Анализ методов скрытия информации в радиосетях связи

Московский Авиационный Институт

(национальный исследовательский университет)

«МАИ»

 

 

Кафедра «Информатики и  информационных технологий»

 

   Специальность: 090104

«Комплексная защита объектов информатизации»

 

 

 

Курсовая работа

 

по дисциплине: «Теория информационной безопасности и методология защиты информации»

 

 

 

Тема: «Анализ методов скрытия информации в радиосетях связи»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент

 

Группа:

Проверил:

Оценка ______      ____________________________

   (дата, подпись преподавателя)

 

 

 

 

Серпухов 2012

 

Московский Авиационный Институт

(национальный исследовательский университет)

«МАИ»

 

 

Кафедра «Информатики и  информационных технологий»

 

   Специальность: 090104

«Комплексная защита объектов информатизации»

 

 

 

Задание на курсовую работу

 

по дисциплине: «Теория информационной безопасности и методология защиты информации»

 

 

 

Тема: «Анализ методов скрытия информации в радиосетях связи»

 

 

 

Особые требования (специальные вопросы, объем, форма  представления):

 

 

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

 

 

 

студент Ходаков В. В.

 

Группа: № 931

Руководитель: Красоткин Ю. И.

Задание получил:____________________________

      (дата, подпись студента)

 

 

Реферат

Отчет объемом 26 с., 2 рисунка, 3 таблицы, 9 использованных источников.

Ключевые слова: алгоритм, RSA, DES, ГОСТ 28147-89, ГОСТ, достоинства, недостатки, сравнение.

Цель работы — изучение и сравнительный анализ основных стандартов шифрования информации RSA, DES, ГОСТ 28147-89.

В процессе работы были изучены  основные стандарты шифрования информации. Также был проведен сравнительный анализ этих стандартов и был выбран наилучший для практического применения алгоритм шифрования. Кроме того были даны рекомендации к использованию алгоритмов на практике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение……………………………………………………………………………...3

1. Скрытие информации методом скремблирования……………………….….4-12

1. Классификация……………………………………………………………..4-5
2. Основные характеристики…………………………………………...……5-7
3. Частотные преобразования………………………………………………..7-8
4. Временные преобразования……………………………………………….8-9
5. Роллинговые скремблеры…………………………………...……………9-10

     1.6. Сравнение………….…………………………………………………….10-12

2. Скрытие информации методом криптографических преобразований……12-21

2.1 Блочное кодирование………………………………………………...….12-15

2.2 Свёрточное кодирование……………………………………….……….15-16

2.3 Кодирование материнским кодом……………………...………………16-17

     2.4. Перфорирование материнского кода……………………..……………17-18

     2.5 Перемежение……………………………………………….………………..18

     2.6 Блочное перемежение………………………………………………………19

     2.7 Перемежение по N блокам……………………………………….……..19-21

     2.8 Сравнение………………………………………………………..…………..21

Заключение…………………………………………………………...……………..22

Список используемых источников……………………..…………………………23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Каждый, кто пользуется какими-либо средствами связи, хочет ограничить возможности доступа посторонних людей к передаваемой информации. Надежная защита информации может быть обеспечена в системах цифровой радиосвязи, где применимы методы криптографии. Криптографические алгоритмы используются в ряде получивших широкое распространение цифровых стандартов сотовой связи, обеспечивая достаточно высокую степень защиты информации от несанкционированного доступа.

В отечественных системах радиосвязи цифровые технологии пока еще не нашли  столь широкого применения. По сравнению с аналоговыми радиостанциями стоимость цифровых радиосредств заметно выше. Подавляющее большинство российских пользователей используют парк аналоговых станций.

Тем не менее, желание ограничить доступ к своей информации от этого не становится меньше. Как правило, большинству пользователей не требуется гарантированная защита информации, достаточно обеспечить неразборчивость передаваемой информации при прослушивании ее посторонними с помощью обычных аналоговых радиостанций или сканирующих приемников. Оптимальным решением этой задачи является использование аналоговых скремблеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Скрытие информации методом скремблирования

1.1 Классификация

Под аналоговым скремблированием подразумевается преобразование исходного речевого сигнала с целью минимизации признаков речевого сообщения, в результате которого этот сигнал становится неразборчивым и неузнаваемым. При этом он занимает такую же полосу частот спектра, как и исходный сигнал. Необходимым свойством такого преобразования является возможность обратного преобразования для восстановления речевого сигнала на приемной стороне.

Технические средства, обеспечивающие защиту информации аналоговыми методами, называются скремблерами. Иногда их называют также маскираторами речи. Как правило, в сигнале, закрытом с помощью аналогового скремблера, все-таки сохраняются отдельные признаки открытого речевого сообщения.

В целом, аналоговые методы защиты информации обеспечивают меньшую  степень закрытия речевых сигналов по сравнению с цифровыми, однако при практической реализации они, как правило, более просты, дешевы, а также характеризуются достаточно высоким качеством восстановленного речевого сигнала.

При скремблировании  возможно преобразование речевого сигнала  по трем параметрам: амплитуде, частоте и времени. Однако в системах подвижной радиосвязи практическое применение нашли в основном частотные и временные преобразования сигнала, а также их комбинации. Возможные помехи в радиоканале существенно затрудняют точное восстановление амплитуды речевого сигнала, в связи с чем амплитудные преобразования при скремблировании практически не применяются.

При частотных преобразованиях сигнала в средствах подвижной радиосвязи чаще всего используются следующие виды скремблирования:

• частотная инверсия сигнала (преобразование спектра сигнала с помощью гетеродина и фильтра);
• разбиение полосы частот речевого сигнала на несколько поддиапазонов и частотная инверсия спектра в каждом относительно средней частоты поддиапазона;
• разбиение полосы частоты речевого сигнала на несколько поддиапазонов и их частотные перестановки.

При временных преобразованиях производится разбиение сигнала на речевые сегменты и их перестановки во времени. При этом, в основном, используются два способа закрытия:

• инверсия по времени сегментов речи;
• временные перестановки сегментов речевого сигнала.

Комбинированные методы преобразования сигнала предполагают использование одновременно нескольких различных способов скремблирования (как частотных, так и временных), число которых ограничивается, как правило, возможностями технической реализации аналоговых скремблеров.

1.2 Основные характеристики

Основными техническими характеристиками аналоговых скремблеров  являются уровень закрытия информации, остаточная разборчивость и качество восстановления сигнала.

Наиболее важной характеристикой  скремблера для пользователя, желающего  обеспечить защиту информации в своих  каналах связи, является уровень закрытия информации. Следует отметить, что, если для сложных цифровых систем передачи речи и данных понятие уровня закрытия строго регламентируется и определяется криптографической стойкостью информации, то для аналоговых скремблеров (особенно в системах подвижной радиосвязи) данное понятие носит условный характер, так как к настоящему времени на этот счет не выработано четких стандартов или правил.

В ряде случаев в качестве критериев уровня закрытия информации при сравнении различных средств  подвижной радиосвязи с аналоговым скремблированием можно использовать количество ключевых параметров и количество возможных ключей скремблера.

Под ключевым параметром аналогового скремблера обычно понимают какой-либо параметр преобразования речевого сигнала, значение которого необходимо знать для осуществления обратного преобразования сигнала на приемной стороне.

Ключом аналогового скремблера (по аналогии с цифровыми системами шифрования), как правило, называют конкретное секретное состояние некоторых параметров преобразования речевого сигнала. Количество ключей скремблера определяется множеством всевозможных значений ключа. Для скремблеров с одним ключевым параметром оно определяется числом возможных состояний этого параметра, для скремблеров с несколькими ключевыми параметрами - количеством возможных комбинаций значений этих параметров (как правило, произведением чисел состояний всех ключевых параметров).

Качество восстановления сигнала определяется искажениями сигнала при его частотных или временных преобразованиях. Фактически, эта характеристика отражает разборчивость и узнаваемость восстановленной речи. Приемлемым или коммерческим качеством восстановленной на приемном конце речи считается такое, когда слушатель без усилий может определить голос говорящего и смысл произносимого сообщения.

Наилучшим качеством  восстановления сигнала обладают частотные  инверторы, которые практически не ухудшают разборчивость и узнаваемость речи при правильной реализации. Более сложные методы частотных преобразований могут вносить некоторые искажения в речевой сигнал. Реализация высокого качества восстановления речи при временных преобразованиях требует достаточно сложной обработки.

Под остаточной разборчивостью понимают процент восстановленных фрагментов скремблированного речевого сигнала при прослушивании переговоров с помощью обычных УКВ-приемников или радиостанций, не оснащенных аналогичным скремблером.

Следует отметить, что  подавляющее большинство известных  аналоговых речевых скремблеров в той или иной мере сохраняют остаточную разборчивость. В прослушиваемом речевом сигнале, защищенном скремблером, сохраняется информация о темпе речи, улавливаются паузы. При несложных способах защиты опытный оператор может разобрать (в зависимости от наличия сведений о тематике ведущихся переговоров) от 10 до 50 % передаваемой информации.

1.3 Частотные преобразования

При частотной инверсии преобразование спектра речевого сигнала эквивалентно повороту частотной полосы сигнала вокруг некоторой средней частоты (F_и). Принцип данного преобразования сигнала показан на рисунке 1: а) - исходный спектр сигнала, б) - спектр сигнала после инверсии.

Рисунок 1 — Принцип работы частотного инвертора речевого сигнала.

Несколько более сложный по сравнению  с частотной инверсией способ преобразования сигнала обеспечивает скремблер с разбиением полосы речевого сигнала на поддиапазоны с частотной инверсией сигнала в каждом поддиапазоне (полосно-сдвиговый инвертор). Обычно используется разбиение полосы на 2 поддиапазона. Принцип такого частотного преобразования для 2-х поддиапазонов показан на рисунке 2, где а) - исходный спектр сигнала; б) - спектр сигнала после преобразования, F_р - частота разбиения спектра сигнала; F_и1, F_и2 - частоты инверсии 1-го и 2-го поддиапазонов.

Рисунок 2 — Принцип работы полосно-сдвигового инвертора речевого сигнала при разбиении спектра сигнала на 2 поддиапазона.

Полосовые скремблеры используют способ разбиения полосы речевого сигнала на несколько поддиапазонов с частотными перестановками этих поддиапазонов. Принцип работы полосового скремблера с разбиением спектра сигнала на 4 полосы показан на рисунке 3.

Рисунок 3 — Принцип работы 4-х полосового скремблера.

Полосовой скремблер  может быть реализован на основе быстрого преобразования Фурье (БПФ). В таком  скремблере на передающей стороне производится прямое БПФ, частотная перестановка полос, а затем - обратное БПФ. На приемной стороне осуществляются аналогичные преобразования с обратной частотной перестановкой полос. В скремблерах с БПФ возможно достичь высокой степени защиты информации за счет увеличения количества перемешиваемых полос, однако на практике этот метод скремблирования в подвижной радиосвязи применяется редко в связи со сложностями технической реализации. Кроме этого, скремблеры с БПФ вносят в канал связи временную задержку.