Tài liệu Thiết kế bộ bảo mật điện thoại, chương 1 docx

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BẢO MẬT THÔNG
TIN

I.1 Mục đích bảo mật thông tin:
Trong xã hội loài người, thông tin liên lạc luôn giữ vai trò quan trọng.
Đó là nhu cầu thiết yếu không thể thiếu được của đời sống con người. Thông
tin liên lạc bao trùm mọi lãnh vực hoạt động của xã hội. Xã hội càng tiến bộ
nhu cầu về thông tin liên lạc càng gia tăng cả về số lượng lẫn chất lượng.
Cùng với đà phát triển của xã hội và sự tiến bộ phát triển nhanh
chóng của kỹ thuật và nhất là công nghệ điện tử tin học thì thông tin được
truyền đi với nhiều hình thức như: truyền thanh, truyền hình, thông tin thoại, số
liệu, fax, …
Việc nghiên cứu để truyền thông tin đi đã là một công việc khó
nhưng để đảm bảo thông tin truyền đi được an toàn bí mật càng khó hơn. Trước
đây việc bảo mật thông tin chỉ được ứng dụng trong quân sự, an ninh quốc gia.
Xã hội càng tiến bộ nhu cầu về đời sống tinh thần ngày cao, con người đòi hỏi
cần phải được bảo mật thông tin liên lạc cá nhân với nhau. Việc bảo mật được
thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau tuỳ thuộc vào hình thức truyền
khác nhau.
Trong luận văn tốt nghiệp chỉ xét đến việc bảo mật thông tin giữa hai
máy điện thoại với nhau. Hai điện thoại liên lạc với nhau thông qua tổng đài.
Nếu là tổng đài tự động thì thông tin được bảo mật còn nếu việc thông thoại
được thực hiện thông qua thông thoại viên thì thông tin liên lạc không còn bảo
mật nữa. Mặt khác, mỗi điện thoại đều được cấp một đôi dây từ tổng đài đến.
Cho nên khi mắc một máy điện thoại song song thì thông tin liên lạc bò nghe
lén.
Như vậy vấn đề được đặt ra là phải bảo mật thông tin cho dù có bò
nghe lén. Điều này được thực hiện bằng bộ bảo mật:
Điện
thoại
A

Bộ
bảo
mật
Điện
thoại
B
Bộ
bảo
mật
TỔNG
ĐÀI

I.2 Giới thiệu các phương pháp bảo mật:

Việc bảo mật thông tin được thực hiện với nhiều phương pháp khác
nhau như:
I.2.1 Phương pháp trải phổ:
Trải phổ là một kỹ thuật biến điệu và phân đường nhằm phân
phối tín hiệu cùng dãy tần số của chúng trên một dãy tần số rất rộng.





B
RF
: băng thông trước khi trải.
B
D
: băng thông sau khi trải.

Có 2 loại trải phổ cơ bản:
- FH (Fequency Hopping) : Tần số sóng mang của máy phát được
thay đổi một cách ngẫu nhiên ở tốc độ cao hơn tần số của dữ liệu
nhò phân nối tiếp dùng biến điệu sóng mang.
- DS (Direct Sequence): Dữ liệu nhò phân nối tiếp được trộn với mã
nhò phân giả ngẫu nhiên với tần số hơn rồi đem biến điệu pha một
sóng mang.
Ứng dụng:
- Truyền dữ liệu vô tuyến.
- LAN vô tuyến.
- Modem máy tính cá nhân.
Ưu điểm: khó có thể nhận biết sự tồn tại của tín hiệu vì tín
hiệu lẫn dưới nền nhiễu, dù biết sự tồn tại của tín hiệu nhưng vẫn không thu
được tín hiệu nếu không biết qui luật trải phổ.


I.2.2 Phương pháp dời, đảo phổ:
Phương dời, đảo phổ được thực hiện bằng hai cách:
BW
B
RF
B
D
f
I.2.2.1 Điều chế biên độ:

Tín hiệu tin tức:
e
m
= E

m
cos
m
t
Sóng cao tần được truyền đi trong không gian gọi là sóng
mang
e
c
= E
c
sin
c
t
Khi được điều chế biên độ thì:
e
AM
= E
c
(1+mcos
m
t)sin
c
t
Trong đó m = E
m
/ E
c
:hệ số điều chế
e
AM

= E
c
sin
c
t + mE
c
/2.sin(
c
+
m
)t + mE
c
/2.sin(
c
-
m
)t 

Sóng mang : E
c
sin
c
t
Sóng biên trên : (mE
c
/2)sin(
c
+
m
)t

Sóng biên dưới : (mE
c
/2)sin(
c
-
m
)t








I.2.2.2 Đảo phổ bằng phương pháp số:
Trình tự xử lý:

e
m

mmin

mmax

c
+

mmin


c
-

mmin

c
-

mmax 
c
+

mmax

c

e
AM
Ở đầu phát tín hiệu âm thanh được đưa qua bộ lọc thông dải
tích cực để loại đi các thành phần tần số lớn hơn 3400Hz và các thành phần tần
số nhỏ hơn 300Hz.
Kế tiếp các tín hiệu âm thanh này được lấy mẫu với tấn số lấy
mẫu F
s
(F
s
>2 tần số âm thanh cao nhất). Tần số phải thỏa mãn điều kiện của
đònh lý lấy mẫu để tín hiệu khôi phục không bò méo, công việc được thực hiện
bằng bộ CODEC.
Sau khi lấy mẫu ta được những chuỗi 8 xung nối tiếp nhau,

thực hiện đảo xung dấu (Xung đầu trong chuỗi 8 xung) luân phiên ở các mẫu
có nghóa là theo sau 7 mẫu xung số trước đó không bò đảo dấu và cứ tiếp tục
như thế, …
Ở đầu máy thu tín hiệu số được biến đổi nhờ bộ CODEC và
đưa qua mạch lọc thông dải tái tạo âm thanh giống như ở đầu máy đài phát dải.
Kết quả: sau khi làm như thế sẽ được tín hiệu có phổ đảo
ngược với tần số trung tâm bằng F
s
/4.

I.2.2.3 Phương pháp chèn bit:
Đây là phương pháp chèn thêm một số bit vào bộ mã kí tự
được truyền đi. Nhằm mã hoá bộ mã kí tự được truyền theo phương pháp nào
đó. Công việc này được thể hiện ở nơi phát tín hiệu.
Ngược lại ở nơi thu sẽ cắt bỏ những bit chèn vào làm công
việc mã hóa tín hiệu truyền đi, để còn lại bộ mã kí tín hiệụ cơ bản để rồi giải
mã lấy lại tín hiệu thực giống như tín hiệu cần truyền ở nơi phát.
Đường dây xoắn đôi 22 đi từ tổng đài đến máy điện thoại khá
dài nếu tại một điểm bất kỳ trên đường dây này ta mắc một máy điện thoại
song song (paralell) với thuê bao thì kết quả sẽ ra sao? Kết quả là máy paralell
sẽ nghe được toàn bộ thông tin của thuê bao trong khi đang liên lạc với bất kỳ
thuê bao nào đó.
Như vậy vấn đề đặt ra là làm sao bảo mật được thông tin khi
đường dây bò mắc paralell. Điều này thực hiện bởi mạch BẢO MẬT MÁY
ĐIỆN THOẠI.
Mạch bảo mật máy điện thoại ta dùng phương pháp lập mã và
giải mã tự động có thể thực hiện bằng cách điều chế và giải điều chế SSB để
có được hai biên tần như đã nói, biên tần dưới có phổ đảo ngược. Ta loại bỏ
biên tần trên để lấy biên tần dưới. Muốn tái tạo ở đầu thu ta giải điều chế SSB.
Hay nói một cách khác bảo mật máy điện thoại là làm công việc dời tất cả các

tần số cao của tín hiệu tiếng nói xuống tần số thấp và ngược lại tất cả các tần
số thấp của tín hiệu tiếng nói lên tần số cao. Việc dời tần số này dựa vào tần
số trung tâm của tín hiệu (tần số gốc của tín hiệu), ở đây tần số trung tâm là
1790Hz. Ví dụ phần tiếng nói có tần số ở 2290Hz (500Hz cao hơn tần số trung
tâm), tần số này sẽ được dời lui tới 1290Hz (500Hz cao hơn tần số trung tâm).
Nếu giọng nói thay đổi, có tần số 2790Hz (1000Hz cao hơn tần số trung tâm),
thì sẽ dời lui tới 790Hz (1009Hz thấp hơn tần số trung tâm). Kết quả, tín hiệu
đã được làm sai lệch, để nghe được tín hiệu ban đầu ở máy phát ta phải làm
công việc ngược lại như trên.

I.3 Lựa chọn phương pháp thi công:

Phương pháp số:
*Ưu điểm:.
- Lắp ráp đơn giản.
- Mạch gọn nhẹ.
- Không dùng mạch điều khiển Relay.
*Khuyết điểm:
- Do tần số lấy mẫu phải lớn hơn hai lần tần số âm thanh cao nhất
và tần số trung tâm khi đảo phổ bằng ¼ tần số lấy mẫu nên:
+ Nếu tần số lấy mẫu lớn hơn kéo theo tần số trung tâm lớn điều
này làm phổ sau khi đảo có biên trên loạt ra ngoài băng thông
thoại, kết quả là âm thanh sau khi giải điều chế bò mất thành phần
tần số thấp.
+ Nếu tần số lấy mẫu nhỏ thì tần số tín hiệu âm thanh cao nhất
phải nhỏ để không bò méo, nghóa là tần số âm thanh cao bò xén.
- IC CODEC rất hiếm trên thò trường và giá thành cao nên trong
luận án này ta kiểu thi công là tương tự.
Ở phương pháp tương tự ta dùng điều chế SSB