Thiết kế bộ bảo mật điện thoại

Thiết kế bộ bảo mật điện thoại

Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 1 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của nghành Điện Tử, sự ra đời của nhiều công nghệ mới được ứng dụng vào nghành Kỹ Thuật Viễn Thông đã giúp cho nghành Viễn Thông có sự tiến bộ đáng kể. Hệ thống thông tin liên lạc đã được nâng cao, sử dụng đa năng, hiệu quả và chính xác, nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu phục vụ đời sống con người. Nhưng một vấn đề được đặt ra cho việc thông tin liên lạc là việc bảo mật thông tin truyền đi Được sự giúp đỡ và hướng dẫn của bạn bè, thầy cô em đã tìm hiểu về vấn đề thông tin liên lạc trong điện thoại để từ đó tìm ra phương pháp bảøo mật thông tin. Đây là lý do để em thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ BỘ BẢO MẬT ĐIỆN THOẠI“ Do khả năng kiến thức còn hạn chế và khả năng thực tiễn chưa sâu nên tập luận văn không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, em mong sự góp ý chân thành cuả qúy Thầy Cô và bạn bè để đề tài ngày càng hoàn thiện hơn. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Sinh Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 2 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các Thầy Cô trong khoa Điện Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, đặc biệt là các Thầy Cô trong bộ môn Điện Tử đã truyền thụ những kiến quý báo cho em trong những năm học qua. Em xin chân thành cảm ơn Thầy Tạ Công Đức, giảng viên Trường Đại Học Kỹ Thuật TP. HCM đã hết lòng quan tâm giúp đỡ, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành tập luận văn này. Xin chân thành cảm ơn những người bạn, những người thân đã giúp đỡ và động viên trong quá trình làm luận văn. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Sinh Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 3 PHẦN A DẪN NHẬP Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 4 I . ĐẶT VẤN ĐỀ: Với xu thế hiện đại hóa và đònh hướng phát triển nền KH-KT nước nhà, chúng tôi những sinh viên ngành Điện – Điện Tử phải có nhiệm vụ hoàn thiện về mọi mặt, đặc biệt về kiến thức chuyên môn. Theo xu thế chung đó, sự phát triển của ngành Điện Tử đã cho ra đời nhiều công nghệ mới được áp dụng vào ngành Viễn Thông, đã giúp cho ngành Viễn Thông có sự tiến bộ đáng kể. Hệ thống thông tin liên lạc đã được nâng cao, sử dụng đa năng, hiệu qủa và nhanh chóng chính xác để đáp ứng nhu cầu đời sống con người. Trong qúa trình liên lạc thông tin thì một vấn đề quan trọng được đặt ra đó là việc thông tin truyền đi có được an toàn và giử kín hay không. Đây chính là nguyên nhân để người thực hiện đề tài thiết kế BỘ BẢO MẬT ĐIỆN THOẠI. II. GIỚI HẠN VẤN ĐỀ: Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hình thức truyền thông tin như: thư từ, phát thanh, truyền hình, báo chí, điện thoại, điện tín, fax, … Hệ thống thông tin bằng diện thoại là phương thức thông tin liện lạc tiện lợi, hữu hiệu nhất và sử dụng rộng rãi nhất. Cho nên, trong luận văn, người thực hiện đề tài chỉ chọn việc bảo mật thông tin giữa hai máy điện thoại Bảo mật điện thoại là cách thức bảo vệ cuộc đàm thoại giữa hai thuê bao, ngăn cản người nghe lén trên hệ thống mạng điện thoại công cộng. Mạch bảo mật điện thoại không thể phát hiện đường dây có an toàn hay không nhưng có tác dụng biến đổi tín hiệu thoại thành một tín hiệu khác hoàn toàn. Chỉ có thuê bao bò gọi với thiết bò khôi phục thích hợp mới nghe được. Như vậy an toàn thông tin trên đường dây điện thoại sẽ được bảo đảm . Vì thời gian thực hiện đề tài có 6 tuần nên người thực hiện đề tài chia đề tài làm các phần sau: PHẦN A : DẪN NHẬP PHẦN B : LÝ THUYẾT PHẦN C : THIẾT KẾ PHẦN D : MỤC LỤC –TÀI LIỆU THAM KHẢO –KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Thông qua việc thực hiện đề tài “THIẾT KẾ BỘ BẢO MẬT ĐIỆN THOẠI” đã giúp cho người thực hiện đề tài hiểu rõ một lónh vực mới về Viễn Thông, đó là nguyên lý và cách thức hoạt của tổng đài điện thoại để từ đó người thực hiện mới tìm ra phương pháp cho việc bảo mật trong điện thoại. Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 5 Cũng như củng cố và hiểu sâu hơn về kiến thức đã học như:  Các phương pháp điều chế – giải điều chế.  Các vấn đề về mạch dao động.  Các vấn đề về mạch lọc. IV. THỂ THỨC NGHIÊN CỨU: Việc thực hiện “BỘ BẢO MẬT ĐIỆN THOẠI” có 2 phương pháp:  Bảo mật kiểu tương tự.  Bảo mật kiểu số. IV.1 Bảo mật kiểu tương tự: * Ưu điểm: Mạch hoạt động hoàn toàn tự động. Sau khi thuê bao gác máy, mạch bảo mật luôn hoạt động ở chế độ bình thường sẵn sàng nhận cuộc gọi hay thực hiện cuộc gọi. * Khuyết điểm: - Thiết kế mạch phức tạp vì cần mạch Hybrid và mạch điều khiển. - Máy mắc song song có thể nghe được tín hiệu thoại nếu điều chỉnh sóng mang thích hợp. IV. Bảo mật kiểu 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 loại 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. Qua các ưu điểm và khuyết điểm của từng mạch bảo mật người thực hiện đề tài chọn BỘ BẢO MẬT ĐIỆN THOẠI KIỂU TƯƠNG TỰ. Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 6 PHẦN B LÝ THUYẾT Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 7 CHƯƠNG I : 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 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 8 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: I.2.2.1 Điều chế biên độ: BW B RF B D f Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 9 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: 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, …  e m  mmin  mmax  c + mmin  c - mmin  c - mmax  c + mmax  c  e AM Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 10 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. [...]... Văn Sinh Trang 11 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI II.1 Tổng đài điện thoại: II.1.1 Đònh nghóa: Tổng đài điện thoại là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối các cuộc liên lạc từ thiết bò đầu cuối chủ gọi (Calling side) đến thiết bò cuối (Called side) II.1.2 Cấu trúc mạng điện thoại: Các thành phần chính cuả mạng điện thoại chuyển mạch... động điều khiển có thể gồm có nghe xen vào các cuộc đàm thoại, hội nghò điện thoại Tổng đài điện tử cũng có thể được điều khiển bởi một máy điện toán nếu như tổng đài được thiết kế liên kết với máy điện toán Chính điều này giúp làm tăng khả năng khai thác và sử dụng hệ thống điện thoại lên rất nhiều SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 21 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức CHƯƠNG III : ĐIỀU BIẾN – GIẢI ĐIỀU... âm hiệu, kết nối thông thoại đều được thực hiện một cách tự động nhờ các mạch điều khiển bằng điện tử cùng với các bộ chuyển mạch bằng cơ khí So với tổng đài nhân công tổng đài cơ điện có những ưu điểm lớn: SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 15 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức -Thời gian kết nối nhanh hơn, chính xác hơn -Dung lượng tổng đài có thể tăng lên nhiều -Giảm nhẹ công việc của điện thoại viên... giang các cuộc gọi II.3 Máy điện thoại: Bất cứ máy điện thoại nào cũng phải hoàn thành các chức năng sau: -Báo hiệu cho người sử dụng điện thoại biết hệ thống tổng đài đã sẵn sàng hay chưa sẵn sàng tiếp cuộc gọi Chức năng này thể hiện ở chỗ phải báo hiệu cho người sử dụng điện thoại bằng âm hiệu mời quay số hay âm hiệu báo bận SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 16 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức -Phải... O Do đó, điện áp sẽ là : VoAoVdAo(V+-V-) (IV.1) Nếu V- 0 thì VoAoV+, lúc này điện áp ra đồng pha với điện. .. sát cuộc đàm thoại -Nếu một trong hai thuê bao gác máy, điện thoại viên nhận biết điều này và cắt thông thoại, báo cho thuê bao còn lại biết cuộc đàm thoại đã chấm dứt Tổng đài công nhân đầu tiên là tổng đài từ thạch công nhân Trong tổng đài này, các cuộc đàm thoại đều thiết lập bởi điện thoại viên tiếp dây bằng phích cắm hay khóa di chuyển Tại ngay tổng đài và thuê bao có một máy phát điện riêng để... -V0min H.IV.4 Đặc tuyến hàm truyền đạt của BKĐTT Điện áp ra V0 chỉ tỷ lệ với Vd trong dải điện áp Vomin  Vomax nào đó (hình.IV.4), dải điện áp này gọi là dãi biến đổi điện áp ra của bộ khuếch đại thuật toán Ngoài dải đó, điện áp ra không đổi và không phụ thuộc điện áp vào, tương đương với bộ khuếch đại làm việc ở trạng thái bão hòa Đối với điện áp một chiều và điện áp có tần số thấp thì A0 không phụ thuộc . bằng bộ bảo mật: Điện thoại A Bộ bảo mật Điện thoại B Bộ bảo mật TỔNG ĐÀI Bảo mật điện thoại. và khuyết điểm của từng mạch bảo mật người thực hiện đề tài chọn BỘ BẢO MẬT ĐIỆN THOẠI KIỂU TƯƠNG TỰ. Bảo mật điện thoại