Andijon davlar universiteti fizika- matematika fakulteti axborot texnologiyalari kafedrasi

Tarmoqda ma’lumot uzatish uchun modulyatsiya usullari

GSM standartida GMSK modulyatsiyalanishi W _ 0.3 normalizatsiyalangan bandining qiymati bilan qo'llaniladi, bu erda B _ - minus 3 dB bo'lgan filtr tarmoqli kengligi, T - raqamli xabarning bittadan ortiq davomiyligi.
Bugungi kunda GSM eng keng tarqalgan aloqa standarti hisoblanadi. GSM Assotsiatsiyasi (GSMA) ma'lumotlariga ko'ra, ushbu standart global mobil bozorining 82 foizini tashkil qiladi, jahon aholisining 29 foizi global GSM texnologiyasidan foydalanadi. Hozirgi kunda GSMA 210 dan ortiq mamlakat va hududlarda operatorlarni o'z ichiga oladi. Dastlab, GSM standarti yaratilgan tahlil guruhi nomi bilan Groupe Spécial Mobile bo'ldi. U "Mobil aloqa" Global tizimi (Mobil aloqa uchun global tizim) deb nomlanmoqda, ammo "Aloqa" so'zi qisqartirishga kiritilmagan. GSM taraqqiyoti 1982 yilda 26 Yevropa milliy telefon kompaniyalari guruhi bilan boshlangan. Evropa pochta va telekommunikatsiya boshqarmalari (CEPT) konferensiyasi barcha Yevropa davlatlari uchun bitta 900 MGts uyali aloqa tizimini yaratishga intildi.
GSM yutuqlari "Yevropa sanoati sohasida hamkorlikni global bozorda qanday qilib amalga oshirish mumkinligi to'g'risida eng ishonchli namoyishlardan biri" bo'ldi. 1989 yilda Evropa Telekommunikatsiyalar Standartlari Instituti (ETSI) GSMni yanada rivojlantirish uchun javobgarlikni o'z zimmasiga oldi. 1990 yilda birinchi tavsiyalar e'lon qilindi. Ta'rif 1991 yilda chop etilgan. 1991-yil o'rtalarida Evropa mamlakatlarida tijorat maqsadlarida GSM tarmoqlari ishga tushirildi, GSM muntazam uyali aloqadan ancha keyin ishlab chiqilgan va ko'p jihatdan yaxshi loyihalashtirilgan. Shimoliy Amerika ekvivalenti, PCS, TDMA va CDMA raqamli texnologiyalarni o'z ichiga olgan holda, uning ildizlaridan standartlarni oshirdi, ammo CDMA uchun, albatta, xizmat ko'rsatishning salohiyati hech qachon tasdiqlanmadi.
1.2.1 GSM texnologiyasida ruxsatsiz kirishdan himoya qilish mexanizmlari
GSM texnologiyasi quyidagi xavfsizlik mexanizmlarini belgilaydi;
autentifikatsiya qilish;
ma'lumotlar maxfiyligi;
abonentning maxfiyligi;
abonentlarni ulash yo'nalishining maxfiyligi;
nC1.K VIC va MSC o'rtasidagi xabar almashinuvida maxfiylik;
abonent identifikatorini himoyalash;
gPRS ma'lumotlar tarmog'ida ruxsatsiz kirishdan himoya qilish.
Nazorat signallarini va foydalanuvchi ma'lumotlarini muhofaza qilish faqat havodan amalga oshiriladi. Simli chatlarda ma'lumot shifrlanmasdan uzatiladi.
1.2.2 Autentifikatsiya qilish mexanizmlari
Aloqa tizimi resurslaridan ruxsatsiz foydalanishni istisno qilish uchun autentifikatsiya qilish mexanizmlari joriy etilgan va aniqlangan - abonent identifikatorini tekshirish.
Aloqa tizimidan foydalanish vaqtida har bir mobil aloqa abonenti (abonent stantsiyasi) o'z ichiga quyidagi standart abonent identifikatorini (SIM-karta) oladi:
xalqaro mobil abonent identifikatsiya raqami (RIMI);
shaxsiy autentifikatsiya kaliti (Ki);
autentifikatsiya algoritmi (A3).
Abonent stantsiyasi va tarmoq o'rtasida o'zaro ma'lumotlar almashinuvi natijasida SIM-kartaga kiritilgan ma'lumotlar yordamida to'liq autentifikatsiya aylanish jarayoni amalga oshiriladi va abonentga tarmoqqa ulanish imkoniyati beriladi. Abonentning autentifikatsiyasi shakl. 2.1.
Tarmoq kommutatsiya markazi tarmoq tomonidan hisoblangan SRES javob qiymatini hisoblovchi abonent stantsiyasiga tasodifiy RAND raqamini yuboradi. Har ikkala qiymat ham mos bo'lsa, karnay xabarlarni yuborishi mumkin. Aks holda, ulanish uzilib qoladi va AC belgisi tanib olinmaganligini ko'rsatishi kerak.
Tizimning to'g'ridan-to'g'ri hujumlarga qarshi chidamliligini oshirish uchun SRES SIM-karta ichida hisoblab chiqiladi. Yashirin bo'lmagan ma'lumotlar (Ki kabi) SIM modulida ishlamaydi.
Shakl 2.1 - Abonentning haqiqiyligini tekshirish
1.2.3 Abonentning maxfiyligini ta'minlash
Radio kanal orqali uzatiladigan xabarlarni blokirovkalash orqali abonent identifikatsiyasini (identifikatsiyalashni) istisno qilish uchun aloqa tizimining har bir abonentiga "vaqtinchalik guvohnoma" - vaqtinchalik xalqaro foydalanuvchi identifikatsiya raqami (TMSI - Vaqtinchalik mobil obuna identifikatori) tayinlanadi, u faqat joyning ichida joylashgan LA). Boshqa joylashuv zonasida yangi TMSI beriladi. Agar abonentga hali vaqtinchalik raqam berilmagan bo'lsa (masalan, ma'ruzachi birinchi marta yoqilgan bo'lsa), identifikatsiyalash xalqaro identifikatsiya raqami (TMSI) orqali amalga oshiriladi. Tasdiqlash amaliyoti va shifrlash rejimining boshlanishidan so'ng, vaqtinchalik TMSI identifikatsiya raqami AXga faqat shifrlangan shaklda uzatiladi. Ushbu TMSI tizimi keyingi barcha kirish uchun ishlatiladi. Agar ma'ruzachi yangi joyga kirsa, uning TMSI TMSI abonentga tayinlangan hudud identifikatsiya raqami (LAI) bilan birga uzatilishi kerak.
1.3 Bluetooth simsiz texnologiyasi
Bluetooth texnologiyasi X-X asrning Daniya kralı Xarald II Blatan sharafiga nom oldi. Daniyacha "Blatan" - Moviy Tish, inglizcha versiyada - Bluetooth-dan tarjima qilingan. Bu shoh knyazlar-vassallar bilan birgalikda tilni topish qobiliyatlari bilan mashhur bo'lgan va o'z vaqtida Daniya va Norvegiyani birlashtirgan. 1000 yil o'tib, Shvetsiya shirkati Ericssonning nomi Bluetooth texnologiyasini ishga tushirgan yangi texnologiya nomini oldi. Bluetooth_ - ichki Bluetooth mikrochipiga ega bo'lgan har qanday qurilma bilan ulanish imkonini beruvchi simsiz ma'lumotlar uzatish texnologiyasi. Eng faol texnologiya har qanday tashqi qurilmalarni mobil telefonlarga ulash uchun ishlatiladi: simsiz telefon aloqasi eshitishlari, simsiz modemlar, sun'iy yo'ldosh navigatsion aluvchilar va aslida shaxsiy kompyuterga ulanish.
Bluetooth bir nechta (eng ko'pi bilan yetti) Bluetooth qurilmasi bilan bog'lanishi mumkin: bir kishi boshqa qurilmalar esa kutish rejimida ishlaydi. Bluetooth-da ishlatiladigan radio to'lqinlar devor va metall bo'lmagan to'siqlardan o'tishi va qurilmaning texnik xususiyatlariga qarab 10 metrdan 100 metrgacha bo'lgan Bluetooth qurilmalariga ulanishi mumkin. 1.1 klass 1 ning spetsifikatsiyasi uchun intervalni 100 metrgacha, 2-sinf uchun (mobil telefonlarda ishlatiladi) 10 dan 10 mgacha bo'lgan masofa uchun Bluetooth butun dunyo bo'ylab litsenziyalanmagan va yagona chastotali sanoat, ilmiy va tibbiy maqsadlarda foydalanadi ISM 2.45 Gigagertsli Bluetooth-ni ishlatish uchun chegaralar mavjud emas. Bluetooth qurilmalarining turli ishlab chiqaruvchilarning mos kelmasligi muammosi, chunki texnologiya standartlashtirilgan. Shunday qilib, Bluetooth-ning tarqalishiga hech qanday to'siq yo'q.
Har bir Bluetooth_ qurilmasining o'ziga xos manzili va nomi bor, shuning uchun ro'yxatga olish amaliyoti tugagandan so'ng u faqat ro'yxatdan o'tgan telefonga ulanadi. O'rnatish uchun minigarniturani zaryad qilish, har ikkala qurilmani (telefon va eshitish vositasini) yoqish va ularni bir-biriga yaqinlashtirish kerak.
Garniturani qidirish jarayoni boshlanganidan so'ng, telefon o'z xususiyatlarini namoyish etadi va parol so'raladi (siz odatda 0000 parolini kiritishingiz kerak). Kirish boshlanganidan so'ng, sizning telefoningiz uchun minigarnitura ro'yxatga olingan hisoblanadi. Biroq, Bluetoothning barcha afzalliklari bilan, u 3 katta kamchiliklarga ega: past, past (bir xil Wi-Fi bilan solishtirganda) va juda kichik va juda ko'p "xato". Agar dastlabki ikkita kamchiliklar toqat qilinsa yoki jang qilinsa, unda kamchiliklar soni har kimni, hatto yuqori texnologiyalardan uzoq bo'lgan odamni hayratga soladi.
Bluetooth-radio emissiyasi turli xil texnik vositalarga ta'sir qilishi mumkin, shuning uchun shifoxonalarda va eshitish apparatlari va yurak stimulyatorlari ishlatiladigan joylarda uni o'chirib qo'yish kerak.
1.3.1 Bluetooth xususiyatlari
Qurilmalar versiyalari 1.0 (1998) va 1.0B turli ishlab chiqaruvchilarning mahsulotlari o'rtasida mos kelmasligi bor edi. 1.0 va 1.0B da ulanish o'rnatilishi bosqichida qurilma manzillarini o'tkazish (BD_ADDR) majburiy bo'lgan. Bu protokoli darajasida ulanishning noma'lumligini amalga oshirish imkoniyatini qo'ldan bermadi va bu xususiyatning asosiy kamchiliklari bo'ldi.
Bluetooth 1.1-da 1.0B-da topilgan ko'plab xatoliklar, shifrlanmagan kanallar uchun qo'shimcha yordam, olingan signalning (RSSI) quvvat darajasining ko'rsatkichi qayd etildi. 1.2 versiyasida sozlash tartibidagi intervalgacha chastotalar yordamida elektromagnit shovqinlarga (interferentsiyaga) nisbatan chidamli bo'lgan adaptiv chastotalarni sozlash (AFH) texnologiyasi qo'shildi. Bundan tashqari, uzatish tezligi oshdi va buzilgan paketlarni takrorlash orqali ovoz uzatish sifatini yaxshilagan eSCO texnologiyasi qo'shildi. HCI uch simli UART interfeysini qo'llab-quvvatladi.
Katta takomillashtirish quyidagilarni o'z ichiga oladi:
tez ulanish va aniqlash;
radiatsion shovqinlarga qarshilikni kuchaytiradigan adaptiv chastotalar tarqaladigan spektr (AFH);
1,1 dan yuqori, 721 kbit / s gacha ma'lumotlar uzatish tezligi;
ovoz akışında ovoz uzatish sifatini yaxshilaydigan, zarar etkazilgan paketlarni qayta yuborishga ruxsat beruvchi va agar kerak bo'lsa, parallel ma'lumotlarni uzatish uchun yaxshi qo'llab-quvvatlash uchun ovoz uzilishini oshirishi mumkin bo'lgan Kengaytirilgan Sinxron aloqa (eSCO).
Bluetooth versiya 2.0 10 noyabr 2004 yilda chop etildi. Oldingi versiyalar 1.x bilan orqaga qarab mos keladi. Asosiy yangiliklar EDR (Enhanced Data Rate) ma'lumot uzatishni tezlashtirish uchun qo'llab-quvvatlandi. Nominal EDR darajasi taxminan 3 Mbit / s ni tashkil qiladi, biroq amalda bu ma'lumotlar uzatish tezligini atigi 2,1 Mbit / s gacha oshirdi. Ma'lumotni uzatish uchun turli radiotexnologiyalar yordamida qo'shimcha ishlashga erishiladi. Standart (yoki asosiy) ma'lumotlar uzatish tezligi 1 Mbit / s gacha bo'lgan uzatish tezligida radio signalining chastota almashinuvi (GFSK) modulyatsiyasi bilan Gauss kodlashni qo'llaydi. EDR ikkita variant, p / 4-DQPSK va 8DPSK bilan GFSK va PSK modulatsiyasining kombinatsiyasidan foydalanadi. Ularning navbati 2 va 3 Mbit / s ni tashkil etadi. Bluetooth SIG spetsifikatsiyani "Bluetooth 2.0 + EDR texnologiyasi" deb e'lon qildi, bu EDR ixtiyoriy xususiyatdir. EDRga qo'shimcha ravishda, 2.0 spetsifikatsiyasiga oid boshqa kichik o'zgarishlar ham mavjud va mahsulotlar yuqori ma'lumotlar uzatish tezligini qo'llab-quvvatlamasdan, Bluetooth 2.0 texnologiyasiga mos kelishi mumkin. Kamida bitta tijoriy qurilma, HTC TyTNPocket PC, texnik xususiyatlarida "EDR holda Bluetooth 2.0" dan foydalanadi. 2.0 + EDR spetsifikatsiyasiga ko'ra EDR quyidagi foydalarni beradi:
ayrim hollarda uzatish tezligini 3 barobarga (2.1 Mbit / s) oshirish;
qo'shimcha tarmoqli kengligi tufayli bir nechta simultane aloqalarni murakkabligini kamaytirish;
tushgan yuk tufayli kam energiya iste'moli.
Bluetooth 3.0 + HS spetsifikatsiyasi 2009 yil 21 aprel kuni Bluetooth SIG tomonidan qabul qilindi. 24 Mbit / s gacha teorik ma'lumotlarni uzatish tezligini qo'llab-quvvatlaydi. Uning asosiy xususiyati - AMP (Asymmetric Multiprocessing Processing) (muqobil MAC / PHY) qo'shilishi, 802.11ga yuqori tezlikli xabar sifatida qo'shilishi. AMP: 802.11 va UWB uchun ikkita texnologiya taqdim etildi, lekin UWB spetsifikatsiyada emas.
Yangi spetsifikatsiyani qo'llab-quvvatlovchi modullar ikkita radio tizimini birlashtiradi: birinchisi 3 Mbps (Bluetooth 2.0 uchun standart) ma'lumotlarni uzatish imkonini beradi va kam quvvat iste'moliga ega; ikkinchisi standart 802.11 bilan mos keladi va ma'lumotlarni 24 Mbit / s gacha (Wi-Fi tarmoqlari tezligiga o'xshash) o'tkazish imkonini beradi. Ma'lumotni uzatish uchun radiotexnikani tanlash, uzatiladigan faylning hajmiga bog'liq. Kichik fayllar asta-kanal orqali uzatiladi va katta tezlikda yuqori kanallar orqali uzatiladi. Bluetooth 3.0 qo'shimcha 802.11 standarti (qo'shimcha) bo'lmasdan, ya'ni 802.11b / g yoki 802.11n kabi Wi-Fi spetsifikatsiyalariga mos kelmaydi.
Bluetooth-4.0 tarmoqli kengligi Bluetooth 3.0 darajasida 24 Mbit / s gacha saqlanib qoldi, biroq bu masofa 100 metrgacha oshdi.
Shu bilan birga, energiya iste'moli pasayishi kuzatildi, bu texnologiya batareyalardan ishlaydigan qurilmalarda foydalanishga imkon beradi. Rivojlanish, shuningdek, AES-128 shifrlashni qo'llab-quvvatlaydi va hatto kam javob vaqtlarini beradi, xavfsizlikni oshiradi va foydalanuvchilar uchun qulayroq bo'ladi.
1.3.2 Bluetooth ulanishini ishga tushirish
Bluetooth-ga tegishli ishga tushirish jarayoni aloqa o'rnatish jarayoni deb ataladi. Uni uch bosqichga bo'lish mumkin:
kinetik kalit ishlab chiqarish;
aloqa kalitini ishlab chiqarish (u kalit so'z deb ataladi va Kab deb ataladi);
autentifikatsiya.
Dastlabki ikki nuqta paring amaliyoti deb ataladi. Paring (PAIRING) - yoki juftlashtirish - ikkita (yoki undan ko'p) qurilmaning aloqa jarayoni bilan aloqa qilishda undan foydalanadigan yagona maxfiy qiymatni yaratish uchun. Rasmiy hujjatlarning Bluetooth tarjimalarida ba'zi tarjimalarida "juftlik moslamasi" atamasi ham uchraydi. Har ikki tomonning juftlashtirish jarayonini boshlashdan oldin siz PIN kodini kiritishingiz kerak. Oddiy holat: ikki kishi o'z telefonlarini ulashmoqchi va oldindan PIN-kodga rozi bo'lishadi. Bundan tashqari, ulanish moslamalari A va B sifatida belgilanadi, bundan tashqari, moslama qurilmalardan biriga ulashda master (master), ikkinchisi esa qul bo'ladi. Biz A qurilmasini asosiy deb hisoblaymiz va qul sifatida B * ni ko'rib chiqamiz. PIN kodlari kiritilgandan so'ng, bir KINIT kalitini yaratish darhol boshlanadi.
Kinetik quyidagi qiymatlar bilan ishlaydigan E22 algoritmidan iborat:
BD_ADDR _ BT qurilmasining yagona manzili. 48 bit (PC tarmoq kartasining MAC manzili bilan o'xshash);
PIN kodi va uning uzunligi;
IN_RAND. Tasodifiy 128 bitli qiymat.
E22 algoritmining chiqishi natijasida biz 128-bitlik Kinit degan so'zni olamiz. IN_RAND raqam A qurilmasi sof shaklda yuboriladi. Agar PIN bu qurilmada o'zgarmas bo'lsa, unda Kinitni tashkil etganda boshqa qurilmada olingan BD_ADDR ishlatiladi. Ikkala qurilmada ham o'zgaruvchan PIN-kodlar mavjud bo'lsa, qul qurilmasining BD_ADDR (B) _ manzili ishlatiladi. Birinchi turdagi qadam o'tib ketadi. Keyinchalik Kab ning yaratilishi. Forma qilingandan so'ng, Kinit ishlatishdan chetda qoladi.
Kab aloqa kalitini yaratish uchun qurilmalar tasodifiy ravishda 128 bitli LK_RAND (A) va LK_RAND (B) so'zlarini almashtiradilar. Bunga Kinit boshlash tugmachasi bilan bitdan XOR qo'shiladi. Va yana natijada olingan qiymatni almashtirish. Keyin kalit E21 algoritmidan foydalanib hisoblab chiqiladi, buning uchun quyidagi qiymatlar kerak:
128-bit LK_RAND (har bir qurilma o'zidan va qabul qilingan qiymatini boshqa qurilmadan saqlaydi). E21 algoritmi shakl 4da keltirilgan. 3.1.
Ushbu bosqichda juftlashtirish yakunlanadi va ishga tushirishning oxirgi bosqichi boshlanadi Bluetooth _ O'zaro autentifikatsiya yoki o'zaro autentifikatsiya. Bu talab-javob sxemasiga asoslanadi. Qurilmalardan biri tasdiqlovchiga aylanadi, AU_RAND (A) tasodifiy o'zgaruvchisi hosil qiladi va uni boshlovchi (da'vogar asl hujjatda) deb atalgan qo'shni qurilmaga (ochiq matnda) yuboradi.
E21 algoritmidan foydalanib kalitlarni hisoblash
Tashuvchi ushbu "so'z" ni qabul qilgandan so'ng SRES qiymatini E1 algoritmi bilan hisoblash boshlanadi va tekshiruvchiga yuboriladi. Qo'shni qurilma xuddi shunday hisoblarni amalga oshiradi va tashuvchining javobini tekshiradi. Agar SRES mos keladigan bo'lsa, unda hamma narsa yaxshi va hozirda qurilmalar rollarni o'zgartiradi, shuning uchun jarayon yana takrorlanadi E1 algoritmi Fig. 3.2 va shunday qadriyatlar bilan ishlaydi:
tasodifiy yaratilgan AU_RAND;
o'zingizning BD_ADDR.