خط تلفن هوشمند ديجيتال امن بر روي خطوط تلفن داخلي بدون...
Transcript of خط تلفن هوشمند ديجيتال امن بر روي خطوط تلفن داخلي بدون...
هارمین کنفرانس بین المللی مدیریت فناوری اطالعات، ارتباطات و کامپیوترچمجموعه مقاالت 923
خط تلفن هوشمند دیجیتال امن بر روی خطو تلفن داخلی بدون نیاز به سیم
کشی
رشید صادق الوعد
کارشناسیارشددانشگاهپیامنور
مهدی جوانمرد
استادیاردانشگاهپیامنور
چکیدهازاجرایاینپژوهشارائهراهکارهایسختافزاری،نرمافزاریوالگوریتمهایجدیدبرایافزایشخطوطهوشمندتلفنداخلی هدف
ومحرمانهکردنآن،بدوننیازبهسیمکشیمجددومستقلاست.دراینروش،مکالماتازآنالوگبهدیجیتالتبدیلشدهوضمنباسایراطالعاتکنترلی،بااستفادهازسیمهایخطوطتلفنداخلیآنالوگ،بدونسیمکشیجدیدانتقالمیرمزکردنآنها،همراه
باتجهیزاتوروشیخاصخود۹ADSLیابد.دراینروشبااستفادهازپهنایباندفرکانسآزادباالیباندمکالمهصوتی،همانندروشدرهرواحدهمانندیکتلفن اطالعاتدیجیتالیشدهباخطوطمکالمهآنالوگترکیبوارسالمیگردد. ،IP۲اطالعاتدریافتو ،
منیت،مجدداجداسازیمیگرددوهرکدامبهقسمتمربوطهخودارسالمیگردد.باانجاماینطرحضمنتوسعهخطوطتلفنباایجاداازشنودمکالمهباروشهایمعمولجلوگیریمیگردد.ضمناانجاماینطرحبدوننیازبهسیمکشیهایاضافیبودهورضایتمندیبهره
بردارنیزفراهممیگردد.
رضایتمندی-امنیت -کنترل- ADSL-دیجیتال: کلیدی های واژه
مقدمه
ساختمانهایبزرگواداریدرعصرحاضرامریالزموبدیهیمحسوبمیشودوتوسعهخطوطتلفنهوشمندوامندر
هرچهزمانمیگذردشدتومیزانآنبیشترمیشود.اگرازروشهایفشردهسازیوایمناستفادهنگرددانجاماینکارهر
ویاکنترلتجهیزاتموجوددرمحلراروزسختتروهزینهبرترخواهدشد.مضافبرارتباطصوتیمیتوانسایراطالعات
توسطاینسیستمانجامداد.انجاماینکارضمنصرفهجوییدرزمان،هزینهوانرژی،امنیتورضایتخاطررابرایبهره
بهراحتیانجامگرددبدون بردارایجاد انجامهوشمندسازیموجبمیگرددتاحجمقابلتوجهایازکارها خواهدنمود.
صرفهزینهووقتاضافی.بااینروش،یعنیاستفادهازتجهیزاتسختافزاریونرمافزاری،باالگوریتمهایخاصدراین
از استفاده با پیادهسازیکرد. آنرا براحتیمیتوانازطریقسیمکشیهایموجودتلفنداخلیدرساختمانها طرح،
تاچنددهمگابیتباالبرد،تاروشهایفشردهسازیسختافزاریو نرمافزاریمیتوانحتیسرعتانتقالاطالعاترا
جاییکهکارانتقالاطالعاتدیگر،مانندتصویرهمبررویهمینخطوطقرارگیرد.هدفمادراینمقالهارائهراهکارهای
اینمجموعهشاملبخشهایسختافزار، نرمافزاروالگوریتمهامیباشدکهتواماکارممکنبرایانجاماینکاراست.
کنترلراانجاممیدهندلذادرادامهتوضیحهرکدامازاینقسمتهابهطورخالصهارائهمیگردد.
سخت افزاربخش
1 Asymmetric digital subscriber line (ADSL) 2 Internet Protocol (IP)
هارمین کنفرانس بین المللی مدیریت فناوری اطالعات، ارتباطات و کامپیوترچمجموعه مقاالت 994
میباشدولیبابیانبخشهایسختافزاری،نرمافزاریوالگوریتمهاتفاوتهایADSL]۹[شبیهمودمهایبخشانتقالاطالعاتآن
. آنکامالمشخصخواهدشد
اینبخشداراییکمرکزبرایارسالودریافتمکالمهبینخطوطتلفندیجیتالیوبخشجمعآوریاطالعاتویاارسالفرمانبه
هولتدرتوضیح،درحالتاولمرکزراارسالکنندهوخطوطرادریافتکنندهودرخروجیهایمتفاوتدرهرخطاست.برایس
حالتدیگر،خطوطراارسالکنندهومرکزراگیرندهفرضمیکنیم.چونهردوحالتشبیههمهستندبهتوضیحیکموردبسندهمی
شود.
کاربرشروعبهحرکتکردهودرالیههایدیگرجمعبندی،کدگذاری،اطالعاتازالیه]۲[دربخشفرستندههمانندیکسیستمشبکه
و1MHzتا30KHz،دستهبندیوتحویلالیهفیزیکیمیگردد.درالیهفیزیکیبستهبهنوعکاربری،سیگنالهاتولیدودرباند
.۹کارانتقالانجاممیگرددهمانندشکلMHzحتیتاچند
ارسالاطالعاتباالیباندصوت:باند۹شکل
اماقبلازاینلحظهیعنیارسال،باتعییننوعروشتولیدسیگنال،میتوانمیزانبیتارسالیراتاحداکثرممکنافزایشداد.البته
تاایجادنویزدرصدانشودبایددرهرموردمراقببودتاسیگنالارسالیباعثایجادسیکنالدرفرکانسپایینیعنیمحدودهصوتینگردد
.بااینکهسیگنالورودیازدوفیلترباالگذروپایینگذرعبورمیکندوهرکدامبهقسمتخودارسالمیگردد،ولیممکناستکه
.۲شیوهارسالدرفرکانسباال،سیگنالیرادرفرکانسپایینایجادنمایدهمانندشکل
فرکانسباالومنحنیباالفرکانسپایینمیباشد:منحنیپایین۲شکل
مشاهدهمیگرددتراکمسیگنالهایفرکانسباالوقطعآن،سیگنالیرادرفرکانسپایینایجادمینمایدکه۲همانطورکهدرشکل
خودباعث
ایجادنویزدرصدامیگردد.
مکناستباعثجابجاییدرخطصفرگرددوسطحسیگنالبسمتاشباعپیشهمچنیناگرشکلسیگنالدرستانتخابنگرددم
برود.یعنیاگرسطحناحیهمثبتومنفیسیگنالبرابرنباشدجابجاییخطصفراتفاقمیافتد.
حدودهصحبتایجادباتوجهبهمواردفوقمشخصمیگرددکهبایددرشکلسیگنالونحوهارسالآندقتکافینمودتااخطاللیدرم
(برایارسالسیگنالنمیتواناستفادهکردچونعمالنررارسالمحدودوکارفشردهسازیانجام۳نگردد.ازشکلموجمربعی)شکل
نمیگردد.
هارمین کنفرانس بین المللی مدیریت فناوری اطالعات، ارتباطات و کامپیوترچمجموعه مقاالت 993
:سیگنالنوعمربعی۳شکل
فشردهسازیراانجامدادبههمینخاطراز،کار امااگرازشکلموجسینوسیبرایارسالاستفادهگرددمیتوانباروشهایمختلف
(میتواناستفادهکرد.باکمکازاین0تغییرفرکانسنمیتواناستفادهکردوفقطازتغییرفازویاولتاژویاهردوباهمهمزمان)شکل
د.البتهخاطرنشانمیگرددکههرچهاینروشهانررارسالبیترامیتوانباالبردتاجاییکهمحدودهوسیعیبرایارسالفراهمگرد
فشردگیبیشترگرددکارپردازشآننیزسخترخواهدبود.
:روشتغییرولتاژویاتغییرفاز0شکل
همانندشکلQAM-1024تا QAM۹-4]۳[برایارسالاطالعاتباسرعتبیشترمیتوانازترکیبمواردفوقویااصطالحاباروش
کارفشردهسازیوانتقالاطالعاتراانجامداد.5
:روشهایمختلفبرایفشردهسازیوانتقالاطالعات5شکل
1Quadrature Amplitude Modulation )QAM(
هارمین کنفرانس بین المللی مدیریت فناوری اطالعات، ارتباطات و کامپیوترچمجموعه مقاالت 992
پسازتعیینروشفشردهسازیمیبایستبرایترکیبویاجداسازیسیگنال،سختافزاریراتهیهوبراساسآناینکارراانجام
(.7و6داد)شکلهای
:ارسالازسمتمرکزودریافتتوسطخطوطیاپست6شکل
:ارسالازسمتخطوطیاپستودریافتتوسطمرکز7شکل
همانطورکهمشاهدهمیگردددرقسمتخطوطیاپستمیتوانهرنوعامکانیدیگریراایجادکردیعنیورودیوخروجیهای
ربری،بهعنوانمثالورودیسنسورهایحرارت،دود،دزدگیر،تجهیزاتخاصدرساختمانمختلفباامکاناتمتفاوتبستهبههرکا
یاهرورودیدیگر.همچنینخروجیهایمتفاوتبرایمثالفنکویل،روشنایی،موتورخانه،سیستمهایکنترلترددویاسایرموارد
رااضافهنمود.
ههیچمحدودیتیبرایورودیوخروجیهاموجودنیستوبستهبهمیزانسختافزاریکهدرباتوجهبهمواردفوقمشخصمیگرددک
آننصبگردیدهمیتواناینعملیاتراانجامداد.
درقسمتمرکزهمباقراردادنتجهیزاتالزمبرایپروژهمیتوانسطحکنترلراکاهشویاافزایشداد.تماماینمواردبستهبهنیاز
بهآنکارکنترلومانیتورینگراازبیرونمجموعهانجامداد.البته GSM۹بهرهبردارتعیینمیگردد،حتیمیتوانبااتصالواحد
نجاماینکارمیبایستدربخشنرمافزارپیشبینیتمامکنترلهایالزمراانجامدادتاسیستمدچاراشکالیااختاللنگردد.بهبرایا
عنوانمثالفردیکهمجازبهروشنکردنیکواحدنیستنبایدبتواندبهآنفرامیندسترسیداشتهباشد،حتیدرصورتسعیدر
زمرابهرهبردارارسالنماید.انجام،هشدارهایال
خواهدبود.8نمایکلیبخشسختافزاروخطوطتلفنهمانندشکل
1 Global System for Mobile Communications (GSM)
هارمین کنفرانس بین المللی مدیریت فناوری اطالعات، ارتباطات و کامپیوترچمجموعه مقاالت 999
:خالصهشدهایازبخشسختافزار8شکل
نرم افزار و الگوریتمبخش
الگوریتمهایاینقسمتاستکهتعیینکنندهبهعنواناصلیترینویامغزسیستممحسوبمیشود،بهعبارتبهتراجزاءو اینبخش
میزانتواناییسیستمویاامکانتوسعهآناست.
خوداینبخششاملقسمتهایمتفاوتاستکههرکداموظیفهخاصخودراانجاممیدهد،بهعنوانمثال:نرمافزارسمتخطوط،
ههرکدامازاینمواردخودمیتواندبهزیربرنامهنیزتقسیمگردد،مانندنرم.البتGSMنرمافزارسمتمرکزونرمافزارکاربربرروی
یکینرمافزارموجوددرسختافزارمرکزودیگرینرمافزارینصبشدهبررویکامپیوترهای افزارسمتمرکزکهدوبخشاست.
موجودومرتبطبامرکز.
همانجاممیدهدضمناکارارسالونرمافزارموجوددرخطوط،ضمنایجادارت باطصوتی،کارکنترلتمامتجهیزاتمتصلبهآنرا
دریافتاطالعاتبهمرکزنیزتوسطآنانجاممیگردد.ضمنانجاماینکاردرهریکازخطوطبایدتشخیصدهدکهاطالعاتدریافتی،
یتمهایمختلفبهکمکآنبیایدتاتشخیصدهدکهاطالعاتدریافتیصحتازمرکزخوداستنهواحددیگری،لذادراینجابایدالگور
یکیازروشهایممکناستفادهازرمزنگارهایمختلفمثال استکهبااستفادهازآنکاررمزکردناطالعاتRSA۹]0[داردیاخیر.
ویاازفشردهسازیخارجکردندراینبخشانجاممیارسالیویارمزگشاییاطالعاتدریافتیانجاممیگردد.ضمناکارفشردهسازی
گردد.
مودمهای پروتکلADSLدرحقیقتوجهتمایزاینمجموعهبا یا انتقالودریافتاطالعاتاینترنتو درهمینبخشاستکهکار
راانجامنمیدهدوپروتکلهاوکاربریهایخاصخودرادارد.UDP۳ویاTCP/IP۲]5[های
بایدبتواندباکامپیوترهاوخطوط ، مرتبطباآنGSMنرمافزاربخشمرکزینیزضمنارتباطباخطوطوتشخیصهریکازآنها
ارتباطبرقرارنمودهوباآنهاکارنماید.
سرعتوامنیتراایجادهمانطورکهذکرشدویژگیاینبخش،درالگوریتمهایآناستکهسعیمیشودباحداقلکدنویسیحداکثر
نمود.
ضمناستفادهازروشهایرمزنگاری،شیوههاییهمبرایشناساییاجزاءوکاربراندرنظرگرفتهمیشود.بهعنوانمثالبرایکاربری
دهنمودتامرحلهبامجموعهارتباطبرقرارمینمایدمیتوانازشمارهخطیکهباآنتماسگرفتهاستاستفاGSMکهازطریقخطوط
اولشناساییانجامگردد،چوناینشمارهتوسطسرویسدهندهیااپراتورخطهمراهارسالمیگردد،لذایکمرحلهازشناساییرا
مطمئنمیسازد.درمرحلهبعدباگرفتنیکرمزازکاربرمیتوانوضعیتدرخواسترامشخصنمود.باقراردادیکهازابتدابرای
کاربربیانمیگردد،مشخصمیشودکهاگرکاربرتحتهرعنوانی،بهاجبارملزمبهانجامکاریشودبرایاینکهمدیرسیستمرامطلع
1 RSA is a cryptosystem, which is known as one of the first practicable public-key cryptosystems and is widely
used for secure data transmission 2 Transmission Control Protocol (TCP) and the Internet Protocol (IP)
3 User Datagram Protocol (UDP)
هارمین کنفرانس بین المللی مدیریت فناوری اطالعات، ارتباطات و کامپیوترچمجموعه مقاالت 990
نماید،کافیستکهرمزرابهشیوهخاصیواردنماید،مثالعددپنجرابهآناضافهنماید.دراینصورتسیستمومدیربهحالتهشدار
ضمناجرایفرمانمراحلپیگیریوکنترلراانجاممیدهند.رفتهو
عملنمودهوباجابجاییآنشمارهتماسگوشیتغییرنمیکندوثابتمیIPضمناسیستمبگونهایطراحیشدهکههمانندیکتلفن
مارهتماسگیرندهدرهنگامصحبتباخطماند.همچنینباصفحهنمایشرنگیآنامکاناتزیادیبررویآنقابلنمایشاستمانندش
دیگرویاسایرمواردممکن.
خاطرنشانمیگرددکهطرحارائهشده،اجراییوعملیاتیشدهونتایجآنکامالرضایتبخشوبرطبقنظریههابودهاست.شکل
بخش۱های
هاییازمجموعه
اجراشدهمی
باشد.
لفطرحاجراشده:بخشهایمخت۱شکل
نتیجه گیری و پیشنهادات -1
چنانچهبیانشداستفادهازخطوطتلفندراینطرحباعثکاهشدرحجمسیمکشیوسهولتاجراوراهاندازیآنمیگردد.
تاکمترینمشکلهمچنینالگوریتمهایاینمجموعهبگونهایطراحیشدهکهحداکثرامنیتوهوشمندیرابرایسیستمایجادنماید،
درزمانبهرهبرداریایجادگردد.
سپاسگزاری -2
باتشکرازخانوادهخودکهمرادرامرتحقیقیارینمودهوسختیهایآنرابهجانخریدند.
مراجع
[1] ANSI T1.413-1998 "Network and Customer Installation Interfaces – Asymmetric Digital Subscriber Line
(ADSL) Metallic Interface." (American National Standards Institute 1998)
[2] Data and Computer Communications, William Stallings, ISBN 0-13-243310-9, ISBN 978-0-13-243310-5
[3] Published by McGraw-Hill Ryerson, Limited, Whitby, ON, Canada, 1995 ISBN 10: 0070517266 / ISBN
13: 9780070517264
[4] Menezes, Alfred; van Oorschot, Paul C.; Vanstone, Scott A. (October 1996). Handbook of Applied
Cryptography. CRC Press. ISBN 0-8493-8523-7.
[5] Douglas E. Comer. Internetworking with TCP/IP - Principles, Protocols and Architecture. ISBN 86-7991-
142-9