基于混沌信号的话务保密通信及在公安实践的应用

摘 要:为防止犯罪嫌疑人或者无关人员的窃听,保证公安工作安全有效的开展,公安机关有必要在话务通信中对所传递的信息进行加密。为此,本文设计了基于混沌信号的话务保密通信,并对它的安全性、实用性以及存在的问题进行了分析。

关键词:话务保密;混沌信号;实践应用;注意事项

中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2013)24-017-03

目前,在许多公安业务中都离不开通信,但通信泄密又给公安工作顺利开展带来很大的阻碍。为此,我们必须采取必要的保密措施如话务加密来保证公安工作的顺利开展,提高打击、防范犯罪能力。而话务的通信保密一般以口头加密来实现,程序简单,操作便捷,对侦查人员的业务素质要求不高,并且话务口头保密通信相比较电子加密装置等其他方式来实现通信保密,其在公安工作应用中有着一定的优势,比如具有更好的实用性、可靠性和灵活性等。所以,为了在执法过程中秘密传递重要的话务信息,本文首先利用混沌信号设计了混沌简易密码;其次研究了话务保密通信在公安工作实践中各领域的应用以及注意事项。

一、基于混沌信号的话务保密通信的实现

为保证话务通信的保密,增强信息传输的安全性,提高公安机关的打击犯罪能力,为此,设计了基于混沌信号的话务保密通信。

混沌信号具有类随机性、不可预测性等特点,非常适合应用于公安话务通信保密中,能有效防止他人窃听或截获。而本文设计的加密方案主要把混沌信号与中文电码表相结合,把混沌信号中随机采样的混沌参数进行处理,作为密钥与中文电码相结合进行加密。方案设计如下:

1、选取混沌系统

混沌信号是由一个确定的非线性系统产生的,在应用时必须先选择一个合适的混沌系统。目前,经典的混沌系统主要有一维Logistic映射、二维Henon映射、三维Lorenz混沌、逐段线性混沌映射、逐段非线性混沌映射等。在该加密方案中,选取一维Logistic映射混沌系统来产生混沌信号。该系统中,当t∈[0,1]时Logistic映射工作处于混沌状态,且它的混沌信号取值范围为[0,4]。

2、参数的选取与处理

(1)参数的选取

一维Logistic映射混沌系统从发生混沌运动即T=0开始,其产生的混沌信号都是没有规律的。为了利用混沌信号实现话务通信保密,在混沌信号中从某一时刻起等时间间隔任意采样一段时间内的150个混沌参数,如随机采样T0到T1或者T2到T4之间的150个混沌参数,然后把这150个混沌参数进行处理,作为加密的密钥。采样的起始时间,采样的间隔不同,使得每次选取的参数都是不同的,能有效地提高保密性。

(2)参数的处理

在加密应用中,直接把混沌信号的参数运用进去会比较复杂,要对相应的参数进行处理。为此该加密方案中,把采样的150个参数进行处理,使处理后的参数转换为自然数,且自然数的个数不能超过4位数。由于要将混沌信号与中文点码相结合使用,而中文电码为4位数字,所以经过处理后的参数个数不能多于4位数,由于选取的混沌系统的参数范围为[0,4],则把参数乘以1000,使得最大参数为4位数字。另外,有些处理之后的参数还带有小数点,则四舍五入取值。因此,把这些处理后的参数作为密钥使用,能够在应用过程中减少许多麻烦。

3、获取密文

在进行信息秘密传输时,首先将传输的明文信息转换成电码(通过查中文电码表实现),再将处理后的混沌参数作为密钥通过某种运算,从而获得密文的过程。即在处理过的混沌参数中,从第一个参数开始,按照顺序依次作为密钥,把密钥与汉字的明码报文相加,相加时要注意不借位也不进位,以此对所传输的内容进行加密。如“公”字的明码报文为0361,假设相对应的混沌参数密钥为700,则加密后的密文为0061。

总之,在该混沌密码设计中,把混沌信号应用在话务保密通信中,具有不可预测、非周期性、有界性等特点,结合中文电码的使用,在实践使用过程中操作简单,保密性强。

二、安全性能分析

混沌系统选择的不同,初始值设置的不同,同时又采用间隔采样的方法,使得每次采样的起始时间,间隔时间都是随机、无规律的,以此保证了该加密方法具有非常高的抗破译性和保密性。

1、抗破译能力分析

在该混沌密码中,采样的起始时间,间隔时间参数都是随机、没有规律的,并且加密的过程中使用的混沌参数密钥都是经过处理的,并不是原始参数数据,这使得让敌对分子在破译密码时不知道从何处下手,因此就算传输的密文被敌对分子截获,因他们不知道公安机关在加密过程中采用哪类混沌系统、采样的起始参数以及时间间隔参数,也就无法获得密钥,这就大大降低了密码被破译的可能性,增加了破解密码的难度,所以利用该方案设计的混沌简易密码具有非常好的抗破译能力。

2、保密性分析

利用混沌信号对传输的信息加密,是一个动态的加密过程,每个明文对应的密钥都不同。且每次传递秘密信息时,采用的密钥都不尽相同。另外,在加密过程中将混沌信号与中文电码结合使用,把采样的参数密钥与明文信息的电码相加进行加密,使得得到的密文具有很高的可靠性和可用性。所以,该加密方案设计的混沌简易密码具有很高的保密性。

三、话务保密通信在实践中的应用

公安机关是一支打击犯罪活动、维护社会秩序的战斗队伍,而公安话务保密通信在公安工作中的应用,对公安执法行动的顺利开展起着非常重要的作用。为此本文研究了话务保密通信在以下侦查实践中的应用:

1、密侦行动中的应用

在公安工作中,除了讯问、逮捕、拘留等强制措施以外,为了侦查工作的需要,有时也会运用到一些秘密侦查手段,例如跟踪、窃听、守候、卧底侦查等。在这些密侦行动中,为了不暴露身份并且将侦查对象的行动信息传递给上级,要求密侦人员与上级领导以及密侦人员之间在话务联络中要注意保密。而目前以电子加密装置和口头话务加密两种方法实现的通信保密中,由于电子加密装置在密侦行动的应用中存在携带不便、便于暴露等不足之处,使得话务保密通信成为了密侦行动的首选方式。

将话务保密应用在密侦行动中,不仅能够确保信息的正确传递,也能保证信息在被敌方窃听或截获的情况下不会轻易被对方破译,这就确保了公安的行动计划不会被敌方获取到且能够快速有效地传递公安信息。而本文设计的混沌简易密码具有很高的安全性能,所以非常适合运用于隐蔽性高的密侦行动中。

2、突发事件中的应用

突发性事件发生的时间、地点等因素是不确定的,并且在一定范围内造成的社会危害比较大。如在西安9.15保钓游行中,爆发了打砸抢烧等突发性事件,一部分不法分子利用群众的爱国情绪,乘机进行一些违法行为,导致大规模的打砸抢事件爆发,造成严重的后果。处理突发事件对公安工作之间的协调提出了很大的挑战。

由于“处突”的特殊性,要求“处突”通信中的信息传递不允许使用明语进行话务联络,以防止敌对分子的窃听。20世纪90年代末期,西部地区在处理村寨土地纠纷额事件中,就曾经发生过个别村民利用具有信道扫描功能的对讲机,窃听“处突”现场与指挥中心的联络信息,导致民警被村名围困不得脱身的境况。为避免这种情况的再度发生,简易的话务加密通信便可以运用于突发事件的信息传递中。对于传递的时间、地点信息,混沌密码就可以将传递的信息用数字的形式表现出来,这样既可以使信息安全有效的传递,又能防止被窃听的密文被破译,加大了信息传递的安全性。

3、交通警卫中的应用

警卫工作是公安工作组成部分,它是一门综合性的专业工作。通信在警卫工作中有着很重要的作用,是保障警卫工作各项任务顺利完成的基本手段之一。交通警卫工作是我们日常生活中能较多接触到的警卫工作之一。交通警卫工作必须确保信息传递的准确无误,且交通警卫情况瞬息万变,这就要求信息的传递要及时有效。对于交通警卫活动的地点、时间、行动路线等要素来说,任何点滴的疏忽与失误都会给警卫工作造成莫大的损失。所以确保信息传递的安全性,需要对交通警卫中的话务信息进行加密。

其实在日常生活中话务通信也被简单的运用于交通警卫中。最简单的例子,交警通常用数字1、2、3、4将几个交通要道编成号码,在实际工作进行信息交流时就用这些数字代替原本的道路名称,这就是最简单的静态密码。而混沌密码作为动态密码同样可以起到相同的作用,并且由于它的保密性更好,也适用于较高级别的交通警卫工作中,并且在加密时具有“一次一密”的灵活性,使其不用担心被别人窃听,在实践中可以广泛应用。

4、侦查谋略中的应用

侦查谋略也可以叫做侦查计划,侦查谋略的制定是整个侦查任务的核心部分。侦查计划为侦查活动提供了战略部署以及人员分工等很多重要的信息,如果这些信息泄露,不仅会影响到侦查计划的泄露,也会影响到整个案件的侦破过程。所以对于侦查计划中传递的一些话务信息,我们就必须对此进行加密。如公安海警在执法行动时,所面对的犯罪分子一般都会配备着高科技的窃听设备,因此上级领导对警员进行战略部署、调整侦查方法和人员分工时,不能够过分依赖电子加密装置,运用话务保密通信反而会起到意想不到的保密作用。本文设计的混沌动态密码应用于侦查谋略的话务通信中,只需双方知道密钥,那么就可以对信息进行加密解密,在没有任何设备加密的情况下也可以保证机密信息不会泄露。

5、审讯犯罪嫌疑人过程中的应用

犯罪嫌疑人在被讯问时一般都会有畏罪心理、侥幸心理、抗拒心理等,不会轻易供述出全部犯罪事实,使得公安机关需要依靠审讯出的部分案件信息去搜集犯罪嫌疑人的全部犯罪证据。在这种情况下,审讯人员必须及时的把审讯出的重要案件信息传递出去。因此需要侦查讯问人员与外界民警之间的默契性,也需要民警之间专门传递信息的一些“暗语”。

对于证据不足的案件,犯罪嫌疑人的供述就成为了案件的重要证据。所以讯问时不能暴露出公安机关没有搜集到充分证据的事实,反而要让犯罪嫌疑人觉得侦查人员已经查明了所有的犯罪证据。在运用一系列侦查讯问技巧后,犯罪嫌疑人可能会透露出一些与案件有关的信息,此时侦查讯问人员必须要把重要信息传递出去,并且不能让犯罪分子起疑,这时侦查讯问人员之间的“暗语”就可以发挥作用。比如侦查讯问人员可以借“水瓶没水了,我出去重拿个水瓶”这样的语言来告诉自己讯问的同伴,他要出去将所得到的的信息传递出去。或者是在讯问一段时间后,用“你抽中华还是玉溪”这样的问句来询问自己的同伴是否改用讯问策略对其进行突破。这样的简易话务通信方式在侦查讯问工作中运用很多,犯罪嫌疑人不能洞悉这些语句中的含义,但侦查讯问人员却用这些暗语交流传递了信息。这种话务通信的简单加密在审讯犯罪嫌疑人工作中发挥着重要的作用。

四、密码设计和应用中应注意的事项

在公安执法活动中,为保证公安话务信息的保密传输,防止公安信息的泄漏,提高信息传递的安全性和密码的对抗性,在密码的设计和应用中应注意的事项主要有:

1、密码设计注意事项

(1)参数的采样时间要有变化,不能固定不变。利用混沌信号的加密是动态的加密过程,每次采样参数时要尽可能的采样不同的起始参数和间隔时间的参数,确保密钥的可变性。

(2)参数的处理要清晰准确。每个汉字转换成的电码为4个数字,所以参数处理后不能超过4位数字;如果参数经过处理后仍带有小数点,则要四舍五入取值。

(3)在加密过程中,要注意相加时不借位也不进位。明文信息转换成的电码与参数密钥进行相加加密时,不能够借位和进位,否则会导致密文出现错误,在解密时产生信息的错误传递。

2、简易密码应用中应注意事项

(1)话务联络人员要有保密意识

跟犯罪分子作斗争,不仅仅是智力的斗争,同样也是意识形态的斗争。犯罪分子会千方百计的截获、窃听公安机关的行动信息。因此在通信联络中,为了达到话务通信的保密,必须加强对话务联络人员的保密意识教育,使他们时刻保持良好的保密意识,防止公安信息的泄漏。

(2)在非保密情况下不得使用

在需要保密的情况下,使用密码会起到意想不到、保证信息安全传递的作用。但是在非保密情况下,不得使用,一方面浪费宝贵的资源,另一方面也会提高加密方法的透明度,增大被犯罪分子窃听后发现规律和破译密码的可能性。对此,我们必须做到在非保密情况下不得使用,以确保密码在使用时安全有效。

(3)加强通信业务素质的培训,提高密码使用的能力

在话务通信保密中,熟练地使用密码,能提高公安信息传递的效率和打击犯罪的能力。因此,要提高通信人员的密码使用能力,必要时可以开展通信业务素质的培训,确保公安人员在紧急情况中能够及时有效的传递重要信息。

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