智能文電傳輸終端的設(shè)計(jì)制作

仇永生，王 勇

（南京郵電大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，江蘇省 南京，210003）

0 引言

在特殊的通訊產(chǎn)品中，信息的保密必然是其自身的一個(gè)特點(diǎn)，無(wú)論你使用了多么安全的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，除非部署了端到端的加密技術(shù)，否則都沒(méi)有真正的安全通信。雖然無(wú)線技術(shù)有很多的優(yōu)勢(shì)，但在安全性要求特殊的場(chǎng)合，有線通信技術(shù)，仍然是現(xiàn)階段常用的安全技術(shù)手段之一。

在目前所用的有線通信網(wǎng)絡(luò)中，因網(wǎng)絡(luò)屬性和提供服務(wù)等差異，PSTN和ATM/B-ISDN具有比較好的網(wǎng)絡(luò)安全性，IP/Internet則網(wǎng)絡(luò)安全性比較差。PSTN網(wǎng)絡(luò)，還有非常高的可靠性和完善的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支持系統(tǒng)，高達(dá)99.999%的可靠性，使一年中的總故障時(shí)間不超過(guò)5分鐘。完善的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支持系統(tǒng)還可以為運(yùn)營(yíng)商提供諸如自動(dòng)的業(yè)務(wù)創(chuàng)建，故障檢測(cè)及報(bào)警，鏈路測(cè)試，網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控等能力。

智能文電傳輸終端是立足于機(jī)要辦公設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信息的加密傳輸?shù)囊豢町a(chǎn)品，針對(duì)這一需要，智能文電傳輸終端需要實(shí)現(xiàn)文件、傳真等信息的加密傳輸。

1 智能文電傳輸終端總體結(jié)構(gòu)

智能文電傳輸終端總體是由6部分組成，分別是主控板、Modem板、電話板，鍵盤板和手柄板（包括LCD及觸摸屏）及點(diǎn)陣屏板。主控板是系統(tǒng)的核心部分，其他部分在其控制下工作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

主控板上的處理器采用基于ARM V5TE體系結(jié)構(gòu)的Intel@pxa255芯片。支持16位的Thmub指令和DSP擴(kuò)充，頻率高達(dá)400MHz的32位RISC微處理器。主控板通過(guò)局部總線操作CPLD，從而控制了點(diǎn)陣屏、DTMF來(lái)電顯示及IO口。

圖1 智能文電傳輸終端系統(tǒng)總體框圖

Modem板采用SC56D/SP芯片組，支持文件和傳真及語(yǔ)音的傳輸。Modem板通過(guò)9線TTL串口和主控板相連，其硬件復(fù)位線由主控板上的CPLD控制。

電話板采用標(biāo)準(zhǔn)雙芯片電話機(jī)解決方案，支持免提。叉簧兩端裝有紅外對(duì)管，使主控板得知叉簧狀態(tài)。

在電話電路的主回路中接有光耦，通過(guò)通斷判別使主控板獲得話機(jī)狀態(tài)。各狀態(tài)通過(guò)IO線連到主控板的CPLD上。在不使用Modem板時(shí)，電話機(jī)擁有電話線路的控制權(quán)。

鍵盤板上有兩套鍵盤，一套接在電話板上，一套接在主控板上，兩套鍵盤共用一套按鍵（每個(gè)按鍵下有兩個(gè)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)之間物理上隔離）。話機(jī)鍵盤直接接在電話電路上，主控板鍵盤通過(guò)鍵盤板上的單片機(jī)轉(zhuǎn)換為定制的兩線串行數(shù)據(jù)后發(fā)給主控板。

手柄板上有3部分電路，一部分時(shí)視頻串并轉(zhuǎn)換電路，一部分是觸摸屏控制電路，另一部分是揚(yáng)聲器和麥克。3部分電路接口都接在8芯的以太網(wǎng)插座上，通過(guò)扁平線纜連到主控板上。

2 智能文電傳輸終端軟件結(jié)構(gòu)

智能文電傳輸終端系統(tǒng)軟件分為4層，分別是操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序、系統(tǒng)軟件平臺(tái)Qtopia和各種功能應(yīng)用程序。

操作系統(tǒng)采用Linux 2.4內(nèi)核，文件系統(tǒng)采用Ext3格式，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)各種硬件驅(qū)動(dòng)程序。使用Qtopia作為底層運(yùn)行環(huán)境，提供底層開(kāi)發(fā)庫(kù)，界面風(fēng)格與目前市場(chǎng)上的多數(shù)智能手機(jī)界面風(fēng)格類似，人機(jī)界面美觀，易于使用，符合大眾的使用習(xí)慣。

應(yīng)用程序主要分為5個(gè)方面：服務(wù)器程序、主要功能版面程序、應(yīng)用程序、游戲、設(shè)置。

服務(wù)器程序是系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后一直運(yùn)行的主程序，主要檢測(cè)各設(shè)備的狀態(tài)和鍵盤、觸摸屏等輸入信號(hào)，并做出相應(yīng)的回應(yīng)。

主要功能版面程序（見(jiàn)圖2）包括文件發(fā)送、傳真發(fā)送、電話功能、我的收藏、通訊錄、通話記錄、日志管理、消息管理、安全設(shè)置、待機(jī)設(shè)置等應(yīng)用程序。

應(yīng)用程序版面主要包括文本瀏覽器、圖片瀏覽器、文本編輯器、媒體播放器、日程表等程序。

游戲版面包括一些休閑小游戲。

設(shè)置版面主要包括外觀設(shè)置、聲音設(shè)置、插件管理、頁(yè)面管理、定位器等程序。

智能文電傳輸終端包含多種功能，每個(gè)功能以獨(dú)立的程序形式運(yùn)行與軟件平臺(tái)之上，各個(gè)應(yīng)用之間采用事件通道進(jìn)行通信。

圖2 智能文電傳輸終端主界面

3 終端文件加密傳輸流程

智能文電傳輸終端啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)隨機(jī)生成一對(duì)RSA和AES密鑰，每次終端啟動(dòng)后生成的密鑰均不相同，下面以兩臺(tái)智能文電傳輸終端發(fā)送方A和接收方B之間的文件加密傳輸來(lái)具體講解其流程。

（1）密鑰生成過(guò)程：?jiǎn)?dòng)智能文電傳輸終端發(fā)送方A和接收方B，在點(diǎn)擊“加密發(fā)送文件”后，發(fā)送方A生成隨機(jī)的RSA密鑰對(duì)Kl={nl，pl，ql，el，dl}，(nl，d1)是公開(kāi)密鑰和AES密鑰K。

（2）加密傳輸確認(rèn)過(guò)程：發(fā)送方A輸入接收方號(hào)碼后啟動(dòng)文件加密傳輸，此時(shí)發(fā)送方A先向B發(fā)送一個(gè)確定的雙音多頻信號(hào)（DTMF），接收方B確認(rèn)接收到的A的DTMF，然后返回給發(fā)送方A一個(gè)DTMF，發(fā)送方A確認(rèn)接收到的B的DTMF，確定后，把自己的RSA公鑰發(fā)送給接收方B，接收方B接收到A的公鑰后開(kāi)始隨機(jī)的RSA密鑰對(duì)K2={n2，p2，q2，e2，d2}，(n2，e2)是公開(kāi)密鑰，完成后把自己生成的RSA公鑰發(fā)送給發(fā)送方A。

（3）加密過(guò)程：①使用接收方B的RSA公鑰對(duì)A ES密鑰K加密，得到KB；②使用發(fā)送方A的私鑰對(duì)KB簽名，得到KBA；③同時(shí)通過(guò)雜湊函數(shù)對(duì)KB進(jìn)行變換得到KB的雜湊值K’；④合并KBA和K’；⑤對(duì)明文C用AES加密，得密文M；⑥將(M，KBA K’ )發(fā)送給接收方B。如圖3所示。

圖3 智能文電傳輸終端加密傳輸流程圖

解密過(guò)程：①將接收到的（M，KBA K’）分離為M、 KBA和K’；②使用A的公鑰對(duì)KBA解密，得到KS；③ 通過(guò)雜湊函數(shù)KB得到KB雜湊值并與K’ 比較，如果相同則執(zhí)行④；④使用B的私鑰對(duì)KB解密得出AES密鑰K；⑤對(duì)密文M 解密，得到明文C；⑥雙方會(huì)活結(jié)束后銷毀密鑰，并適當(dāng)處理明文消息。如圖4所示。

圖4 智能文電傳輸終端解密傳輸流程圖

傳真加密傳輸和文件加密傳輸類似，它們都使用同一套R(shí)SA和AES密鑰，在終端啟動(dòng)的時(shí)候自動(dòng)生成，本傳真加密傳輸方案符合T30規(guī)定的在公用電話交換網(wǎng)上傳送文件的過(guò)程。

4 文件傳輸測(cè)試結(jié)果

測(cè)試在智能文電傳輸終端之間、智能文電傳輸終端與電腦之間、智能文電傳輸終端與傳真機(jī)之間等進(jìn)行，經(jīng)多輪、多種文件格式測(cè)試，運(yùn)行結(jié)果正常完成，非正常中斷后，可從斷點(diǎn)續(xù)傳成功。智能文電傳輸終端電話功能測(cè)試完全正常。

部分測(cè)試報(bào)告：

測(cè)試終端定義：#1：智能文電傳輸終端；#2：電腦；#3：傳真機(jī)

智能文電傳輸終端傳輸測(cè)試記錄

測(cè) 試 人 ：XXX

智能文電傳輸終端電話功能測(cè)試記錄

測(cè) 試 人 ：XXX

測(cè)試條件 振鈴 畫面顯示 通話 掛機(jī) 測(cè)試次數(shù)成功次數(shù)說(shuō)明撥打普話通電摘機(jī)后顯示撥號(hào)畫面，即時(shí)顯示號(hào)碼正常 正常 10 10 無(wú)接聽(tīng)普通電話來(lái)電智能文電傳輸終端經(jīng)過(guò)3秒的握手后振鈴正常 正常 10 10 無(wú)撥打智能文電傳輸終端 監(jiān)聽(tīng)對(duì)鈴方振摘機(jī)后顯示撥號(hào)畫面，即時(shí)顯示號(hào)碼正常 正常 10 10 無(wú)

智能文電傳輸終端信息加密測(cè)試記錄

測(cè) 試 人 ：XXX

因測(cè)試數(shù)據(jù)量較大，上述測(cè)試報(bào)告為典型測(cè)試結(jié)果。

5 結(jié)論

智能文電傳輸終端是針對(duì)當(dāng)前機(jī)要單位辦公環(huán)境，為保障信息傳輸安全而開(kāi)發(fā)的一套嵌入式產(chǎn)品。智能文電傳輸終端主要是對(duì)電子文件、傳真文件進(jìn)行高保密傳輸，其中采用AES和1024位RSA加密算法，并使用一次一密技術(shù)，保證了傳輸文件有極高的安全性，終端還集成有電話薄、文件收藏、通話記錄等豐富的辦公系統(tǒng)，友好的人機(jī)交互界面，能夠出色的完成當(dāng)前機(jī)要單位的信息保密傳輸任務(wù)。

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