Desenvolvimento de software modular para criptografia de sinais em banda base

Abstract

A pesquisa para criação de técnicas de criptografia seguras mostra-se tornando vital para impedir tentativas de interceptação e quebra do sigilo das mensagens. Nas telecomunicações, o modelo de referência de Sistemas Abertos de Interconexão (Open Systems Interconnection, OSI) é contemplado por técnicas de criptografias comercialmente viaveis em todas as suas camadas, exceto a Camada Física. Esta vulnerabilidade é preocupante. Especialmente considerando que é relativamente fácil espiar o conteúdo desta camada utilizando dobras na fibra ou captura de pacotes em sistemas sem fio, por exemplo. Durante décadas foram estudadas métodos de criptografia de sinais para solucionar este problema, e mais recentemente, temos o advento da criptografia espectral. Porém, o uso desta técnica em sinais modulados mostra-se complexa e custosa. Uma abordagem recente que vem sendo estudada é usar o processamento digital de sinais (digital signal processing, DSP) para implementar a criptografia espectral em sinais em banda-base. Desta forma, surgiu uma nova abordagem de criptografia de sinais, que chamamos de criptografia de amostragem espectral. Torna-se, então, cada vez mais necessário a existência de softwares de simulação que sejam flexíveis ao surgimento de novas estratégias de encriptação e decriptação de sinais em banda-base. Para isto, é necessária a escolha de uma arquitetura de software versatil em relação às múltiplas estratégias de criptografia de sinais. Neste trabalho, propomos um software, chamado KryptoSJPy, utilizando uma arquitetura híbrida de multicamadas e modelo-visão-controlador (MVC) para atender as necessidade de simulações específicas de criptografia de amostragem espectral. Escolhemos a codificação espectral de fase (Spectral Phase Encoding, SPE) e o embaralhamento intracanal (Spectral Shuffling, Scr) para testar as primeiras versões do software. Apresentamos também algumas simulações e a comparação com resultados obtidos em códigos anteriores realizados em Matlab.

The research to create secure cryptography techniques have shown to be vital in the prevention of message interceptions and breach of secrecy. In telecommunications, the Open System for Interconnections (OSI) reference model is contemplated by commercially viable cryptography techniques in every layer, except the Physical Layer. This vulnerability is alarming. Especially considering that spying the contents of the Physical Layer is relatively easy with the aid of fiber bending or packet capture in wireless systems, for instance. For decades, methods of signal cryptography have been studies to solve this problem, and recently, there has been the breakthrough of spectral cryptography. However, using this technique in modulated signals turned out to be difficult and costly. A very recent approach that is being researched is using digital signal processing (DSP) to implement spectral cryptography in sampled base-band signals. As such, a new approach to signal cryptography has emerged, which we call Spectral Sampling Cryptography. Thus, it becomes necessary the existence of simulation softwares which are flexible to the advent of new strategies of encryption and decryption of base-band signals. In this dissertation, we propose a software, named KryptoSJPy, using a hybrid multi- layer and model-view-controller architecture to address the necessecity of specific simulations of Spectral Sampling Cryptography. We choose to test the Spectral Phase Encoding (SPE) and Spectral Shuffling (Scr) in the early versions of the software. We also present the analysis of some simulations and the comparation with results obtained by other codes made in Matlab.