Способ защиты речевого информационного сигнала, передаваемого по линиям связи

Способ защиты речевого информационного сигнала, передаваемого по линиям связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технике связи, преимущественно, с телефонными или другими (проводными соединительными) линиями связи и предназначено для использования при осуществлении противодействия коммерческому и промышленному шпионажу.

Известны способы исключения прослушивания переговоров по телефонной линии связи, основанные на генерации в линию помех, препятствующих набору номера с постороннего, включенного параллельно, телефонного аппарата либо мешающих восприятию на нем речевых сигналов за счет их маскировки (FR 2655224 А1, 31.05.1991; RU 92006880 А, 20.01.1995; RU 14794 U1, 27.08.2000; RU 2054812 C1, 20.02.1996).

Недостатки известных технических решений определяются их сложностью и необходимостью существенной модернизации существующих телефонных систем.

Наиболее близким к предложенному является способ защиты речевого информационного сигнала, передаваемого по проводным линиям связи, от несанкционированного прослушивания, согласно которому осуществляют на стороне приемника маскировку передаваемого сигнала путем зашумления линии связи в речевом диапазоне частот с линейным сложением речевого информационного сигнала с превышающим его по уровню шумовым сигналом, и демаскировку там же посредством адаптивной фильтрации принятого сигнала с компенсацией шумовой составляющей и выделением информационной составляющей (RU 2112319 C1, H 04 К 1/00, 27.05.1998; RU 2195785 C1, H 04 М 1/68, 27.12.2002 - прототип).

Однако для обеспечения качественной защиты использованное в известном способе зашумление линии связи на стороне приемника не исключает необходимости дополнительных защитных мероприятий на стороне передатчика, в том числе кодирования речевого информационного сигнала, что предопределяет значительную сложность реализации способа.

Задачей изобретения является упрощение защиты с обеспечением абсолютной конфиденциальности передаваемой информации. При этом технический результат выражается в повышении надежности общения абонентов без риска быть подслушанными.

Поставленная задача решается тем, что в способе защиты речевого информационного сигнала, передаваемого по линиям связи, от несанкционированного прослушивания, согласно которому осуществляют маскировку передаваемого сигнала путем зашумления линии связи в речевом диапазоне частот с линейным сложением речевого информационного сигнала с превышающим его по уровню шумовым сигналом, и демаскировку посредством адаптивной фильтрации принятого сигнала с компенсацией шумовой составляющей и выделением информационной составляющей, зашумление линии связи осуществляют со стороны передатчика, при этом шумовой сигнал при зашумлении и адаптивной фильтрации формируют из суммы отсчетов нескольких шумовых последовательностей с неравными размерами путем их произвольного опроса, причем в начале каждого сеанса связи передают по каналу связи на сторону приемника сигнал, характеризующий порядок опроса последовательностей, и стартовый сигнал, обеспечивающий синхронность процессов зашумления и фильтрации.

Решению поставленной задачи способствуют частные существенные признаки изобретения.

Все составные операции выполняют с помощью установленных по обе стороны линии связи микропроцессоров, обеспечивающих в зависимости от загруженных программ изменение направленности передачи и защиты речевого информационного сигнала.

При формировании шумового сигнала от сеанса к сеансу из каждой записанной в памяти микропроцессора последовательности берут по одному отсчету, складывают их и выдают в линию связи, а при достижении конца какой-либо последовательности переходят в ее начало, при этом спектральную плотность шумового сигнала равномерно распределяют в диапазоне частот информационного сигнала, а уровень принимаемого сигнала регулируют с помощью АРУ.

Зашумление линии связи на стороне передатчика и адаптивную фильтрацию сигнала на стороне приемника осуществляют с помощью реализованных микропроцессорами генераторов шума с идентичными характеристиками, при этом на стороне приемника осуществляют АПЧ тактового генератора, входящего в состав генератора шума.

Порядок опроса последовательностей передают по линии связи и принимают из нее с помощью реализованных микропроцессорами модемов.

На стороне приемника переданный стартовый сигнал детектируют находящимся в режиме постоянного сканирования детектором с использованием схемы ШОУ.

На фиг.1 приведена общая структура построения системы связи с защитой по предложенному способу. На фиг.2 и 3 представлены функциональные схемы полукомплектов передатчика и приемника. На фиг.4 показана функциональная схема используемого на стороне приемника детектора стартового сигнала.

В систему связи входят передатчик/приемник 1 (фиг.1), проводная, например телефонная, линия 2 связи и приемник/передатчик 3. Ниже рассматривается функционирование системы связи и ее защиты при работе полукомплекта 1 в режиме передатчика, а полукомплекта 3 - в режиме приемника.

В передатчик 1 входят микрофон 4 (фиг.2), генератор 5 шума, формирователь 6 служебных сигналов (порядка опроса), модем 7, формирователь 8 стартового сигнала и линейный узел 9.

В приемник 3 входят линейный узел 10 (фиг.3), детектор 11 стартового сигнала, блок 12 синхронизации, модем 13, адаптивный фильтр 14, блок 15 автоматической подстройки частоты и телефон 16.

Линейные узлы 9 и 10 совместно с линией связи 2 образуют канал связи.

Детектор 11 стартового сигнала включает в себя последовательно соединенные ограничитель 17 (фиг.4), частотный детектор 18, фильтр 19 нижних частот, полосовой фильтр 20 и пороговый блок 21.

Принцип защиты от несанкционированного прослушивания, как уже указывалось, основан на передаче речевого информационного сигнала, замаскированного шумовой помехой, с последующей демаскировкой на приемной стороне, где уровень помехи значительно превышает уровень информационной составляющей. В качестве шума используют аналоговый шум со спектральной плотностью напряжения, равномерно (или каким-либо другим образом) распределенной в указанной выше полосе частот. Отличительной особенностью данной защиты является то, что зашумление осуществляют со стороны передатчика 1, причем амплитудно-частотная характеристика канала связи ни на передающей, ни на приемной стороне канала связи неизвестна, а характеристики шума близки к характеристикам теплового шума.

Функционально законченные полукомплекты передатчика 1 и приемника 3, расположенные на разных концах линии 2 связи, выполнены на микропроцессорах и отличаются лишь загруженными в них программами. В любой момент времени каждый из них может выступать и в роли передатчика, и в роли приемника.

Одним из основных узлов передатчика 1 является генератор 5 шума. Так как в приемнике 3, и в частности в адаптивном фильтре 14, должен быть генератор шума с абсолютно идентичными характеристиками, это требование наложило определенные ограничения на выбор способа формирования шумовой последовательности.

Сигнал генератора 5 шума формируется из суммы нескольких шумовых последовательностей (6 последовательностей), записанных в память процессора с учетом разрядности и ресурсов процессора. Число отсчетов каждой последовательности представляет собой простое число, причем размеры последовательностей не равны между собой. Это сделано для того, чтобы увеличить период повторения суммарной последовательности. Если из каждой последовательности брать по одному отсчету, складывать их и выдавать в канал связи, затем проделывать то же самое со следующим отсчетом, а при достижении конца записанной последовательности переходить в ее начало, то повторение суммарной последовательности может наступить через десятки миллионов лет при суммарном количестве отсчетов последовательностей не более 10000, что совсем немного для современного микропроцессора.

Чтобы исключить повторяемость шумового сигнала от сеанса к сеансу, в передатчике 1 реализован такой алгоритм запуска генератора, при котором опрос каждой из шести последовательностей производится в произвольном порядке, то есть каждый сеанс связи начинается опросом ячеек памяти с произвольными адресами. В начале каждого сеанса порядок опроса последовательностей с помощью модема 7 передатчика 1 передается по каналу связи на вход приемника 3, где принимается с помощью модема 13. Модемы 7 и 13 работают только в начальной стадии связи и, таким образом, предназначены лишь для передачи протокола опроса.

Кроме того, в сигнале передатчика 1 содержится сигнал синхронизации - стартовый сигнал, с помощью которого шумовые генераторы приемника 3 и передатчика 1 работают синхронно.

Конструктивно приемник 3 ничем не отличается от передатчика. Отличие состоит в программах, которые исполняют приемник 3 и передатчик 1. Детектор 11 стартового сигнала приемника 3 построен по схеме ШОУ (широкополосная фильтрация - ограничение - узкополосная фильтрация), которую в совокупности реализуют блоки 17-21. Детектор 11 находится в режиме постоянного сканирования, то есть постоянно анализирует наличие на входе приемника 3 стартового сигнала. После обнаружения стартового сигнала приемник 3 переходит последовательно в режимы обработки служебных сигналов, сигнала синхронизации и рабочего шумового сигнала.

Основной задачей, решаемой с помощью приемника 3, является разделение сигнала на информационную и шумовую составляющие. Эта задача выполняется адаптивным фильтром 14, который содержит генератор шума, аналогичный генератору 5, и осуществляет компенсацию шумовой составляющей принятого приемником 3 сигнала. Адаптивность фильтра 14 проявляется в его приспосабливаемости к имеющемуся шуму.

С помощью фильтра 14 производится также АПЧ - автоматическая подстройка тактовой частоты опорного генератора приемника до частоты аналогичного генератора передатчика 1.

Для обеспечения более стабильной работы адаптивного фильтра 14 и всей системы связи в целом в приемнике 3 реализован механизм АРУ - автоматической регулировки усиления. Алгоритм АРУ достаточно прост, так как на входе приемника 3 на протяжении всего сеанса связи непрерывно присутствует шумовой сигнал с фиксированным уровнем, в 12-16 раз превышающим уровень речевого информационного сигнала. В данном случае достаточно один раз измерить уровень сигнала на входе приемника 3 и с помощью соответствующей программы установить необходимый коэффициент передачи приемника 3. Такой алгоритм работы исключает нелинейные искажения входного сигнала, связанные с постоянным слежением за уровнем сигнала и постоянным изменением коэффициента усиления приемника 3.

1. Способ защиты речевого информационного сигнала, передаваемого по линиям связи, от несанкционированного прослушивания, согласно которому осуществляют маскировку передаваемого сигнала путем зашумления линии связи в речевом диапазоне частот с линейным сложением речевого информационного сигнала с превышающим его по уровню шумовым сигналом, и демаскировку посредством адаптивной фильтрации принятого сигнала с компенсацией шумовой составляющей и выделением информационной составляющей, отличающийся тем, что зашумление линии связи осуществляют со стороны передатчика, при этом шумовой сигнал при зашумлении и адаптивной фильтрации формируют из суммы отсчетов нескольких шумовых последовательностей с неравными размерами путем их произвольного опроса, причем в начале каждого сеанса связи передают по каналу связи на сторону приемника сигнал, характеризующий порядок опроса последовательностей, и стартовый сигнал, обеспечивающий синхронность процессов зашумления и фильтрации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что все составные операции выполняют с помощью установленных по обе стороны линии связи микропроцессоров, обеспечивающих в зависимости от загруженных программ изменение направленности передачи и защиты речевого информационного сигнала.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при формировании шумового сигнала от сеанса к сеансу из каждой записанной в памяти микропроцессора последовательности берут по одному отсчету, складывают их и выдают в линию связи, а при достижении конца какой-либо последовательности переходят в ее начало, при этом спектральную плотность шумового сигнала равномерно распределяют в диапазоне частот информационного сигнала, а уровень принимаемого сигнала регулируют с помощью АРУ.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что зашумление линии связи на стороне передатчика и адаптивную фильтрацию сигнала на стороне приемника осуществляют с помощью реализованных микропроцессорами генераторов шума с идентичными характеристиками, при этом на стороне приемника осуществляют АПЧ тактового генератора, входящего в состав генератора шума.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что порядок опроса последовательностей передают по линии связи и принимают из нее с помощью реализованных микропроцессорами модемов.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что на стороне приемника переданный стартовый сигнал детектируют находящимся в режиме постоянного сканирования детектором с использованием схемы ШОУ.