СПОСОБ ШИФРОВАНИЯ/ДЕШИФРОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ, ПЕРЕДАВАЕМЫХ ПО КАНАЛАМ СВЯЗИ Российский патент 2016 года по МПК H04K1/02 H03M13/01 G06F21/60 

Изобретение относится к области информационной безопасности, в частности к способу защиты передаваемых по каналам связи аналоговых сигналов от несанкционированного доступа к ним путем их шифрования/дешифрования, например речевых сигналов голосовой связи по телефонам. Предлагаемый способ позволит обеспечивать тактическую безопасность требований устройств, например, военного применения, средств связи различных государственных силовых структур, а также требований любого коммерческого применения. Также способ может найти применение в деятельности различных коммерческих организаций, производственных предприятий, финансистов, предпринимателей, деловых людей, политиков и других, что в условиях рыночной экономики позволит защитить и сохранить свои коммерческие, производственные секреты, ноу-хау и т.д. от их возможного перехвата своими конкурентами.

Известны способы и устройства для защиты аналоговых речевых сигналов по проводным каналам и радиосвязи от прослушивания, основанные на использовании маскирующих в выходной речевой сигнал путем формирования шумоподобного выходного речевого сигнала с использованием специальных дополнительных источников генерации шумободобных сигналов.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является патент [1], где маскировку передаваемого сигнала осуществляют путем зашумления линии связи в речевом диапазоне частот, линейным сложением речевого информационного сигнала с превышающим его по уровню шумовым сигналом. Также известен патент [2], в котором для маскировки передаваемой информации применяется отдельный генератор шума, обеспечивающий эффективную защиту переговорного процесса. Также известен другой патент [3], где используются созданные искусственные помехи, маскируют и защищают канал утечки речевой информации.

Недостатком вышеприведенных патентов и других аналогичных им является аппаратурное усложнение таких устройств - скремблеров, из-за использования отдельных специальных источников шума, формирующих на линии связи маскирующий шумоподобный сигнал, для защиты от прослушивания. В общем случае аппаратурное усложнение также связанно с наличием множества сопутствующих элементов для формирования необходимого шумоподобного сигнала. Также недостатком приведенных патентов является низкий уровень защиты переговорных процессов, обусловленный отсутствием использования криптографических алгоритмов кодирования речевых сигналов. Кроме того, отсутствие криптографии ограничивает возможность использования множества вариантов ключей шифрования, что в свою очередь также снижает уровень защиты переговорных процессов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение уровня криптостойкости зашифрованных выходных шумоподобных сигналов без использования специальных источников генерации, маскирующих шумовых сигналов.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе шифрования/дешифрования аналоговых сигналов, передаваемых по каналам связи, состоящих из потока областей с n-множеством оцифрованных данных циклов квантования по Котельникову, заключается в том, что при шифровании из области потока поступающих данных размерностью n-циклов квантования формируется кадр шифрования. Затем из этих n-циклов квантования посредством вычислительных операций формируется достаточное количество кодированных циклов квантования, обладающих отличительными признаками от остальных циклов квантования кадров шифрования. Далее, преобразованные таким образом данные, кадры шифрования, подвергаются относительной перестановке порядка их следования в соответствии с ключом шифрования, представляющим собой массив набора управляющих кодовых слов данного алгоритма криптографического кодирования и в пошаговом режиме цифроаналогового преобразования в виде непрерывного потока неразрывно следующих кадров шифрования выдается на канал связи как шумоподобный выходной аналоговый сигнал. На приемной стороне канала связи процесс дешифрования поступающего потока данных начинается с режима пошаговых операций циклов квантования для поиска и выделения из потока поступающих данных кадра шифрования, используя при этом соответствующее ключу шифрование, распределение кодированных циклов квантования, имеющих свои отличительные признаки. В этих пошаговых операциях поиска и определения кадра шифрования применяется процесс вычисления корреляционной функции совпадения наборов кодовых слов ключей передающей и приемной сторон, при этом массив набора кодовых слов ключа дешифрования представляет собой алгоритм криптографического декодирования поступающих зашифрованных данных. После определения из потока поступающих данных кадра шифрования и совпадения набора кодовых слов ключей осуществляется формирование посредством цифроаналогового преобразования восстановленных дешифрированных выходных аналоговых сигналов голосовой связи. Для защиты кодов ключа шифрования от возможного считывания и «взлома» на входе передающего канала предусматривается специальная программа цифровой заградительной фильтрации поступающего потока данных.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа шифрования/дешифрования аналоговых сигналов относительно известных способов показывает, что в предлагаемом способе за счет использования алгоритмов криптографического кодирования достигается высокий уровень защиты переговорных процессов от их перехвата, также возможность использования большого количества вариантов ключей шифрования. Также следует отметить отсутствие в потоке данных в явном виде внешних синхронизирующих сигналов. Скрытые в потоке поступающих данных элементы синхронизации, так необходимые для восстановления исходного сигнала при их декодировании, извлекаются из поступающего потока посредством соответствующих вычислительных операций. Область относительной перестановки порядка следования данных в пределах величины размерности принятого кадра шифрования в основном определяет уровень криптостойкости данного способа шифрования. Для количественной оценки уровня криптостойкости проведем следующие расчеты, основанные на подсчете количества бит, охваченных кадром шифрования. Такое суммарное количество бит, участвующих в кодировании, определяется простым умножением количества циклов квантования в кадре шифрования на количество разрядов аналого-цифрового преобразования. При практической реализации устройств на основе предлагаемого способа шифрования имеется возможность устанавливать по группам пользователей различные уровни защиты переговорных процессов. Так, например, первая группа защиты пользователей голосовой связи будет обеспечиваться программой с 512-1024-битовым алгоритмом кодирования. Вторая группа защиты от 1024-2048-битовым алгоритмом кодирования. Третья группа защиты от 2000-4000-битовым алгоритмом кодирования. А четвертая группа защиты от 4000-8000-битовым алгоритмом кодирования. Так, например, при размерности кадра шифрования, состоящего из 64-х циклов квантования при 8-разрядном АЦП уровень защиты переговорного процесса будет обеспечиваться 512-битовым алгоритмом аналогового кодирования. При этом в каждой группе уровней защиты может быть образовано большое количество вариантов ключей шифрования, отличающихся различными вариантами относительной перестановки данных в кадре шифрования. Предлагаемый способ также позволяет шифровать цифровые данные и передавать их со скоростью, определяемой частотной полосой канала связи.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяют установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Сведений об известности отличительных признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Источники информации

1. Патент RU 2249307 C1, Н04М 1/68, Н04К 1/02, Н04К 3/00.

2. Патент RU 2195785 C1, Н04М 1/68, Н04К 1/02, Н04К 3/00.

3. Патент RU 2310282 С2, Н04К 1/02.

Изобретение относится к области информационной безопасности. Технический результат - высокий уровень криптозащиты переговорных процессов от их перехвата за счет использования алгоритмов криптографического кодирования. Способ шифрования/дешифрования аналоговых сигналов, состоящих из потока областей с n-множеством оцифрованных данных циклов квантования по Котельникову заключается в том, что при шифровании из области потока поступающих данных размерностью n-циклов квантования формируется кадр шифрования, затем из этих n-циклов квантования посредством вычислительных операций формируется достаточное количество кодированных циклов квантования, обладающих отличительными признаками от остальных циклов квантования кадров шифрования, далее, кадры шифрования подвергаются относительной перестановке порядка их следования в соответствии ключа шифрования, представляющего собой массив набора управляющих кодовых слов данного алгоритма криптографического кодирования и в пошаговом режиме цифроаналогового преобразования в виде непрерывного потока неразрывно следующих кадров шифрования выдается на канал связи, как шумоподобный выходной аналоговый сигнал. На приемной стороне канала связи дешифрация процесс дешифрования поступающего потока данных начинается с режима пошаговых операций циклов квантования для поиска и выделения из потока поступающих данных кадра шифрования, используя при этом соответствующее ключу шифрования распределение кодированных циклов квантования, имеющих свои отличительные признаки. В этих пошаговых операциях поиска и определения кадра шифрования применяется процесс вычисления корреляционной функции совпадения наборов кодовых слов ключей передающей и приемной сторон, при этом массив набора кодовых слов ключа дешифрования представляет собой алгоритм криптографического декодирования поступающих зашифрованных данных. После определения из потока поступающих данных кадра шифрования и совпадения набора кодовых слов ключей, осуществляется формирование посредством цифроаналогового преобразования восстановленных дешифрированных выходных аналоговых сигналов голосовой связи. Для защиты кодов ключа шифрования от возможного считывания и «взлома» на входе передающего канала предусматривается специальная программа цифровой заградительной фильтрации поступающего потока данных, также возможность применения большого количества вариантов ключей шифрования. 2 н.п. ф-лы.

1. Способ шифрования аналоговых сигналов, передаваемых по каналам связи, состоящих из потока областей с n-множеством оцифрованных данных циклов квантования по Котельникову, отличающийся тем, что для их шифрования необходимо последовательно выполнить следующие вычислительные и логические операции:
- выполнить соответствующие вычислительные операции заградительной цифровой фильтрации поступающих данных на выявление специально организованных сканирующих кодовых посылок потока данных с целью «взлома» кодовых слов ключа шифрования, при этом в случае обнаружения таковых данные вычислительные операции цифровой фильтрации «зацикливаются», а при отсутствии таковых происходит переход на следующий шаг алгоритма шифрования;
- из области потока поступающих данных размерностью n-циклов квантования формируется кадр шифрования;
- формирование посредством вычислительных операций достаточного количества кодированных циклов квантования, обладающих отличительными признаками от остальных циклов квантования кадра шифрования, затем преобразованные таким образом данные кадра шифрования подвергаются относительной перестановке порядка их следования в соответствии с ключом шифрования, представляющим собой массив набора управляющих кодовых слов данного алгоритма криптографического кодирования, который хранится в защищенной от внешнего считывания области памяти вычислительного устройства;
- далее в пошаговом режиме цифроаналогового преобразования выдается на канал связи как шумоподобный выходной аналоговый сигнал.

2. Способ дешифрирования аналоговых сигналов, передаваемых и принимаемых по каналам связи, состоящих из потока областей с n-множеством оцифрованных данных циклов квантования по Котельникову, поступающих зашифрованными в соответствии с п. 1 настоящего способа, отличающийся тем, что для их дешифрования необходимо выполнить все те же вычислительные и логические операции процесса шифрования в обратном порядке их исполнения и противоположного действия:
- в пошаговом режиме циклов квантования поступающих данных для поиска и выделения из потока поступающих данных кадра шифрования, используя при этом соответствующее ключу шифрования распределение кодированных циклов квантования, имеющих свои отличительные признаки, в этих пошаговых операциях поиска и определения кадра шифрования применяется процесс вычисления корреляционной функции совпадения наборов кодовых слов ключей передающей и приемной сторон, при этом массив набора кодовых слов ключа дешифрования для реализации криптографического алгоритма декодирования поступающего потока данных также хранится в защищенной от считывания области памяти данного вычислительного устройства;
- после определения из потока поступающих данных кадра шифрования и совпадения набора кодовых слов ключей осуществляется формирование посредством цифроаналогового преобразования восстановленных дешифрированных выходных аналоговых сигналов голосовой связи.