Введение
1. Криптосистемы 6
1.2. Асимметричные методы шифрования 6
1.3. Симметричные методы шифрования 7
1.4. Проблема распространения ключей шифрования 8
1.5. Система генерации секретных ключей шифрования 9
1.5.1. Многолучевой радиоканал 9
1.5.2. Методика генерации ключевой последовательности 11
ГЛАВА II. ПРОГРАММНО-ОПРЕДЕЛЯЕМАЯ РАДИОСИСТЕМА (ПОР) 13
2.1. Архитектура ПОР 14
2.1.1. Принцип работы ПОР 14
2.1.2. Разновидности ПОР 15
2.1.3. Применяемые схемы 17
2.1.4. Преимущества ПОР 18
2.1.5. Обзор современных ПОР 20
2.2. Программный инструментарий GNU radio 25
2.3. Приемники и передатчики радиосигналов 27
2.4. Квадратурные сигналы 31
ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ
ПЕРЕДАЮЩИХ И ПРИНИМАЮЩИХ УСТРОЙСТВ 36
3.1. Конфигурация USRP B210 в качестве передатчика зондирующих
сигналов 37
3.2. Конфигурация RTL-SDRR820T в качестве приемника зондирующих
сигналов 38
3.3. Проведение экспериментов для измерения мощности сигналов 39
3.3.1. План экспериментов 39
3.3.2. Исследование мощности многолучевого сигнала 42
3.3.3. Автокорреляционная функция 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
С каждым годом компьютерная информация играет все более важную роль в нашей жизни, и все большую актуальность приобретают проблемы ее защиты. Информации угрожает множество самых разнообразных опасностей, начиная от сугубо технических неполадок и заканчивая действиями злоумышленников. Вопросы защиты информации рассматриваются как одни из приоритетных в государственных структурах, коммерческих фирмах и в научных учреждениях. Умышленные искажения информации, как и неправомерный доступ к ней, носят обычно корыстный характер и могут ставить под угрозу финансовое положение, конкурентоспособность различных организаций и даже национальную безопасность государств, поэтому защита информации в наше время играет очень важную роль.Для того чтобы был возможен обмен конфиденциальной информацией между двумя абонентами информационной системы, ключ должен быть сгенерирован одним из них, а затем каким-то образом опять же в конфиденциальном порядке передан другому. Т.е. в общем случае для передачи ключа опять же требуется использование какой-то криптосистемы [1].
Криптографические методы защиты информации - это специальные методы шифрования, кодирования или иного преобразования информации, в результате которого ее содержание становится недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования. Криптографический метод защиты, безусловно, самый надежный, так как охраняется непосредственно сама информация, а не доступ к ней (например, зашифрованный файл нельзя прочесть даже в случае кражи носителя). Данный метод защиты реализуется в виде программ или пакетов программ.
Информация считается защищенной, если время на взлом её защиты превосходит время актуальности информации. Отсюда основной способ защиты информации от умышленных воздействий и принцип работы
криптографических систем - шифрование с помощью ключей. Но возникает проблема генерации и распределение ключей шифрования. Особо острой проблемой является безопасное распределение ключей шифрования между абонентами криптосистемы. Также все ключи должны быть равновероятны, формироваться с помощью генератора случайных чисел и постоянно обновляться [1].
В обычной городской среде радиосигнал, передаваемый от неподвижного источника к мобильному приемнику, претерпевает изменения, как по амплитуде, так и по фазе. Эти изменения обусловлены многолучевым распространением радиоволн. Копии передаваемого сигнала могут затухать по мощности, задерживаться по времени, сдвигаться по фазе и/или частоте по сравнению с прямой волной. В узкополосных каналах воздействие многолучевости приводит к тому, что принимаемый сигнал изменяется по амплитуде.
На кафедре радиофизики, была создана система генерации ключей шифрования, основанная на использовании случайности траектории
распространения радиоволн в многолучевой среде. На обоих концах радиолинии, во встречном режиме, одновременно проводятся измерения фазы немодулированного (зондирующего) сигнала. Вследствие взаимности многолучевого радиоканала на основе этих измерений можно сформировать два идентичных ключа симметричного шифрования [2]. Принцип действия системы основан на использовании случайности траектории распространения радиоволн в многолучевой среде. Фаза принимаемого сигнала в такой среде будет также случайной величиной. Взаимность прямого и обратного распространения радиоволн позволяют считать одинаковыми значения фазы сигналов, регистрируемых на обоих концах радиоканала. В результате последовательности измерений случайной фазы многолучевого сигнала на двух концах радиолинии накапливают два совпадающих набора случайных чисел. Последнее позволяет сформировать два экземпляра ключа симметричного шифрования [2]. Но для разработки системы, которая измеряет фазу сигнала, нужно обеспечить устройство высокоточной синхронизацией. Создав аналог сигнала где измеряется не фазы а мощность сигналов и сгенерировав из них ключи шифрования, можно упростить устройство системы генерации ключей и внедрить данную систему в точки доступа wi-fi, к ключам автомобильной сигнализации и т.д., благодаря этому, устройство будет компактным и простым. Для того что бы создать такую систему, для начала нужно создать программное обеспечение для приемника и передатчика, попробовать осуществить зондирующий канал и провести эксперимент по измерению мощности сигналов.
Цель выпускной квалификационной работы:
Разработать блок приема и передачи зондирующих радиосигналов на основе программно-определяемых радиосистем (ПОР).
1. Изучены современные технологии программно-определяемых радиосистем (ПОР) и программы GNU radio . Проведен обзор и сравнение архитектур программируемых приемопередатчиков. Более детально изучен приемопередатчик USRP B210 и RTL-SDRR820T.
2. Было создано программное обеспечение для конфигурации ПОР в качестве приемника и передатчика зондирующих сигналов.
3. Были проведены эксперименты по измерению мощности сигнала, которые показали, что в пределах 14 этажа Института физики уровень принимаемого сигнала не опускался ниже - 80 dBm, т.е. сигнал не исчезал. В ходе наших измерений, была получена выборка некоррелированных между собой отсчетов, воспользовавшись которыми, можно получить ключи симметричного шифрования, и в будущем, на основе измерения мощностей сигналов, можно создать целую систему по генерации ключей.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
