بروتوكول قابلية التشغيل البيني للاتصالات الآمنة

بروتوكول قابلية التشغيل البيني للاتصالات الآمنة ( SCIP ) هو معيار أمريكي للاتصالات الصوتية والبيانات الآمنة ، مخصص للاتصالات الفردية عبر الدوائر، وليس لشبكات تبديل الحزم. وقد انبثق SCIP من مشروع المحطة الرقمية المستقبلية ضيقة النطاق ( FNBDT ) التابع للحكومة الأمريكية. ^{[ 1 ]} يدعم SCIP عدة أنماط مختلفة، بما في ذلك الأنماط الوطنية والمتعددة الجنسيات التي تستخدم تشفيرًا مختلفًا. وتقوم العديد من الدول والقطاعات بتطوير أجهزة SCIP لدعم الأنماط الوطنية والمتعددة الجنسيات.

يجب أن يعمل بروتوكول SCIP عبر مجموعة واسعة من أنظمة الاتصالات، بما في ذلك خطوط الهاتف الأرضية التجارية ، وأجهزة الراديو العسكرية، وأقمار الاتصالات ، وتقنية الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) ، والعديد من معايير الهواتف الخلوية المختلفة . ولذلك، صُمم بحيث لا يفترض أي شيء عن القناة الأساسية سوى حد أدنى لعرض النطاق الترددي يبلغ 2400 هرتز . وهو يشبه مودم الاتصال الهاتفي، حيث يقوم هاتفا SCIP، بمجرد إنشاء الاتصال، بالتفاوض أولاً على المعايير اللازمة ثم يتواصلان بأفضل طريقة ممكنة.

استُخدمت أنظمة SCIP أو FNBDT الأمريكية منذ عام 2001، بدءًا من هاتف CONDOR الخلوي الآمن . صُمم هذا المعيار لتغطية أمن الصوت والبيانات عبر النطاق العريض والنطاق الضيق .

صُمم بروتوكول SCIP من قِبل اتحاد معالجات الصوت الرقمية التابع لوزارة الدفاع الأمريكية (DDVPC) بالتعاون مع وكالة الأمن القومي الأمريكية ، ويهدف إلى حل مشاكل أنظمة التشفير السابقة التابعة لوكالة الأمن القومي، بما في ذلك STU-III ومعدات المحطات الطرفية الآمنة (STE)، والتي اعتمدت على افتراضات حول أنظمة الاتصالات الأساسية حالت دون التوافق مع أنظمة الاتصالات اللاسلكية الحديثة. يمكن ترقية أجهزة STE للعمل مع بروتوكول SCIP، بينما لا يمكن ترقية STU-III. وقد أدى ذلك إلى بعض المقاومة، حيث تمتلك العديد من الوكالات الحكومية بالفعل أكثر من 350,000 هاتف STU-III بتكلفة تصل إلى عدة آلاف من الدولارات لكل هاتف.

هناك عدة مكونات لمعيار SCIP: إدارة المفاتيح، وضغط الصوت، والتشفير، وخطة الإشارة لتطبيقات الصوت والبيانات والوسائط المتعددة.

لإعداد مكالمة آمنة، يجب التفاوض على مفتاح تشفير حركة البيانات (TEK) جديد. بالنسبة لمستوى الأمان من النوع الأول ( المكالمات المصنفة )، تستخدم خطة إشارات SCIP نظام مراسلة FIREFLY مُحسَّنًا لتبادل المفاتيح. FIREFLY هو نظام إدارة مفاتيح تابع لوكالة الأمن القومي الأمريكية (NSA) يعتمد على تشفير المفتاح العام . يستخدم تطبيق تجاري واحد على الأقل تبادل مفاتيح ديفي-هيلمان .

تستخدم أجهزة STE رموز الأمان لتقييد استخدام إمكانية الصوت الآمن للمستخدمين المصرح لهم، بينما تتطلب أجهزة SCIP الأخرى رمز PIN فقط ، 7 أرقام للأمان من النوع 1، و4 أرقام للأجهزة غير المصنفة.

يدعم بروتوكول SCIP مجموعة متنوعة من مُشفِّرات الصوت . ويشترط المعيار، كحد أدنى، دعم مُشفِّر التنبؤ الخطي ذي الإثارة المختلطة (MELP)، وخوارزمية MELP المُحسَّنة المعروفة باسم MELPe ، والتي تتميز بقدرات إضافية للمعالجة المسبقة والتحليل والتوليف لتحسين وضوح الصوت ومقاومته للضوضاء. يتوافق كل من MELP القديم وMELPe الجديد، ويعملان بسرعة 2400 بت/ثانية، حيث يرسلان إطار بيانات 54 بت كل 22.5 مللي ثانية، إلا أن MELPe يوفر معدلات إضافية اختيارية تبلغ 1200 بت/ثانية و600 بت/ثانية.

يُعدّ ترميز MELPe بسرعة 2400 بت/ثانية الترميز الصوتي الإلزامي الوحيد المطلوب لبروتوكول SCIP. يمكن دعم ترميزات صوتية أخرى في أجهزة المستخدمين. يُمكن استخدام هذه الترميزات إذا كانت جميع الأجهزة المشاركة في المكالمة تدعم نفس الترميز (المتفق عليه خلال مرحلة التفاوض لإعداد المكالمة) وكانت الشبكة قادرة على دعم معدل النقل المطلوب. يُعدّ ترميز G.729D الترميز الصوتي غير الإلزامي الأكثر شيوعًا في أجهزة SCIP، حيث يُقدّم حلًا وسطًا جيدًا بين جودة الصوت العالية وزيادة معدل النقل المطلوب بشكل كبير.

تُحدد وثائق SCIP 23x معايير الأمان المستخدمة في نمطي SCIP متعدد الجنسيات والوطني. يُعرّف معيار SCIP 231 التشفير القائم على معيار AES، والذي يُمكن استخدامه على مستوى دولي. بينما يُعرّف معيار SCIP 232 حلاً تشفيرياً بديلاً متعدد الجنسيات. وقد قامت عدة دول، أو هي بصدد تعريف، أنماط أمان وطنية خاصة بها لبروتوكول SCIP.

يُحدد معيار SCIP 230 تشفير الوضع الوطني الأمريكي لبروتوكول SCIP. ويشير باقي هذا القسم إلى معيار SCIP 230. ولأغراض الأمان، يستخدم بروتوكول SCIP تشفيرًا كتليًا يعمل في وضع العداد . ويتم التفاوض على مفتاح تشفير حركة البيانات (TEK) جديد لكل مكالمة. ويُغذى التشفير الكتلي بمتجه حالة (SV) بطول 64 بت كمدخل. وإذا كان حجم كتلة التشفير أطول من 64 بت، تُضاف قيمة حشو ثابتة. ويتم إجراء عملية XOR بين مخرجات التشفير الكتلي وإطارات بيانات MELP لإنشاء النص المشفر الذي يتم إرساله بعد ذلك.

يُخصَّص أول بتَّين من متجه الحالة للتطبيقات التي يكون فيها إطار البيانات أطول من ناتج تشفير الكتلة. أما البتات الـ 42 التالية فهي للعداد. وتُستخدم أربعة بتات لتمثيل نمط الإرسال، مما يسمح بتشغيل أكثر من نمط في الوقت نفسه باستخدام نفس مفتاح التشفير (TEK)، مثل الصوت والبيانات. أما البتات الـ 16 العليا فهي لمعرِّف المُرسِل، مما يسمح لعدة مُرسِلين على قناة واحدة باستخدام نفس مفتاح التشفير (TEK). تجدر الإشارة إلى أنه بما أن تشفير SCIP هو في جوهره تشفير تدفقي ، فمن الضروري عدم استخدام قيمة متجه الحالة نفسها مرتين لمفتاح تشفير (TEK) مُعيَّن. عند معدلات بيانات MELP، يسمح عداد 42 بت بإجراء مكالمة لمدة تزيد عن ثلاثة آلاف عام قبل تكرار التشفير.

بالنسبة للأمان من النوع الأول ، يستخدم بروتوكول SCIP خوارزمية BATON ، وهي تصميم كتلة 128 بت. مع هذه الخوارزمية أو غيرها من خوارزميات التشفير 128 بت، مثل AES ، يحدد بروتوكول SCIP تشفير إطارين من البيانات مع كل كتلة إخراج تشفير، يبدأ الأول من البت 1، والثاني من البت 57 (أي حد البايت التالي). يستخدم تطبيق تجاري واحد على الأقل خوارزمية التشفير Triple DES .

خطة إشارات بروتوكول SCIP موحدة لجميع أنماط SCIP الوطنية والمتعددة الجنسيات. يتضمن SCIP نوعين إلزاميّين من الإرسال. تستخدم خدمة البيانات الإلزامية بروتوكول ARQ مع تصحيح الأخطاء الأمامية (FEC) لضمان إرسال موثوق. تُقرّ محطة الاستقبال باستلام كتل البيانات بدقة، ويمكنها طلب إعادة إرسال كتلة ما عند الضرورة. بالنسبة للصوت، يرسل SCIP ببساطة سلسلة من إطارات بيانات الصوت (عادةً إطارات MELPe، ولكن قد تكون G.729D أو برنامج ترميز آخر إذا تم الاتفاق عليه بين الطرفين). لتوفير الطاقة في المكالمات الصوتية، يتوقف SCIP عن الإرسال في حال عدم وجود إدخال صوتي. يتم إرسال كتلة مزامنة مرتين تقريبًا في الثانية بدلًا من إطار البيانات. تُرسل البتات الـ 14 الأقل أهمية من عداد التشفير مع كل كتلة مزامنة. تكفي هذه البتات الـ 14 لتغطية انقطاع الصوت لأكثر من ست دقائق. كما يتم إرسال جزء من متجه الحالة المتبقي، بحيث يتم استعادة متجه الحالة بالكامل عند استلام ثلاث كتل مزامنة. هذا يتعامل مع التلاشي الأطول ويسمح لمحطة مزودة بتقنية TEK المناسبة بالانضمام إلى شبكة متعددة المحطات ومزامنتها في غضون 1.5 ثانية.

اعتبارًا من مارس 2011 تتوفر مجموعة من وثائق بروتوكول SCIP، بما في ذلك معيار الإشارة SCIP-210، للجمهور على موقع IAD الإلكتروني. ^{[ 2 ]}

قبل ذلك، لم تكن مواصفات بروتوكول SCIP منتشرة على نطاق واسع أو متاحة بسهولة. هذا ما جعل البروتوكول المستخدم حكوميًا غامضًا إلى حد ما خارج نطاق الحكومات أو الصناعات الدفاعية. لا توجد تطبيقات عامة لبروتوكولات الأمان والنقل من النوع الأول، مما يحول دون التحقق من أمانها علنًا.

• صوت آمن
• ZRTP
• مساعدة
• ميلبي
• CVSD
• CELP
• LPC-10e
• FS1015
• FS1016
• ANDVT
• معدات طرفية آمنة
• L-3 Omni/Omni xi
• عائلة الصوت الآمنة Sectéra

• تأمين البيئة اللاسلكية (FNBDT) ، ملخص متاح على الرابط التالي : http://wireless.securephone.net/
• بروتوكولات قابلية التشغيل البيني للاتصالات الآمنة (SCIP) ، عرض تقديمي من HFIA متاح على الرابط التالي: https://web.archive.org/web/20060530160027/http://www.hfindustry.com/Sept05/Sept2005_Presentations/HFIAbriefing.ppt

• موقع IAD الإلكتروني