абсцисс отложено время, по оси ординат - амплитуда)
0|1£ БОце 100ЦЕ 160Ц! 200ЦЕ 260Ц! ЗООЦЕ 360Ц? 400Ц£ 500ЦЕ 560^е
Рис. 3. Реализация сигнала в канале связи с введённым информационным сигналом (по оси абсцисс отложено время, по оси ординат - амплитуда)
У|оц>ри1)
Рис. 4. Реализация сигнала (по оси абсцисс отложено время,
«случайную» составляющую (рис. 3). Это делает затруднительным определение характерных особенностей передаваемой информации. После поступления в «приёмник» восстанавливается суммарный сигнал, содержащий информационный сигнал и несущую (рис. 4). Дальнейшая обработка полосовыми фильтрами, настроенными на частоты ю1/2л и ю2/2л, позволит легко восстановить информационный сигнал.
Построение сети защищённой передачи ревой информации на основе рассмотренного алгоритма можно наглядно продемонстрировать на примере (рис. 5). Перед началом работы
на выходе «приёмника» по оси ординат - амплитуда)
в RLD-контуре устройства мобильного абонента замеряются характеристики конкретного диода. На другой стороне линии связи помещается декодирующее устройство (выполненное, например, на основе микропроцессора) с математической моделью RLD-контура, содержащей измеренные характеристики данного диода.
Таким образом, осуществляется связь между устройствами. Каждое из них будет иметь уникальный ключ кодирования.
Предложенный алгоритм обеспечивает определённую степень конфиденциальности передаваемой информации и защиту её от по-
Научно-практический журнал. ISSN 1995-5731
+$+')*#*($)'%*%*(*+$('#*#*+$)$(*#*($+$&'#*#*&$)$%*%*
*%%#&'&*+$%(&&#**$%%&&&*+%%#&'**+%%#&'#*+%%%&&**+%%(
Рис. 5. Пример построения сети защищенной передачи речевой информации на основе рассмотренного алгоритма
пыток несанкционированного доступа, например, на уровне криптоатаки.
Необходимо отметить очевидные преимущества предлагаемой аналоговой системы:
- аналоговый сигнал на выходе RLD-контура полностью пригоден для передачи по физическому каналу связи;
- отсутствует необходимость реализации сложных вычислительных алгоритмов у всех абонентов сети защищённой передачи речевой информации;
- нет потребности в синхронизации;
- достаточный уровень криптостойкости;
- несущественное влияние шумов в канале связи на качество передаваемого информационного сигнала;
- простота и небольшая стоимость устройства кодирования.
Таким образом, на основании проведённых исследований можно утверждать, что предложенная в статье методика построения системы защищённой передачи информации на основе применения аналоговых хаотических модулятора и демодулятора имеет определённые
преимущества перед традиционными системами защищённой передачи информации.
Библиографический список
1. Байбурин в. Б. Перспективные методы защиты информации при её передаче по открытому каналу связи [Текст] / В. Б. Байбурин, А. О. Мантуров // Информационная безопасность регионов. - 2008. - № 1. - ISSN 1995-5731.
2. дмитриев А. с. Динамический хаос как парадигма современных систем связи [Текст] / А. С. Дмитриев, А. И. Панас, С. О. Старков // Успехи современной радиоэлектроники. -Зарубежная радиоэлектроника. - 1997. - № 10.
- ISSN 2070-0784.
3. Bohme F. Information transmission by chaoti-zing / F. Bohme, U. Feldman, W. Schwarz, A. Bauer // Proc. NDES'94. - 1994.
4. Brorson S. D. Self-replicating attractor of a driven semiconductor oscillator / Stuart D. Brorson, Daniel Dewey, Paul S. Linsay / / Physical Review A.
- 1983. - Vol. 28.016207. - № 2. - ISSN 1050-2947.
5. Linear Tehnology [Электронный ресурс] // URL: http://www.linear.com (дата обращения: 20.05.2010).
