Desain Sistem Keamanan Komunikasi Suara
Abstrak: Bertujuan untuk mengatasi masalah keamanan dalam proses komunikasi suara, dirancang sistem keamanan komunikasi berbasis mikrokomputer chip tunggal. Sistem ini terutama dibagi menjadi modul pengiriman rahasia dan modul penerima rahasia, yang dapat mewujudkan dua fungsi panggilan biasa dan panggilan rahasia, dan mewujudkan komunikasi yang sinkron dan aman dengan menggunakan mikrokomputer chip tunggal untuk menghasilkan kunci acak. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem dapat mewujudkan fungsi keamanan komunikasi, dan dapat mewujudkan miniaturisasi modul, yang nyaman untuk membuat alat keamanan komunikasi dengan keamanan yang lebih tinggi.
Kata kunci: komunikasi suara, pengujian, komputer mikro chip tunggal, kerahasiaan
Masyarakat saat ini adalah masyarakat yang sangat berbasis informasi, dan beberapa metode komunikasi suara dan video seperti ponsel, telepon video, multimedia, dan obrolan video online menjadi semakin populer. Dengan perkembangan teknologi komunikasi di masyarakat saat ini, serangkaian masalah keamanan seperti pemantauan jarak jauh dan menguping terus muncul. Bagaimana melindungi keamanan komunikasi suara secara efektif dan mencegah informasi agar tidak dikuping telah menjadi diskusi saat ini. Dan fokus dari penelitian, oleh karena itu, dalam menanggapi masalah ini, berbagai sirkuit keamanan suara dan perangkat enkripsi telah muncul. Saat ini, teknologi keamanan komunikasi telah banyak digunakan dalam komunikasi sipil dan komunikasi teknologi militer.
Dalam tulisan ini, mempertimbangkan biaya rendah, dengan 51 mikrokomputer chip tunggal sebagai inti, merancang sistem keamanan komunikasi suara yang dapat memberikan keamanan untuk perangkat komunikasi umum dalam kegiatan komunikasi. Sistem dapat memastikan enkripsi transmisi suara dan dekripsi suara konten komunikasi dengan menetapkan kunci, dan jaminan sistem dapat mencegah konten suara digunakan oleh sistem komunikasi lain di jaringan saat berkomunikasi antara dua perangkat komunikasi. Mencegat menguping.
1 Desain skema keseluruhan
Rencana keseluruhan adalah untuk mewujudkan kontrol rahasia dalam proses komunikasi melalui sistem kontrol sakelar master rahasia, dan keseluruhan sistem dapat mewujudkan dua fungsi komunikasi biasa dan komunikasi rahasia. Diagram blok sistem keseluruhan dari desain keamanan komunikasi suara ditunjukkan pada Gambar 1. Ide desain spesifik adalah: modul sirkuit keamanan yang terdiri dari komputer mikro chip tunggal dan beberapa komponen periferal, satu sebagai ujung pengiriman modul keamanan, dan yang lainnya sebagai ujung penerima modul keamanan. Dalam proses komunikasi suara, sinyal suara dari perangkat pengirim melewati ujung pengiriman dan ujung penerima dari modul keamanan dan kemudian ke perangkat penerima suara, dan perangkat menguping digunakan antara ujung pengiriman dan ujung penerima. Selama sistem mengaktifkan sakelar kendali rahasia, sistem akan memasuki komunikasi rahasia, dan penyadap hanya dapat mendengar suara yang terdistorsi, sehingga mencapai fungsi sistem.
2 Desain perangkat keras sistem
Sistem keamanan komunikasi suara terutama terdiri dari modul keamanan suara, modul chip tunggal sisi-pemancar, modul chip tunggal sisi penerima dan sirkuit fungsi tampilan terkait.
2.1 Desain sirkuit modul keamanan suara
Modul keamanan suara terutama bertanggung jawab atas teknologi pengacakan dan menghilangkan sinyal suara analog dalam sistem keamanan komunikasi. Modul ini mengadopsi AK2356 yang dikembangkan oleh Japan AKM, yang merupakan chip sirkuit terintegrasi berbasis CMOS yang khusus digunakan untuk keamanan komunikasi telepon, memiliki 24 pin, baik in-line atau SMD, dan kemudian dikembangkan menjadi model yang berbeda. Chip menggunakan teknologi inversi frekuensi keamanan suara, yaitu bagian frekuensi tinggi dan frekuensi rendah dari sinyal suara dipertukarkan. Ketika frekuensi utama ditentukan, keadaan saklar kontrol frekuensi pembawa (pin 13 dan pin 14) dapat diubah. Pilih empat frekuensi berbeda untuk mencapai enkripsi suara. AK2356 membentuk modul rangkaian keamanan universal dasar dengan menggabungkan dengan beberapa komponen periferal. Diagram sirkuit spesifik ditunjukkan pada Gambar 2.
2.2 Desain sirkuit dari modul chip tunggal pengirim
Meskipun modul keamanan suara yang dibangun di atas dapat mewujudkan fungsi keamanan komunikasi, mudah untuk menguraikan karena hanya ada metode enkripsi suara 4. Untuk mengatasi masalah ini, sistem komputer mikro chip tunggal diperkenalkan untuk secara acak menghasilkan kunci sinkronisasi acak dan mengendalikan modul keamanan suara. Sadari enkripsi dinamis.
Dari perspektif biaya, STC89C51, mikrokontroler 8-bit berkinerja tinggi, berkinerja tinggi, ditambah beberapa komponen periferal dan port kontrol yang diperlukan untuk terhubung dengan AK2356, digunakan untuk menyelesaikan modul chip tunggal pengirim Desain sirkuit. Port P1.1 dan P1.2 dari mikrokomputer chip tunggal masing-masing terhubung ke dua sakelar pemilihan frekuensi chip AK2356, dan pada saat yang sama masing-masing terhubung ke dua lampu LED. Kecerahan lampu LED digunakan untuk menunjukkan modulasi dan frekuensi demodulasi yang digunakan. Port P2.0 dari komputer mikro chip tunggal digunakan sebagai sakelar kontrol enkripsi, yang menunjukkan apakah akan menggunakan fungsi enkripsi suara dengan menekannya atau tidak. Setelah sistem menggunakan fungsi enkripsi, port P2.0 ditekan, dan program internal mikrokontroler mendeteksi bahwa port P2.0 ditekan, maka port P2.1 yang terhubung dengan terminal kontrol enkripsi AK2356 akan berfungsi, membuat chip AK2356 dalam enkripsi suara status. Port P3.2 dari komputer satu-chip digunakan untuk mengirim kode sinkronisasi.
2.3 Desain sirkuit modul SCM ujung penerima
Port P1.1 dan P1.2 dari mikrokomputer chip tunggal dihubungkan masing-masing ke sakelar pemilihan frekuensi chip AK2356. Demikian pula, dua lampu LED masing-masing dapat dihubungkan ke port P1.1 dan P1.2, dan kecerahan lampu LED digunakan untuk menunjukkan mana yang digunakan. Frekuensi modulasi dan demodulasi. Port P2.0 digunakan untuk mengontrol terminal kontrol enkripsi AK2356, dan port P3.0 dan P3.1 dari mikrokomputer chip tunggal digunakan untuk mendeteksi dan menerima kode sinkronisasi yang dihasilkan oleh sirkuit modul chip tunggal pemancar melalui program internal.
3 Desain perangkat lunak sistem
Untuk kenyamanan sistem debugging, perangkat lunak sistem terutama mencakup desain beberapa modul independen seperti program terminal pengirim, subprogram pengiriman kode, subprogram kode sinkronisasi, dan program terminal penerima. Diagram struktur perangkat lunak sistem ditunjukkan pada Gambar 3.
Dalam proses komunikasi rahasia, mikrokontroler di ujung pengirim rahasia memindai port P2.0 mikrokontroler secara real time dengan terus memanggil program pemindaian keyboard. Jika dipindai sebagai level rendah, itu berarti tombol kontrol rahasia ditekan, dan kemudian mikrokontroler ditekan Port P2.1 dari AK2356 akan diatur ke level rendah, yaitu enkripsi suara akan diaktifkan.Kemudian sistem akan secara acak mengatur dua sakelar pemilihan frekuensi AK2356, dan mikrokontroler akan membaca nilai level dari dua sakelar pemilihan frekuensi. Status level keduanya digunakan untuk memilih nomor kode pulsa yang sesuai, dan kemudian menjalankan program pengiriman kode untuk mengirim informasi kode sinkronisasi, dan akhirnya port P3.2 dari mikrokontroler mengirimkan sinyal pulsa sinkronisasi
Jika terdeteksi bahwa ia dalam keadaan terenkripsi, jumlah kode pulsa yang sesuai dengan nilai dua tingkat yang dibaca oleh mikrokomputer chip tunggal ditugaskan ke register untuk transmisi, dan lebar dudukan sinkronisasi diatur ke 6 ms. Biarkan register melakukan operasi pengurangan 1, dan terus menurun dengan 1. Ketika nilai dalam register terdeteksi menjadi 0, yaitu, ketika jumlah pulsa semua dikirim keluar, tingkat tinggi 6 ms ditetapkan sebagai kode akhir.
Kode acak dihasilkan oleh komputer mikro chip tunggal, nilai dalam register A selalu menambahkan 1 dan nilai dalam A ditugaskan ke port P1, maka nilai-nilai dalam P1.1 dan P1.2 dari port P1 adalah acak, dan akan ada 4 jenis Kemungkinan situasi. Pilih kode sinkronisasi dan kirim sesuai dengan level P1.1 dan P1.2.
Ketika penerima menerima informasi kode sinkronisasi, untuk mencegah gangguan kesalahan, pertama-tama perlu untuk mendeteksi lebar pulsa yang diterima, yang dideteksi oleh port P3.1 dan P3.2 dari mikrokontroler. Dengan asumsi bahwa lebar pulsa terminal yang diterima adalah 4 ms, jika lebar pulsa terminal kurang dari 4 ms, itu akan dianggap sebagai kode yang tidak valid, jika tidak maka akan terus menjalankan prosedur berikutnya, menghitung pulsa level rendah dan menetapkannya ke akumulator A. Ketika lebar kode dari kode akhir lebih besar dari 6ms, itu berarti bahwa operasi penerima selesai. Akhirnya, lakukan operasi yang sesuai dengan jumlah pulsa di A, sehingga melengkapi fungsi acak enkripsi dan panggilan sinkron.
4 hasil tes eksperimental
Karena sistem yang dirancang terutama ditujukan untuk kerahasiaan komunikasi suara, dan hasil kerahasiaan suara adalah fenomena pendengaran, dan efek dari fenomena ini tidak dapat tercermin dengan baik dalam teks. Untuk menggambarkan efektivitas sistem, sistem yang ditunjukkan pada Gambar 4 dipilih di sini. Program uji.
Frekuensi bicara manusia adalah antara 300 dan 3 400 Hz. Generator sinyal dapat digunakan untuk menghasilkan sinyal frekuensi antara 300 dan 3 400 Hz, dan kemudian sinyal frekuensi ini dapat dihubungkan ke modul keamanan transmisi suara. Terminal input suara terhubung ke terminal input suara dari modul keamanan suara pengirim dan terminal output suara dari modul suara penerima masing-masing dengan dua saluran osiloskop. Dengan mengamati dua diagram gelombang yang ditampilkan pada osiloskop, Anda dapat menentukan apakah enkripsi suara selesai. Efek tes ini relatif intuitif.
Setelah sistem keamanan komunikasi suara bekerja, modul MCU pengirim secara acak menghasilkan kunci sinkronisasi dan memperbaruinya secara terus menerus untuk mencapai enkripsi dinamis, sementara modul penerima MCU memperbarui kunci tepat waktu setelah menerima dan mendeteksi informasi kode sinkronisasi untuk menjaga dekripsi dinamis. Gambar 5 menunjukkan peta fisik negara rahasia, dengan sistem ujung pengirim di sebelah kiri dan sistem penerima di sebelah kanan.
Bentuk gelombang sinyal suara analog dari generator sinyal dan bentuk gelombang sinyal yang didekripsi dari sistem ujung penerima ditunjukkan pada Gambar 6. Dapat dilihat dari Gambar 6 bahwa kedua bentuk gelombang pada dasarnya sama.sistem ini dalam keadaan keamanan komunikasi normal, yaitu, modulasi frekuensi dan saklar demodulasi pihak pengirim dan penerima berada dalam keadaan yang sama dan di bawah tombol yang sama. Pada saat ini, gunakan headphone dan speaker lain. Suara yang didengar juga dapat dengan baik mencerminkan suara asli yang diputar oleh pemutar suara, yang menunjukkan bahwa sistem keamanan suara dapat mengimplementasikan fungsi enkripsi dan dekripsi.
Jika perangkat penyadap suara sedang menguping ketika sistem keamanan komunikasi bekerja secara normal, itu akan mendengar suara. Gambar 7 menunjukkan perbandingan antara bentuk gelombang sinyal dari suara yang disimulasikan generator sinyal dan bentuk gelombang sinyal yang didengar oleh penguping.Ini lebih lanjut menunjukkan bahwa sistem keamanan komunikasi suara yang dirancang dapat mencapai fungsi keamanan komunikasi suara.
5. Kesimpulan
Bertujuan untuk masalah kebocoran suara dalam proses komunikasi saat ini, sistem keamanan komunikasi suara dirancang dari perspektif berbiaya rendah.Ini termasuk dua modul: pengirim dan penerima.Komputer chip tunggal mengontrol modul keamanan suara untuk menghasilkan dan menerima kunci acak untuk mencapai komunikasi yang aman. Fitur. Untuk memverifikasi kebenaran sistem keamanan komunikasi suara, generator sinyal digunakan untuk menghasilkan bentuk gelombang analog dari frekuensi bicara dan pemutaran suara dibandingkan.Hasil percobaan menunjukkan bahwa sistem keamanan memiliki keamanan yang baik dan kinerja dekripsi, stabilitas tinggi, dan sistem dapat Itu diperluas untuk mengadopsi chip SMD, sehingga modul ini miniatur dan memiliki nilai aplikasi praktis yang lebih baik.