Đang tải... (xem toàn văn)
I . ÑAËT VAÁN ÑEÀ: Vôùi xu theá hieän ñaïi hoùa vaø ñònh höôùng phaùt trieån neàn KH-KT nöôùc nhaø, chuùng toâi nhöõng sinh vieân ngaønh Ñieän – Ñieän Töû phaûi coù nhieäm vuï hoaøn thieän veà moïi maët, ñaëc bieät veà kieán thöùc chuyeân moân. Theo xu theá chung ñoù, söï phaùt trieån cuûa ngaønh Ñieän Töû ñaõ cho ra ñôøi nhieàu coâng ngheä môùi ñöôïc aùp duïng vaøo ngaønh Vieãn Thoâng, ñaõ giuùp cho ngaønh Vieãn Thoâng coù söï tieán boä ñaùng keå. Heä thoáng thoâng tin lieân laïc ñaõ ñöôïc naâng cao, söû duïng ña naêng, hieäu quûa vaø nhanh choùng chính xaùc ñeå ñaùp öùng nhu caàu ñôøi soáng con ngöôøi. Trong quùa trình lieân laïc thoâng tin thì moät vaán ñeà quan troïng ñöôïc ñaët ra ñoù laø vieäc thoâng tin truyeàn ñi coù ñöôïc an toaøn vaø giöû kín hay khoâng. Ñaây chính laø nguyeân nhaân ñeå ngöôøi thöïc hieän ñeà taøi thieát keá BOÄ BAÛO MAÄT ÑIEÄN THOAÏI. II. GIÔÙI HAÏN VAÁN ÑEÀ: Hieän nay treân theá giôùi coù raát nhieàu hình thöùc truyeàn thoâng tin nhö: thö töø, phaùt thanh, truyeàn hình, baùo chí, ñieän thoaïi, ñieän tín, fax, … Heä thoáng thoâng tin baèng dieän thoaïi laø phöông thöùc thoâng tin lieän laïc tieän lôïi, höõu hieäu nhaát vaø söû duïng roäng raõi nhaát. Cho neân, trong luaän vaên, ngöôøi thöïc hieän ñeà taøi chæ choïn vieäc baûo maät thoâng tin giöõa hai maùy ñieän thoaïi Baûo maät ñieän thoaïi laø caùch thöùc baûo veä cuoäc ñaøm thoaïi giöõa hai thueâ bao, ngaên caûn ngöôøi nghe leùn treân heä thoáng maïng ñieän thoaïi coâng coäng. Maïch baûo maät ñieän thoaïi khoâng theå phaùt hieän ñöôøng daây coù an toaøn hay khoâng nhöng coù taùc duïng bieán ñoåi tín hieäu thoaïi thaønh moät tín hieäu khaùc hoaøn toaøn. Chæ coù thueâ bao bò goïi vôùi thieát bò khoâi phuïc thích hôïp môùi nghe ñöôïc. Nhö vaäy an toaøn thoâng tin treân ñöôøng daây ñieän thoaïi seõ ñöôïc baûo ñaûm . Vì thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi coù 6 tuaàn neân ngöôøi thöïc hieän ñeà taøi chia ñeà taøi laøm caùc phaàn sau: PHAÀN A : DAÃN NHAÄP PHAÀN B : LYÙ THUYEÁT PHAÀN C : THIEÁT KEÁ PHAÀN D : MUÏC LUÏC –TAØI LIEÄU THAM KHAÛO –KEÁT LUAÄN HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN III. MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU: Thoâng qua vieäc thöïc hieän ñeà taøi “THIEÁT KEÁ BOÄ BAÛO MAÄT ÑIEÄN THOAÏI” ñaõ giuùp cho ngöôøi thöïc hieän ñeà taøi hieåu roõ moät lónh vöïc môùi veà Vieãn Thoâng, ñoù laø nguyeân lyù vaø caùch thöùc hoaït cuûa toång ñaøi ñieän thoaïi ñeå töø ñoù ngöôøi thöïc hieän môùi tìm ra phöông phaùp cho vieäc baûo maät trong ñieän thoaïi. Cuõng nhö cuûng coá vaø hieåu saâu hôn veà kieán thöùc ñaõ hoïc nhö: •Caùc phöông phaùp ñieàu cheá – giaûi ñieàu cheá. •Caùc vaán ñeà veà maïch dao ñoäng. •Caùc vaán ñeà veà maïch loïc. IV. THEÅ THÖÙC NGHIEÂN CÖÙU: Vieäc thöïc hieän “BOÄ BAÛO MAÄT ÑIEÄN THOAÏI” coù 2 phöông phaùp: •Baûo maät kieåu töông töï. •Baûo maät kieåu soá.
Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức 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 SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 1 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức 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 SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 2 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức PHẦN A DẪN NHẬP SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 3 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức 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. SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 4 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức 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. SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 5 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức PHẦN B LÝ THUYẾT SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 6 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức 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: SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 7 Điện thoại A Bộ bảo mật Điện thoại B Bộ bảo mật TỔNG ĐÀI Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức 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: SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 8 BW B RF B D f Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức Tín hiệu tin tức: e m = E m cosω m t Sóng cao tần được truyền đi trong không gian gọi là sóng mang e c = E c sinω c t Khi được điều chế biên độ thì: e AM = E c (1+mcosω m t)sinω c t Trong đó m = E m / E c :hệ số điều chế e AM = E c sinω c t + mE c /2.[sin(ω c +ω m )t] + mE c /2.[sin(ω c -ω m )t ] Sóng mang : E c sinω c t Sóng biên trên : (mE c /2)sin(ω c +ω m )t Sóng biên dưới : (mE c /2)sin(ω c -ω 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, … SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 9 ω e m ω mmin ω mmax ω c +ω mmin ω c -ω mmin ω c -ω mmax ω c +ω mmax ω c ω e AM Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức 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. SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 10 [...]... 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 22 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức CHƯƠNG III : ĐIỀU BIẾN – GIẢI ĐIỀU... trong luận án này ta kiểu thi công là tương tự Ở phương pháp tương tự ta dùng điều chế SSB SVTH : Nguyễn 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... 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 áp vào V+ vì vậy người ta gọi cửa (+) là cửa vào không đảo hoặc cửa vào thuận của bộ khuếch đại thuật toán Nếu V+=0 thì Vo=-AoV-, dấu trừ thể hiện điện áp ra... tổng đài cơ điện có một số nhược điểm sau: -Thiết bò cồng kềnh -Tốn nhiều năng lượng -Điều khiển kết nối phức tạp Các nhược điểm này càng thể hiện khi dung lượng khá lớn 2.Tổng đài điện tử: Trong các tổng đài điện tử,các bộ chuyển mạch gồm các linh kiện bán dẫn, vi mạch dùng với các relay, analog switch được điều bởi các mạch điện tử, vi mạch Trong tổng đài điện tử, các bộ chuyển mạch bằng bán dẫn thay... dụng, làm tăng khả năng khai thác và sử dụng tổng đài SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 20 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức • Nếu thuê bao không bận thì tổng đài sẽ cấp chuông cho thuê bao với điện áp AC tứ 70-110V; với tần số f = 16 - 25Hz và chu kỳ nhòp với 3s có và 4s không SVTH : Nguyễn Văn Sinh Trang 21 Bảo mật điện thoại GVHD Tạ Công Đức 4s 3s H II.8 Tín hiệu chuông 90VAC/25Hz • Khi thuê bao bò nhấc