Технічні засоби захисту інформації

           «Кипарис» запам'ятовує до 1024 подій - спроб нештатного використання телефонної лінії з прив'язкою до часу. Управління пристроєм здійснюється через персональний комп'ютер, що підключається до нього.

       Пристрій конструктивно виконаний на одній друкованій платі розміром 165х100мм, встановленый в пластмасовому корпусі з металевою передньою і задньою панелями. На передній панелі пристрою розташований вимикач і світлодіод, що забезпечує індикацію роботи генератора шуму. На задній панелі пристрою розташовані роз'єми для підключення електромережі, телефонної лінії, телефонного апарату, кабелю для зв'язку з комп'ютером (Rs-232), а також гніздо запобіжника.

          Технічні характеристики моделі:

• Максимальний споживаний струм пристрою від телефонної лінії, не більше 0,1 мА;
• Споживана потужність пристрою від джерела напруги змінного струму, не більше 2,1 Вт;
• Опір ізоляції, не менше 30 МОм ;
• Амплітуда високочастотного сигналу, не менше 10В;
• Амплітуда шумоподобного сигналу, не менше 10В;
• Послаблення сигналу фільтром НЧ в смузі 300-3000 Гц в режимі покладеної трубки, не менше 80 дБ;
• Маса пристрою, до 2,0 кг;
• Габаритні розміри пристрою, 200x160x60 мм.

          Знаючи про принципові недоліки, розробники намагаються компенсувати їх забезпеченням комплексного підходу до вирішення завдань захисту телефонних ліній. Для цього до складу приладу вводяться системи для виявлення несанкціонованих підключень; інколи такі системи нічим не поступаються найкращим аналізаторам телефонних ліній, причому користувач отримує це на додаток до основних захисних функцій. Найбільш «наворочені» прилади дозволяють вести боротьбу і з малогабаритною технікою перехоплення мовної інформації з приміщень у відрізках часу між переговорами.

          Отже, дані пристрої мають гарні характеристики захищеності лінії, мають високу надійність та довговічність, але більшість пристроїв громіздкі і мають високу ціну, що не дозволяє придбати нам такі пристрої. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА РОЗРОБКУ.

3.1. Найменування й область застосування

          Пристрій захисту телефонної лінії від несанкціонованого доступу призначений для захисту телефонної лінії від несанкціонованого доступу, тобто відключати телефонний апарат від лінії і підключати його тільки при виключному сигналі АТС або при підйомі телефонної трубки абонентом; блокувати роботу пристрою типу «телефонне вухо» і інших; забезпечувати кодовий доступ до телефонного апарату; захищати лінію від просочування мовної інформації в тому ж випадку при використанні методу                         «ВЧ-нав'язування».

3.2. Підстава для розробки

                Підставою для розробки служить завдання, видане кафедрою РТПС 15-го квітня 2010 року.

3.3. Мета і призначення розробки

          Метою розробки є створення електричної схеми та конструкції пристрою захисту телефонної лінії від несанкціонованого доступу, що забезпечує:

• захист телефонної лінії;
• захист лінії від просочування мовної інформації;
• блокування роботи пристроїв, які намагаються підключитися до телефонної лінії;
• повну конструктивну сумісність з іншими блоками ( габаритнi розмiри, вхiдний та вихiний з`єднувачi,корпус та iн.).

 
 

3.4. Джерела для розробки

        

 Джерелами для розробки є:

• ГОСТ 7153-85 - Аппараты телефонные общего применения. Общие технические условия.
• ГОСТ 19472-88 - Cистема автоматизированной телефонной связи общегосударственная.термины и определения.
• ОСТ 45.82-96– Сеть телефонная городская линии абонентские кабельные с металлическими жилами.
• ГОСТ 12.2.007.0-75- Вироби електротехнічні. Вимоги безпеки .
• ГОСТ 12.1.006-84 –Електромагнітні поля радіочастотні. Допустимі рівні на     рабочих місцях і вимоги до проведення контролю.
• К.Б.Круковский-Синевич, Ю.Л.Мазор.Практическое пособие по учебному конструированию РЭА,Киев,”Вища школа”,1992.
• Інформація про аналоги виробу: короткі технічні описи з рекламних проспектів, інформація, що отримана з мережі Інтернет.

 

3.5. Технічні вимоги

      

   Основні  електричнi i конструкторськi параметри та характеристики пристрою занесені в таблиці 3.1. 
 
 
 
 
 
 
 

Таблиця 3.1.

Параметри або характеристики виробу	Одиниця	Норма	Джерело	Примiтки
Діапазон  частот	Гц	300-3400	ОСТ 45.82-96
Максимальний  струм споживання від телефонної лінії, не більше	мА	0.1	ГОСТ 7153-85
Споживана потужність, не більше	Вт	12	ГОСТ 7153-85
Розміри, не більше	мм	100х60х40
Вага, не більше	кг	1

 

     Кліматична  категорія виконання пристрою за ГОСТ15150-69 (для районiв з помiрним клiматом зi середньорiчними екстремумами температури                    – 45..+ 40 ⁰С). Пристрій захисту телефонної лінії від несанкціонованого доступу належить до наземної  РЕА 1 групи.  

3.6. Вимоги до надійності 

     Середній наробіток на відмову, не менше 11000  годин. 

3.7. Склад виробу 

     Виріб містить: корпус; вузол прийому виклику посилки з АТС; вузол прийому імпульсів коду; вузол управління і підключення телефону до телефонної лінії; вузол живлення; вузол дешифраторів, вузол перемикачів коду.

4. РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ

            Розробка структурної схеми пристрою захисту телефонної лінії від несанкціонованого доступу полягає у тому, щоб обрати раціональну кількість вузлів та тип застосованих в них активних елементів, які б задовольнили вимогам технічного завдання при мінімальних затратах коштів на виготовлення, а також високому рівні якості та надійності роботи.

          Оскільки схема захисту повинна захищати телефонну лінію від несанкціонованого доступу до неї, то з технічної точки зору нам необхідно щоб система захисту мала наступні параметри:

• повинна відключати телефонний апарат від лінії і включати його лише при викличному сигналі АТС або підйомі телефонної трубки абонентом;
• блокувати роботу пристроїв типу «телефонне вухо» та інших;
• забезпечувати кодовий доступ до телефонного апарату;
• захищати лінію від просочування мовної інформації, у тому числі при використанні методу «ВЧ–нав’язування»;

      Система захисту з кодуванням лінії, яка здійснює заборону доступу абонента до лінії при незнанні коду. Код набирається на диску (клавіатурі) захищеного телефонного апарату, і може бути одно-, дво-, тризначним і так далі. Робота системи відбувається таким чином: при виклиці абонент знімає трубку (при цьому не відбувається заняття лінії, а абонент підключається до внутрішнього джерела живлення системи і набирає заздалегідь виставлений код, після чого відбувається підключення телефону до АТС, і далі, після здобуття сигналу відповіді станції, зв'язок здійснюється звичайним способом. Після закінчення зв'язку через 1...2 секунди пристрій знову переходить в режим охорони. Якщо код набраний невірно, система блокує на певний час не лише доступ до лінії, але і доступ до внутрішнього джерела живлення для повтору посилки коду. При вхідному зв'язку посилка виклику з АТС (120 В, 25 Гц) із затримкою - 0,5 сек переводить пристрій у відкритий стан, пропускаючи таким чином сигнали виклику на телефонний апарат. Після закінчення кожної посилки виклику, знову ж таки із затримкою - 0,5 сек, пристрій замикається, підключаючи таким чином в перервах телефон до внутрішнього джерела живлення. При знятті трубки абонентом він повинен знову набрати код допуску, і лише тоді телефон підключається до АТС безпосередньо, займаючи лінію для встановлення зв'язку. Перевагами такого способу захисту є простота встановлення блоку на АТС і простота кодування лінії. Недолік — необхідність набору коду вручну при кожному встановленні зв'язку, а також невелика кількість кодових комбінації, можливих при такому кодуванні. Окрім цього, якщо внутрішнє джерело живлення пристрою не незалежне (наприклад, живиться від самої АТС), то довжина охоронного шлейфу може коливатися в межах не більше 500...1500 метрів, оскільки інакше неможливо отримати достатню амплітуду імпульсів коду на приймальному пристрої системи захисту.

          На рис.4.1 показано структурну схему пристрою захисту телефонної лінії від несанкціонованого доступу.

Рис.4.1. Структурна схема пристрою захисту телефонної лінії від несанкціонованого доступу. 

          Шляхом реалізації пристрою є просте складання сигналів і набирання коду для приймання сигналу на тому ж рівні напруги.

          Структурну схему системи захисту від несанкціонованого доступу можемо описати нижче. До складу схеми входять:

     • дешифратор;

   • вузол прийому посилки виклику  з АТС;

   • вузол прийому імпульсів коди;

   • ключ підключення телефону до лінії з елементами управління;

   • джерело живлення схеми, 8 В;

   • вузол перемикачів коду;

   • вбудовані пастки.

          Принцип роботи схеми полягає в наступному. За наявності лічильників можна зробити вивід, що дана схема призначена для прийому і дешифрування 3 значного коду (999 варіантів). Лічильники працюють послідовно, при правильній першій цифрі лічильник фіксує свій стан, дозволяючи прийом другої цифри за рахунок появи низького рівня сигналу. Далі, при правильному наборі другої цифри, лічильник фіксує свій стан, дозволяючи рахунок наступній мікросхемі. І далі, якщо код прийнятий правильно повністю, на виході мікросхеми з'являється напруга логічної одиниці, яка закриває транзистор, відкриваючи таким чином мікросхему, і міст який підключає ТА до лінії.  У вихідному стані ключ мікросхеми закритий, і ТА підключений лише до джерела живлення . При знятті трубки телефону (у будь-якому режимі: вхідний або вихідний зв'язок) за допомогою дільника лічильник готується до прийому 1-ої цифри коду.  При вхідному зв'язку посилка виклику 25 Гц поступає для формування на вхідному вузлі сигналу посилок виклику з АТС ключа, пропускаючи змінну напругу виклику на ТА, але в перерві між дзвінками знову закриває ключ. Таким чином, знімаючи трубку ТА під час виклику в перерві між дзвінками, щоб телефон «схопив» лінію, необхідно набрати код. Кола пасток розраховані так, щоб виключити послідовний підбір коду.  Зміна коду виконується за допомогою перемикачів підключених до виходів відповідних лічильників. Зміну коду можна зробити за допомогою таблиці 4.1.

Таблиця 4.1.

Перша цифра		Друга цифра		Третя цифра
Номер виходу DD1	Код	Номер виходу DD2	Код	Номер виходу DD1	Код
2	1	2	1	2	1
4	2	4	2	4	2
7	3	7	3	7	3
10	4	10	4	10	4
1	5	1	5	1	5
5	6	5	6	5	6
6	7	6	7	6	7
9	8	9	8	9	8
11	9	11	9	11	9

 

     Підключення елементів пасток відбувається на будь-які вільні виходи лічильників. При неправильному наборі якої-небудь цифри коду відповідна мікросхема лічильника блокується, і повторний набір коду можливий після того, як трубка покладена на апарат і витримана пауза в 10...15 сек. Тривалість паузи визначається ємкістю. Дана схема розрахована на невелику довжину шлейфу (до 200 м), що охороняється, оскільки джерело живлення живиться від лінії (тобто розраховане на досить низький струм споживання).  Розмір плати 100х60 мм, підключення до лінії здійснюється трьома роз'ємами. Єдиною умовою є використання телефонів II, III груп складності зі споживанням від лінії не більше 50...80 мкА.  У режимі очікування виклику весь пристрій споживає не більше   50 мкА, а в режимі прийому виклику або обробки коду — до 150...200 мкА.

          Живлення відбувається від окремого внутрішнього джерела живлення на   8 В. Побудова пристрою по блочно-модульному принципу крім підвищення вихідної потужності збільшує його надійність, стійкість роботи, стабільність характеристик протягом строку експлуатації та дозволяє уніфікувати

елементну базу пристрою.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. ЕЛЕКТРИЧНИЙ РОЗРАХУНОК

5.1. Електричний розрахунок ключа підключення телефону до лінії . При розробці структурної схеми (п.4) був розроблений  ключ підключення телефону до телефонної лінії та були вказані основні переваги даної схеми (рис.5.1). Рис.5.1.Ключ підключення телефону до телефонної лінії.            В цій схемі, якщо код прийнятий правильно в цілому, на виході з'являється напруга логічної одиниці, яка подається на мікросхему DD4.4 і закриває транзистор, відкриваючи таким чином мікросхему IRFD210, і міст підключає ТА до лінії.  У вихідному стані ключ мікросхеми закритий, і ТА підключений лише до джерела живлення . При знятті трубки телефону (у будь-якому режимі: вхідний або вихідний зв'язок) за допомогою дільника лічильник готується до прийому 1-ої цифри коду.            При вхідному зв'язку посилка виклику 25 Гц подається для формування на вхідний вузол сигналу посилок виклику з АТС ключа, пропускаючи змінну напругу виклику на ТА, але в перерві між дзвінками знову закриває ключ. Таким чином, знімаючи трубку ТА під час виклику в перерві між дзвінками, щоб телефон «схопив» лінію, необхідно набрати код. В якості ключа використовуємо мікросхему IRFD210. Рис. 5.2. IRFD210.     D – стік     S – затвор     G – витік Напруга живлення, В. ................................................... 200; Номінальний струм, А .................................................. 0,6; Максимальна потужність, Вт ......................................... 1; В якості активного елементу використаємо біполярний транзистор KSA539. Його параметри: Напруга на стік – витік, Uсв0= 60 В; Напруга на стік - затвор Uсз0= 45 В; Напруга на стоці Uсе0 = 80 В; Максимальний струм стоку Іс мах = 200 мА; Максимальна потужність стоку Рс max= 400 мВт; Статистичний коефіцієнт передачі струму в схемі зі спільним емітером  h21е = 40-240; Визначимо струм витоку : Uвих ім. = 8 В; Uвз = 0.7 В; Iв = (Uвих ім. – Uвз) / R3 = ( 8 - 0.7 ) /R3 = 7.3 / R3 Визначимо струм стоку: Iс = U / R1 = 30 / 1.5*106 = 20 мкА Виберемо  Струм витоку : Iв = I / = 20 / 10 = 2 мкА Приймемо  Кнас = 10, тоді R3 = (Uвих ім. – Uвз) / Iв = 7.3 / 2 = 365 кОм 5.2. Розрахунок джерела живлення.        Джерело живлення пристрою розрахована на напругу постійного струму  30 В і 60 В. Основним джерелом електропостачання є телефона лінія. Наш пристрій живиться від телефонної ліній напругою 60 В частотою 25 Гц.   Вхідна  напруга Uвх = 30 В; Джерело живлення розраховане на напругу 8 В,  Uс = 8 В; Iст = (Uвх – Uст) / R6 = (30 – 8)/130 = 22/130 = 0.17 мА Використовуемо  такі елементі:          Випрямлячі будуємо на діоді КД102А: Максимальна зворотня напруга, В. ..................................... 250 Максимальний  струм, А. ...................................................... 0,1 Зворотній струм при Рмах, Iзв мкА ........................................ 0,01 Для зменшення  пульсацій випрямленої напруги  передбачений конденсатор    К50-18 ємністю 2200 мкФ з допустимою напругою 10 В. Для стабілізації напруги передбачений стабілізатор Д814А1: Напруга стабілізації при Іст = 5 мА, В………………………….7 – 8,5 Постійна  пряма напруга при Іпр = 50 мА, не більше, В……….1 Постійний зворотній ток при Uзв = 1 В, не більше, мкА……..0,1    Диференційна  провідність при Іст = 5 мА,не більше, Ом…….6 Мінімальний струм стабілізації, мА…………………………….3 Максимальний  струм стабілізації, мА………………………….40 Постійний прямий струм, мА…………………………………...100             Потужність  розсіювання, мВт .................................................. 340