gsm端到端安全加密通信系統(tǒng)

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1、跨平臺(tái)安全加密通信系統(tǒng)XXXXXX匯報(bào)人：XXX目錄1概述2國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)&原理3系統(tǒng)方案思路&創(chuàng)新算法本文目錄結(jié)構(gòu)4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)&產(chǎn)品展示5工作總結(jié)、不足&未來(lái)工作引言1引言本設(shè)計(jì)旨在解決當(dāng)前設(shè)備之間數(shù)據(jù)端到端傳輸?shù)募用軉?wèn)題，尤其是GSM僅支持空中接口加密而缺少全程加密的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備之間、GSM手機(jī)之間的端到端安全加密通信。設(shè)計(jì)基于自備的DSP開發(fā)板，設(shè)計(jì)了一套新型抗RPE-LTP壓縮編碼的加解密算法。同時(shí)通過(guò)自制一塊語(yǔ)音編解碼拓展板，實(shí)現(xiàn)了全雙工通信。此外，外掛式設(shè)計(jì)使得設(shè)計(jì)通過(guò)手機(jī)語(yǔ)音接口實(shí)現(xiàn)即插即用。本設(shè)計(jì)的功能特色還體現(xiàn)在克服了

2、現(xiàn)有基于數(shù)據(jù)信道方案的缺點(diǎn);系統(tǒng)延遲小，加密強(qiáng)度大，解密語(yǔ)音可懂度高;無(wú)需改造手機(jī)、硬盤和核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);網(wǎng)絡(luò)兼容性強(qiáng)。1引言研究背景GSM是基于TDMA方式的蜂窩移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)重要的通信手段。較之深受竊聽和盜用危害的第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)，GSM的安全保密性能有了較大的提高，但其安全功能是不完整和不徹底的，其中隱患之一便是GSM僅支持空中接口加密[1]。移動(dòng)臺(tái)和基站收發(fā)臺(tái)之間的無(wú)線鏈路信息以密文方式傳輸，而GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有線鏈路信息以明文方式傳輸，現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)不能提供真正意義上端到端的全程安全加密通信，不法分子可以從某

3、種途徑竊聽和盜取數(shù)據(jù)。其他傳輸媒介也有相似的漏洞?，F(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)僅支持空中接口加密1引言創(chuàng)新思路本設(shè)計(jì)目標(biāo)便是解決GSM的這一缺陷，如下圖所示，真正實(shí)現(xiàn)端到端安全加密通信。!!!...語(yǔ)音幀置亂算法頻域置亂算法1、在時(shí)域加密置亂之前加上一步頻域置亂，可以提高整個(gè)加密算法的強(qiáng)度。2、針對(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)加密后信息提出的物理指標(biāo)，研究滿足加密與GSM傳輸綜合要求的方案。令分組長(zhǎng)度為T，那么時(shí)域語(yǔ)音幀置亂的加密強(qiáng)度(密鑰空間)為T!。由于我們采用的是兩級(jí)加密技術(shù)，結(jié)合前面頻域置亂，整個(gè)加密算法的加密強(qiáng)度(密鑰空間)為M*f(M)*T!1引言創(chuàng)新點(diǎn)抗RPE-

4、LTP加密多種出入接口通用解密核心實(shí)時(shí)加解密實(shí)現(xiàn)雙工通信通用加密核心1引言國(guó)際動(dòng)態(tài)2國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上有一些實(shí)現(xiàn)手機(jī)端到端安全加密通信的產(chǎn)品與解決方案。對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)分析后可以發(fā)現(xiàn)，其技術(shù)路線是基于GSM數(shù)據(jù)通道，利用傳統(tǒng)加密算法實(shí)現(xiàn)端到端安全加密通信的。如GSMKCryptophone200型號(hào)的手機(jī)，基于GSM數(shù)據(jù)信道傳輸，采用AES算法加密和SHA256哈希函數(shù)，密鑰交換采用Diffie-Hellman協(xié)議。只要話音編碼速率足夠低，GSM網(wǎng)絡(luò)能夠保證足夠的QoS來(lái)保證語(yǔ)音的端到端傳輸，模擬話音信號(hào)編碼生成的數(shù)

5、字話音信號(hào)加密后就可以通過(guò)GSM數(shù)據(jù)信道傳輸，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)與有線用戶間的話音端到端加密功能。缺點(diǎn)(1)由于建立連接和運(yùn)用自動(dòng)重傳機(jī)制造成的延時(shí)過(guò)大問(wèn)題;(2)GSM數(shù)據(jù)通道在通過(guò)國(guó)際網(wǎng)絡(luò)上存在互用性的問(wèn)題;(3)數(shù)據(jù)通道的兩端不能使用現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)，需要申請(qǐng)額外的業(yè)務(wù)類型。2國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)可見，數(shù)據(jù)信道的算法雖然是目前比較成熟的，但是其致命的弱點(diǎn)是不可避免的延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)互用性問(wèn)題，使其不是用來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)語(yǔ)音通話的最佳選擇。綜上所述，為了提供實(shí)時(shí)語(yǔ)言安全傳輸，需要借助數(shù)據(jù)通道以外的途徑進(jìn)行安全設(shè)計(jì)。!!!...方案思路&創(chuàng)新算

6、法3系統(tǒng)方案思路&創(chuàng)新算法通過(guò)分析可知，GSM網(wǎng)絡(luò)的承載通道除了前述不受限的數(shù)據(jù)通道，還有13kbit/s的編碼語(yǔ)音通道。能否基于GSM的語(yǔ)音通道，最終實(shí)現(xiàn)GSM網(wǎng)絡(luò)的端到端安全加密通信，我們對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了深入的探索與研究。注意：如果在聲碼器編碼之前用傳統(tǒng)算法加密的話，話音加密后成為白噪聲，此時(shí)基于話音冗余壓縮技術(shù)的聲碼器失效，從而還原不出原始語(yǔ)音信號(hào)，導(dǎo)致傳輸失敗;而如果直接在手機(jī)聲碼器編碼后加密的話，由于在基站需要先解密然后才能解碼，所以需要改造現(xiàn)有基站設(shè)備，成本上不可行。3.1設(shè)計(jì)原則1、使用語(yǔ)音信道：由于數(shù)據(jù)信道的缺點(diǎn)，排除數(shù)據(jù)通

7、道而選用語(yǔ)音信道。2、無(wú)法使用信道加密：上述的分析說(shuō)明不能進(jìn)行信道加密。3、只能利用網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的信道傳輸能力傳輸加密后的信息。由此推導(dǎo)出本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則：3.2工作流程設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖加密過(guò)程：輸入語(yǔ)音信號(hào)由麥克風(fēng)輸入AD變換模塊，再經(jīng)語(yǔ)音加密模塊處理，接著插入同步信息，DA變換后通過(guò)手機(jī)麥克風(fēng)插口輸入手機(jī)，經(jīng)手機(jī)中的聲碼器壓縮后射頻輸出。解密過(guò)程：加密語(yǔ)音信號(hào)由手機(jī)中聲碼器解壓后，通過(guò)手機(jī)耳機(jī)插口輸出到AD模塊，做回聲抑制后進(jìn)行同步檢測(cè)，接著送到解密模塊解密處理，最終DA變換后輸出對(duì)方原始的語(yǔ)音信號(hào)。3.3抗RPE-LTP壓縮編碼的語(yǔ)音加解密算

8、法GSM系統(tǒng)語(yǔ)音信號(hào)加密原理圖1、首先把原始語(yǔ)音分解成符合RPE-LTP編解碼要求的單位幀;2、接著根據(jù)分組密碼的原理，通過(guò)選擇合適的加密矩陣對(duì)分解后的單位幀依次在頻域和時(shí)域上進(jìn)