Güvenli ses - Secure voice

Gretacoder 210 güvenli telsiz sistemi.
CVX-396 güvenli ses sistemi, Crypto AG

Güvenli ses (alternatif olarak güvenli konuşma veya şifre ), radyo, telefon veya IP gibi çeşitli iletişim türleri üzerinden sesli iletişimin şifrelenmesi için kriptografide kullanılan bir terimdir .

Tarih

Ses şifrelemenin uygulanması, güvenli iletişimin ABD silahlı kuvvetleri için çok önemli olduğu II . Dünya Savaşı'na kadar uzanır . Bu süre zarfında, düşmanların konuşmaları dinlemesini önlemek için ses sinyaline gürültü eklendi. Ses sinyali ile senkronize bir gürültü kaydı çalınarak gürültü eklendi ve ses sinyali alıcıya ulaştığında gürültü sinyali çıkarılarak orijinal ses sinyali bırakıldı. Gürültüyü çıkarmak için, alıcının tamamen aynı gürültü sinyaline sahip olması gerekir ve gürültü kayıtları sadece çiftler halinde yapılmıştır; biri verici, diğeri alıcı için. Yalnızca iki kopya kaydına sahip olmak, yanlış alıcının sinyalin şifresini çözmesini imkansız hale getirdi. Sistemi uygulamak için ordu, Bell Laboratuvarları ile sözleşme imzaladı ve SIGSALY adlı bir sistem geliştirdi . SIGSALY ile, 250 Hz'den 3 kHz'e kadar olan ses frekans spektrumunu örneklemek için on kanal kullanılmış ve örnek ses perdesi ve arka plan tıslama için iki kanal tahsis edilmiştir. SIGSALY zamanında, transistör geliştirilmemişti ve dijital örnekleme, model 2051 Thyratron vakumlu tüp kullanılarak devreler tarafından yapıldı . Her SIGSALY terminali, 55 ton ağırlığındaki 40 raf ekipmanı kullandı ve büyük bir odayı doldurdu. Bu ekipman, radyo vericileri ve alıcıları ile büyük fonograf döner tablalarını içeriyordu. Ses, bir Frekans Kaydırma Anahtarlama (FSK) ses tonu içeren iki adet 16 inç vinil fonograf kaydına anahtarlandı . Kayıtlar, ses iletimi ile senkronize olarak büyük, hassas pikaplarda çalındı.

Ses şifrelemenin ortaya çıkışından günümüze şifreleme teknikleri büyük ölçüde gelişmiştir. Dijital teknoloji, eski analog ses şifreleme yöntemlerinin yerini aldı ve karmaşık algoritmalar kullanarak ses şifreleme çok daha güvenli ve verimli hale geldi. Nispeten modern bir ses şifreleme yöntemi, Alt bant kodlamadır . Alt Bant Kodlama ile ses sinyali, belirli frekans aralıklarını kapsayan çoklu bant geçiren filtreler kullanılarak birden çok frekans bandına bölünür. Bant geçiren filtrelerden gelen çıkış sinyalleri daha sonra bant genişliğini azaltmak için düşük geçişli çevrilir, bu da örnekleme oranını düşürür. Alçak geçiren sinyaller daha sonra, darbe kodu modülasyonu (PCM) gibi özel teknikler kullanılarak nicelenir ve kodlanır . Kodlama aşamasından sonra sinyaller çoğullanır ve iletişim ağı boyunca gönderilir. Sinyal alıcıya ulaştığında, sinyalin orijinal durumuna geri döndürülmesi için ters işlemler uygulanır. 1970'lerde Subhash Kak ve Nikil Jayant tarafından Bell Laboratuvarlarında bir konuşma karıştırma sistemi geliştirildi . Bu sistemde , konuşma verilerinin kodlanmış temsillerini ( darbe kodu modülasyonu ve varyantları gibi) karıştırmak için permütasyon matrisleri kullanıldı . Motorola , ilk nesil ses şifreleme tekniklerinin bir parçası olarak Dijital Ses Koruması (DVP) adlı bir ses şifreleme sistemi geliştirdi . DVP, şifreli geri bildirim (CFB) olarak bilinen kendi kendini senkronize eden bir şifreleme tekniği kullanır . Erken DVP algoritmasıyla ilişkilendirilen son derece yüksek sayıda olası anahtar, algoritmayı çok sağlam kılar ve yüksek düzeyde güvenlik sağlar. Diğer simetrik anahtarlı şifreleme sistemlerinde olduğu gibi, sinyalin şifresini özel bir şifre çözme algoritması ile çözmek için şifreleme anahtarı gereklidir.

Dijital

Dijital güvenli bir ses genellikle iki bileşen içerir: konuşma ve dijital sinyaller arasında dönüştürme yapmak için bir sayısallaştırıcı ve gizliliği sağlamak için bir şifreleme sistemi. Bant genişliği genişlemesi nedeniyle , örneğin analog telefon hatları veya mobil radyolar gibi şifrelenmemiş sesi iletmek için kullanılan aynı ses bandı iletişim devreleri üzerinden şifreli sinyali göndermek pratikte zordur .

Bu, konuşma sinyallerinin sıkı bant genişliği sıkıştırmasını elde etmek için Ses Kodlayıcıların ( vokoderler ) kullanılmasına yol açmıştır . NSA sitesindeki STU-III , KY-57 ve SCIP üzerinde faaliyet sistemlerin örnekleridir mevcut ses devreleri. STE sistemi, aksine, geniş bant gerektirir ISDN normal çalışma modu için hatları. Doğal olarak dijital olan GSM ve VoIP'yi şifrelemek için standart protokol ZRTP , uçtan uca şifreleme teknolojisi olarak kullanılabilir.

Güvenli sesin sağlamlığı, ses verilerinin konuşma kodlama , ses sıkıştırma veya ses kodlayıcı ( vocoder olarak da bilinir ) adı verilen özel bir bileşen tarafından çok düşük bit hızlarına sıkıştırılmasından büyük ölçüde yararlanır . Eski güvenli ses sıkıştırma standartları şunları içerir ( CVSD , CELP , LPC-10e ve MELP , burada en son standart en son teknoloji MELPe algoritmasıdır.

Ses sıkıştırma kullanan dijital yöntemler: MELP veya MELPe

MELPe veya geliştirilmekte- MELP (Karma Uyarılma Doğrusal Tahmin) bir olan Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı başta askeri uygulamalar ve uydu iletişimi, güvenli ses ve güvenli radyo cihazlarda kullanılan standart kodlama konuşma. Gelişimi NSA ve NATO tarafından yönetildi ve desteklendi . ABD hükümetinin MELPe güvenli ses standardı MIL-STD-3005 olarak da bilinir ve NATO'nun MELPe güvenli ses standardı STANAG -4591 olarak da bilinir .

İlk MELP 1995 yılında Alan McCree tarafından icat edildi. Bu ilk konuşma kodlayıcı 1997'de standardize edildi ve MIL-STD-3005 olarak biliniyordu. (a) Frekans Seçici Harmonik Kodlayıcı (FSHC), (b) Gelişmiş Çok Bantlı Uyarım (AMBE), (c) Gelişmiş Çok Bantlı Uyarım (EMBE), (d) Sinüsoid dahil olmak üzere ABD Savunma Bakanlığı yarışmasında diğer aday ses kodlayıcıları geride bıraktı. Dönüştürücü Kodlayıcı (STC) ve (e) Alt Bant LPC Kodlayıcı (SBC). Waveform Interpolative (WI) kodlayıcıdan daha düşük karmaşıklığı nedeniyle, MELP ses kodlayıcı DoD yarışmasını kazandı ve MIL-STD -3005 için seçildi.

1998 ve 2001 arasında, yarı hızda (yani 1200 bit/sn) yeni bir MELP tabanlı ses kodlayıcı oluşturuldu ve SignalCom (daha sonra Microsoft tarafından satın alındı ), AT&T Corporation ve Compandent tarafından MIL-STD- 3005'e önemli geliştirmeler eklendi. (a) yarı hızda ek yeni ses kodlayıcı (yani 1200 bit/s), (b) büyük ölçüde geliştirilmiş kodlama (analiz), (c) büyük ölçüde iyileştirilmiş kod çözme (sentez), (d) arka plan gürültüsünü ortadan kaldırmak için Gürültü Ön İşleme , (e) 2400 bit/s ve 1200 bit/s bit akışları arasında kod çevrimi ve (f) yeni son filtre. Bu oldukça önemli gelişme, yarı oranda yeni bir kodlayıcı oluşturmayı ve eski MELP standardı ile birlikte çalışabilir hale getirmeyi amaçladı. Bu geliştirilmiş-MELP (MELPe olarak da bilinir), orijinal MIL-STD-3005'e yapılan ekler ve ekler şeklinde 2001 yılında yeni MIL-STD-3005 olarak kabul edildi ve eski 2400 bit/s MELP'lerle aynı kaliteyi sağladı. yarı oranında. Yeni 2400 bit/s MELPe'nin en büyük avantajlarından biri, MELP ile aynı bit biçimini paylaşması ve dolayısıyla eski MELP sistemleriyle birlikte çalışabilmesi, ancak her iki uçta da daha iyi kalite sunmasıdır. MELPe, özellikle savaş alanı, araçlar ve uçaklar gibi gürültülü ortamlarda tüm eski askeri standartlardan çok daha iyi kalite sağlar.

2002 yılında, kapsamlı rekabet ve testlerin ardından, 2400 ve 1200 bit/s ABD DoD MELPe, STANAG -4591 olarak bilinen NATO standardı olarak da kabul edildi. Yeni NATO standardına NATO testinin bir parçası olarak, MELPe gibi diğer adaylara karşı test edilmiştir Fransa 'nın HSX (Harmonik Stokastik uyarma) ve Türkiye ' nin SB-LPC (Split-Band Doğrusal Kestirimci Kodlama) yanı sıra eski güvenli bir sesle gibi standartlar FS1015 LPC-10e (2.4 kbit / s), FS1016 CELP (4.8 kbit / s) ve CVSD (16 kbit / s). Daha sonra, MELPe, diğer tüm adayların kalitesinin yanı sıra tüm eski güvenli ses standartlarının (CVSD, CELP ve LPC-10e ) kalitesini geçerek NATO yarışmasını da kazandı . NATO rekabet şartlarından verim azaltırken MELPe esasen, (konuşma kalitesi, anlaşılabilirlik ve gürültü bağışıklık açısından) geliştirilmiş bir performansı olduğu sonucuna varmışlardır. NATO testi ayrıca 200 saatten fazla konuşma verisi kullanılan birlikte çalışabilirlik testlerini de içeriyordu ve dünya çapında 3 test laboratuvarı tarafından gerçekleştirildi. Compandent Inc, NSA ve NATO için gerçekleştirilen MELPe tabanlı projelerin bir parçası olarak , NSA ve NATO'ya MELPe'nin gerçek zamanlı uygulanması için altın referans sağlayan MELCODER cihazı olarak bilinen özel test yatağı platformunu sağladı. MELCODER altın referansına dayanan Compandent tarafından yapılan düşük maliyetli FLEXI-232 Veri Terminal Ekipmanı (DTE) çok popülerdir ve MELPe'yi gerçek zamanlı, çeşitli kanallar ve ağlar ve saha koşullarında değerlendirmek ve test etmek için yaygın olarak kullanılır. .

NATO rekabet sonucuna MELPe gereksinimleri verim azaltırken esasen, (konuşma kalitesi, anlaşılabilirlik ve gürültü bağışıklık açısından) gelişmiş performans için. NATO testi ayrıca 200 saatten fazla konuşma verisi kullanılan birlikte çalışabilirlik testlerini de içeriyordu ve dünya çapında 3 test laboratuvarı tarafından gerçekleştirildi.

2005 yılında, NATO standardı STANAG- 4591'e Thales Group ( Fransa ) tarafından (2400/1200 bit/s MELPe için yapılan kapsamlı rekabet ve test olmadan) yeni bir 600 bit/s hızı MELPe varyasyonu eklendi ve daha fazlası var. bit hızlarını 300 bit/s'ye ve hatta 150 bit/s'ye düşürmek için gelişmiş çabalar.

2010'da Lincoln Labs., Compandent , BBN ve General Dynamics de DARPA için 300 bit/s MELP cihazı geliştirdi. Kalitesi 600 bit/s MELPe'den daha iyiydi, ancak gecikmesi daha uzundu.

Diğer

In Aleksandr Soljenitsin 'ın roman Birinci Dairesi düzgün şifreli olmadığı karakteri Volodin en kaydedilen telefon görüşmesi ona kadar takip edilir. Deşifre edilmesi spektral analizden yararlanır.

Ayrıca bakınız

Referanslar