Научный руководитель – , д. т.н., профессор
Рязанская государственная радиотехническая академия
Применение алгоритма Хургина-Яковлева
в системах речевой подписи
и скремблирования
Рассмотрено применение алгоритма Хургина-Яковлева в системах речевой подписи и скремблирования. Показана эффективность и криптостойкость полученных алгоритмов по сравнению с ранее известными.
В современных сетях связи защите речевой информации конфиденциального характера уделяется все большее внимание. Устройства защиты речевой информации, такие как скремблеры и маскираторы, резко уменьшают возможности незаконно прослушивающих устройств. Они позволяют пользоваться каналами передачи информации не обращая внимания на фактор несанкционированного доступа, со стороны злоумышленника, а устройства речевой подписи также обеспечивают достоверность принятой информации.
В связи с развитием в последние годы средств вычислительной техники существующие системы защиты речевой информации не удовлетворяют требованиям криптостойкости. Кроме того, существующие алгоритмы маскирования, скремблирования и речевой подписи уменьшают динамический диапазон передаваемого речевого сигнала, что негативно сказывается на качестве восстановленной речи. Для устранения этих недостатков предложено в устройствах речевой подписи и скремблирования применять алгоритм Хургина-Яковлева.
Алгоритм Хургина-Яковлева позволяет упростить реализацию синтезирующих фильтров с конечными импульсными характеристиками, обеспечивая уменьшение средней квадратической ошибки восстановления сигнала по сравнению с синтезирующим фильтром, построенным на основе теоремы Котельникова, на 40-60 % при равных порядках фильтров. Кроме того, применение данного алгоритма обеспечивает дополнительную помехоустойчивость восстановленного речевого сигнала по сравнению с алгоритмом на основе теоремы Котельникова на 1,2-1,5 дБ.
Рассмотрено применение алгоритма Хургина-Яковлева в алгоритмах речевой подписи. Показано что, при использовании алгоритма Хургина-Яковлева для отсчетов сигнала и производной возможен переход от двух одномерных функций представляющих собой функции прореженного сигнала A(n) и прореженной производной A`(n) к матрице, представляющей собой зависимость номера отсчета в блоке от амплитуды соответствующего прореженного сигнала (или его спектра) и его прореженной производной (или ее спектром) 
.
Использование данной матрицы в системах речевой подписи позволяет перейти к новому представлению, позволяющему сократить избыточность, повысить степень маскирования и идентификации за счет использования динамических признаков.
Рассмотрена возможность применения алгоритма Хургина-Яковлева в речевых скремблерах при перемешивании групп отсчетов сигнала и задержанных отсчетов производной. Показано, что, наименьшая разборчивость маскированного сигнала, а соответственно и наибольшая степень маскирования достигается при количестве отсчетов в группе 4 при отсутствии задержки и при 4-8 в группе при задержке в 10 блоков отсчетов.
Изменение таких параметров как количество отсчетов сигнала или производной в группе в пределах от 4 до 8 и величина задержки блоков отсчетов производной до 10, существенно не влияет на остаточную разборчивость восстановленного маскированного сигнала. Аналогичное свойство имеет место и в алгоритме маскирования в спектральной области.
Показана возможность построения на основе данного алгоритма скремблера РС, в котором рассмотренные параметры изменяются по определенному, известному на приемной стороне закону. Это позволило значительно увеличить криптостойкость рассматриваемого алгоритма не повышая остаточную разборчивость маскированного РС.
