А.И. Куприянов - Основы защиты информации (1022813), страница 43
Текст из файла (страница 43)
На одном из вокодеров формантного типа со скоростью 1200 бит/с получена слоговая разборчивосп 80 ... 82%. Разборчивость речи при использовании формантных вокодеров и передаче со скоростью 2400 бит/с превышает разборчивость обычной телефонной связи. На приемном конце линии связи при восстановлении (синтезе) речи, применяются управляемые формантные контуры, генератор шума, модуляторы, сумматоры. Гармонические вокодеры. В гармоническом вокодере спектральная огибающая речевого сигнала 5(г,/') в момент времени го приближается с помощью ее представления рядом по ортогональным функциям Ц/') 0=0,1,2,..., и-1) и усечением этого ряда до т членов: 1; а!и 2я(/' — Я ) Л-А (6.8) Таким образом, достигается та же цель, что при полосном или формантном вокодере: найти сравнительно небольшое количество числовых параметров, которые бы удовлетворительно приближали спектральную огибающую Ю(г,/').
Как показали экспериментальные и расчетные данные, в канал связи достаточно передавать значения 5...7 коэффициентов Фурье (6.8) с темпом 50 Гц и квантовать их четырехразрядным двоичным кодом, а также зарезервировать 600 бит/с для передачи основного тона. Иначе говоря, достаточно иметь канал связи с пропускной способностью, не большей 2000 бит/с. Но следует признать, что гармонические вокодеры не нашли практического применения из-за отсутствия существенных преимуществ по сравнению с полосными или формантными вокодерами. Метод линейного предсказания (ЛПР).
Весьма эффективен для представления преобразованной речи. В последнее время он находит самое широкое применение как при анализе речевых сигналов, так и в вокодерных преобразованиях. Текущее значение 5'(г„) дискретизированного во времени речевого сигнала аппроксимируется линейной функцией, параметры которой формируются виде линейной комбинации предшествующих значений этого сигнала Ю(г„!), Ю(г„!): 5 (г ) = ЯцБ(с„!)+ е(г„) = 5'(г„) + е(г„), ' (6.9) где Р— порядок фильтра; е(~„) — ошибка предсказания; Ю(~„)— предсказанный сигнал; а„а1, ..., а„— некоторые (действительные) коэффициенты, которые обеспечивают минимум (6.9). Коэффициенты а!, а2, ..., а„вычисляются при решении системы из Р линейных уравнений, получающихся при обращении в нуль частных производных 6(п„л!) по а!, ар, ..., а„по каждому из а;(! =1,Р): :,: где 1/!;Я вЂ” частотный интервал разложения спектральной огиба. ющей речи.
В качестве ортогональных функций обычно выбираются функции: (6.10) (6.7) Линейное предсказание обладает несколькими преимущества- ми по сравнению с другими способами аппроксимации: оно по- 203 202 зволяет выделить периодические составляющие речи. Выбирая порядок Р прогнозирующей функции, адекватно отражающей число формант в частотном спектре, можно установить, что пики передаточной функции фильтра часто соответствуют действитель ным формантам. Это свойство значительно уменьшает трудности, связанные с оценкой положения формант в непрерывной речи. Самую эффективную компрессию, близкую к предельно до стижимой, обеспечивают фонемные вокодеры. При нормальной речи средней интенсивности в секунду произносится 10 фонем и ~ полного числа 66.
Это значит, что для передачи каждой фонемь~ достаточно шести двоичных символов и можно ограничиться пропускной способностью канала 60 бит/с. Правда, в этих условиях не удается передать какие-либо индивидуальные особенности голоса (такая передача речи называется звучащим телеграфом). Этот недостаток наряду с тем, что при определении последовательности произносимых фонем будут допускаться частые ошибки, вовсе не компенсирует некоторую выгоду в уменьшении требований к пропускной способности канала связи. 6.4.3. Критерии оценки систем закрытия речи Известны четыре основных критерия, по которым оцениваются характеристики качества устройств преобразования и защиты речевых сигналов 1151.
Это критерии разборчивости речи, узнаваемости говорящего, степени защиты от перехвата, а также простота реализации, стоимость, ремонтопригодность и другие технические и эксплуатационные характеристики. Поскольку основным показателем секретности передаваемых речевых сообщений является его неразборчивость при перехвате, сравнение по степеням защиты является определяющим моментом при выборе конкретной системы закрытия речи.
В основном распределение по уровням закрытия речевых сообщений соответствует диаграмме, приведенной на рис. 6.11. Говоря об уровне защиты или степени секретности систем закрытия речи, следует отметить, 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 перекликается 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 обеспечивать такой уровень защиты при приемлемой стоимости; 204 ' временное ф устройства ечи Метод скремблирования Устройства аакрмтиа речи Рис. 6.11. Основные характеристики систем закрытия речи стратегический, или высокий, уровень защиты информации :. от перехвата используется в ситуациях, подразумевающих, что ;,:; высококвалифицированному, технически хорошо оснащенному специалисту потребуется для дешифрования перехваченного со: общения период времени от нескольких месяцев до нескольких ,' лет. Часто используется и понятие средней степени защиты, зани": мающее промежуточное положение между тактическим и страте': гическим уровнями закрытия. Как правило, аналоговые скремблеры используются там, где применение цифровых систем закрьггия речи затруднено из-за на: личия возможных ошибок передачи (наземные линии связи с пло'-' хими характеристиками или каналами дальней радиосвязи).
Они -: обеспечивают тактический уровень защиты и хорошо предохра' няют переговоры от посторонних «случайных ушей», имеющих : ограниченные ресурсы, будь то соседи или сослуживцы. Для таких ": применений годятся системы со статическим закрытием, т. е. осу. ществляющие шифрование по фиксированному ключу. Если же необходимо сохранить конфиденциальность инфор: мации в условиях угроз со стороны возможных противников, об., ладающих достаточным техническим и специальным оснащени'-' ем, нужно применять аналоговые скремблеры среднего уровня закрьггия с динамически меняющимся в процессе разговора ключом.
Естественно, что подобные системы будут дороже, чем системы закрытия с фиксированным ключом, однако они настолько ос'' ложняют работу по созданию дешифрующего алгоритма, что время, потраченное на это, значительно обесценит добытую информацию из перехваченного сообщения. В таких устройствах закрытия как правило перед началом сообщения передается синхропоследовательность, содержащая дополнительную информацию о ключе.
205 Если есть основательные предположения о том, что для добы вания ценной информации противник может воспользоваться воз можностями высококвалифицированных специалистов и их тех. ническим арсеналом, для гарантированного предотвращения утс. чки информации применяют системы закрьггия речи, обеспечи вающие стратегическую (самую высокую) степень защиты. С такой функцией могут справиться лишь устройства дискретизации речи с последующим шифрованием и новый тип аналоговых скремблеров. Они используют методы преобразования аналогового ре чевого сигнала в цифровую форму, затем применяют методы криптографического закрытия, аналогичные тем, что используются для закрытия данных, после чего результирующее закрытое сообщение преобразуется обратно в аналоговый сигнал и подается в линию связи.
Для раскрытия полученного сигнала на приемном конце производятся обратные преобразования. Эти новейшие гибридные устройства легко адаптируются к существующим коммуникационным сетям и предлагают значительно более высокий уровень защиты речевых сообщений, чем традиционные аналоговые скремблеры, с сохранением всех преимуществ последних в разборчивости и узнаваемости восстановленной речи. 8.5. Функциональная схема системы закрытой связи Традиционно применяются три типа устройств, обеспечивающих защиту передаваемой речевой информации: маскираторы, скремблеры и устройства с передачей речи в цифровом виде, называемые вокодерами. Маскираторы защищают речевой сигнал только от прямого прослушивания, совершая над ним некоторые обратимые детерминированные преобразования.
Маскираторы достаточно дешевы и используются, как правило, в бытовых приложениях. Примером засекречивающих преобразований в маскираторах может служить рассмотренная выше инверсия спектра. Скремблеры — это устройства, реализующие засекречивающие преобразования с применением шифраторов. В зависимости от типа применяемых шифрующих преобразований эти устройства могут обеспечивать достаточно высокую степень защищенности, однако чем сложнее преобразования, тем более высокие требования предъявляются к качеству каналов связи для сохранения приемлемого качества дешифрованного сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
