(А)

(В)

(С)

(D)

Рис.1. Виды систем закрытия речи.

АЦП/ЦАП - аналогово-цифровое/цифро-аналоговое преобразование.

Аналоговые скремблеры: речевые скремблеры простейших типов на базе временных и/или частотных перестановок отрезков речи (А); комбинированные речевые скремблеры на основе частотно-временных перестановок отрезков речи, представленные конкретнымн отсчетами, с применением цифровой обработки сигналов (В).

Цифровые системы закрытия речи: широкополосные(С) и узкополосные (D).

Системы типа С и D (см. рис.1) не передают какой-либо части исходного речевого сигнала. Речевые компоненты кодируются в цифровой поток данных, который смеши­вается с псевдослучайной последовательностью, вырабатываемой ключевым генератором по одному из криптографических алгоритмов, и полученное таким образом закрытое речевое сообщение передается при помощи модема в канал связи, на приемном конце которого производятся обратные преобразования с целью получения открытого речево­го сигнала.

Технология изготовления широкополосных систем закрытия речи типа С хорошо известна, не представляет особых трудностей техническая реализация используемых для этих целей способов кодирования речи типа АДИКМ (адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции), ДМ (дельта-модуляции) и т.п. Но представленная такими спосо­бами дискретизированная речь может передаваться лишь по специально выделенным широкополосным каналам связи с полосой пропускания, обычно лежащей в диапазоне 4.8-19.2 кГц, и не пригодна для передачи по линиям телефонной сети общего пользова­ния, где требуемая скорость передачи данных должна составлять 2400 бит/с. В таких случаях используются узкополосные системы закрытия типа D (см. рис.1), главной трудностью при реализации которых является высокая сложность алгоритмов сжа­тия речевых сигналов, осуществляемых в вокодерных устройствах.

Посредством дискретного кодирования речи с последующим шифрованием всегда достигалась высокая степень закрытия, но в прошлом этот метод не находил широкого распространения в повсеместно имеющихся узкополосных каналах связи из-за низкого качества восстановления передаваемой речи.

Последние достижения в развитии низкоскоростных дискретных кодеров позволили значительно улучшить качество речи без снижения надежности закрытия.

Говоря об уровне, или степени, секретности систем закрытия речи, следует отме­тин, что эти понятия весьма условные. К настоящему времени не выработано на этот счет четких стандартов или правил. Однако в ряде источников основные уровни защиты определяют как тактический и стратегический, что в некотором смысле пересекается с понятиями практической и теоретической стойкости криптографичес­ких систем закрытия данных:

- тактический, или низкий, уровень используется для защиты информации от подслушивания посторонними лицами на период времени, измеряемый минутами или дня­ми. Существует большое количество простых методов, способных обеспечить такой уро­вень защиты при приемлемой стоимости;

- стратегический, или высокий, уровень защиты информации от перехвата исполь­зуется в ситуациях, подразумевающих, что высоко квалифицированному, технически хо­рошо оснащенному специалисту потребуется для дешифрования перехваченного сооб­щения период времени от нескольких месяцев до многих и многих лет.

Часто используется и понятие средней степени защиты, занимающее промежуточное положение между тактическим и стратегическим уровнем закрытия.

Можно составить диаграмму (рис.2), показывающую связь между различными методами закрытия речевых сигналов, степенью секретности и каче­ством восстановленной речи. Понятие "качество речи", используемое на диаграмме, весьма условно. Под ним, как правило, понимают узнаваемость абонента и разборчивость при­нимаемого речевого сигнала.

Аналоговое скремблирование

Наибольшая часть аппаратуры засекречивания речевых сигналов использует в на­стоящее время метод аналогового скремблирования, поскольку, во-первых, это дешевле, во-вторых, эта аппаратура применяется в большинстве случаев в стандартных телефонных каналах с полосой 3 кГц, в-третьих, обеспечивается коммерческое качество дешифрованной речи и, в-четвертых, гарантируется достаточно высокая стойкость зак­рытия,

Аналоговые скремблеры преобразуют исходный речевой сигнал посредством изме­нения его амплитудных, частотных и временных параметров в различных комбинациях. Скремблированный сигнал может затем быть передан по каналу связи в той же полосе частот, как и исходный, открытый. В аппаратах такого типа используется один или не­сколько принципов аналогового скремблирования из числа перечисленных ниже:

1) скремблирование в частотной области: частотная инверсия (преобразование спек­тра сигнала с помощью гетеродина и фильтра), частотная инверсия и смещение (частот­ная инверсия с меняющимся скачкообразно смещением несущей частоты), разделение полосы частот речевого сигнала на ряд поддиапазонов с последующей их перестановкой и инверсией;

2) скремблирование во временной области (разбиение блоков или частей речи на сегменты с перемешиванием их во времени с последующим прямым и/или реверсив­ным считыванием);

3) комбинация временного и частотного скремблирования.

Как правило, все перестановки каким-либо образом выделенных сегментов или уча­стков речи во временной и/или в частотной областях осуществляются по закону псев­дослучайной последовательности, вырабатываемой шифратором по ключу, меняющему­ся от одного речевого сообщения к другому.

На стороне приемника выполняется дешифрование цифровых кодов, полученных из канала связи, и преобразование в аналоговую форму. Системы, работа которых ос­нована на таком методе, являются достаточно сложными, поскольку для обеспечения высокого качества передаваемой речи требуется высокая частота дискретизации входно­го аналогового сигнала и соответственно высокая скорость передачи данных но каналу связи. Каналы связи, которые обеспечивают скорость передачи данных только 2400 бод, называются узкополосными, в то время, как другие, обеспечивающие скорость переда­чи свыше 2400 бод, относятся к широкополосным. По этому же принципу можно разде­лять и устройства дискретизации речи с последующим шифрованием.

Несмотря на всю свою сложность, аппаратура данного типа представлена на коммер­ческом рынке рядом моделей, большинство из которых передает данные по каналу связи со скоростями модуляции от 2.4 до 19.2 кбит/с, обеспечивая при этом несколько худшее качество воспроизведения речи по сравнению с обычным телефоном. Основным же преимуществом таких цифровых систем кодирования и шифрования остается высокая сте­пень закрытия речи, получаемая посредством использования широкого набора криптографических методов, применяемых для защиты передачи данных по каналам связи.