Құпия телефондар: STU III жүйесі

Кіріспе

Телефон

STU III (Secure Telephone Unit үшінші буын) – 1987 жылы NSA АҚШ үкіметі, оның подрядчиктері және одақтастары қолдануы үшін ұсынған қорғалған телефондар отбасысы. STU III үстел телефондары әдеттегі кеңсе телефондарына ұқсас, стандартты телефон розеткасына қосылады және кез келген қарапайым телефон пайдаланушысына қоңырау шалуға мүмкіндік береді (бірақ мұндай қоңыраулар ешқандай арнайы қорғаусыз). Егер қоңырау дұрыс орнатылған басқа STU III құрылғысына жасалса, бір абонент екіншісінен қауіпсіз байланысты бастауын сұрай алады. Олар телефондағы батырманы басып, 15 секундтық кешігуден кейін, олардың әңгімесі тыңшылықтан қорғау үшін шифрланады. Портативті және әскерилендірілген нұсқалары да бар, ал көптеген STU III құрылғыларында деректерді және факсты жіберу үшін ішкі модем мен RS 232 порты болған. Өндірушілер AT&T (кейіннен Lucent Technologies компаниясына өткізілді), RCA (қазір L 3 Communications, East) және Motorola болды. STU III АҚШ үкіметінде енді қолданылмайды, құрылғыларға арналған соңғы криптографиялық кілттер 2009 жылдың 31 желтоқсанында тоқтап қалды. Оның орнына STE (Қауіпсіз терминалдық жабдық) және қазіргі заманғы Қауіпсіз байланыс өзара үйлесімділік протоколын (SCIP) қолданатын басқа жабдықтар келді.

Қауіпсіздік

STU III-нің көп бөлігі NSA-ның 1-тармақ шифрлау деп атаған технологиясымен жұмыс істеу үшін жасалған. Бұл оларға құпиялылық деңгейінің кез келген деңгейіндегі әңгімелерді қорғауға мүмкіндік берді, ең жоғары деңгей сөйлесіп тұрған екі адамның ең төменгі құзырет деңгейімен шектелді. Коммерциялық COMSEC мақұлдау бағдарламасының қақпасынан 2, 3 және 4-тармақты STU III құрылғылары өндірілді, бірақ олар коммерциялық сәттілікке жете алмады. STU III-нің табысына екі маңызды фактор әсер етті: Электрондық кілтті басқару жүйесі (EKMS) және KSD 64A деп аталатын, үй кілті пішіндес пластикалық қаптамадағы ауыстырылатын жад модулінің қолданылуы. EKMS асимметриялық криптографияның ең алғашқы және кең таралған қолданыстарының бірі саналады. Ол әрбір шифрлау құрылғысының дұрыс кілттерге ие болуын және барлық кілттік материалдардың қорғалғанын және есепке алынғанын қамтамасыз етумен байланысты күрделі логистикалық және бухгалтерлік мәселелерді едәуір төмендетті. KSD 64A 64 кбит EEPROM чипін қамтиды, оны түрлі кілттер мен басқа да ақпаратты сақтау үшін пайдалануға болады. Жаңа (немесе тазаланған) STU III құрылғысында бірінші кезекте «бастапқы кілт» орнатылуы керек. Бұл кілт ҰҚК-дан тіркелген хат арқылы немесе Қорғаныс курьерлік қызметі арқылы жіберіледі. STU III бастапқы кілт алғаннан кейін, пайдаланушы ҰҚК-дағы тегін нөмірге қоңырау шалып, бастапқы кілтті операциялық кілтке айналдырады. Осы кезде STU III құрылғысына компрометацияланған кілттердің тізімі жүктеледі. Операциялық кілт кем дегенде жылына бір рет жаңартылуы тиіс. Операциялық кілт екі бөлікке бөлінеді, олардың бірі KSD 64A-дағы ақпаратты алмастырады, содан кейін ол Crypto Ignition Key (CIK) немесе Криптолық іске қосу кілті болады. CIK STU III телефонынан алынған кезде ешбір құрылғы құпиялы болып саналмайды. Тек CIK оны жасаған STU III құрылғысына енгізілгенде ғана құпия ақпаратты қабылдауға және жіберуге болады. Қоңырау «қорғалған» кезде екі STU III бірегей кілтті жасайды, ол тек осы қоңырауды шифрлеу үшін қолданылады. Әрбір құрылғы алдымен екіншісінің күшін жойған кілтті пайдаланбағанын тексереді, және егер біреуі жаңартылған кілтті жою тізіміне ие болса, оны екіншісіне жібереді. Күшін жою тізімдері ҰҚК-мен жасалған цифрлық қолтаңбамен қорғалған деп болжануда. STU III шифрлауының бұзылуы туралы ешқандай хабарламалар болмағанмен, шетелдік барлау қызметтері STU III орнатылған желілерді тани алатыны және осы желілердегі шифрланбаған қоңыраулар, әсіресе «қорғалған» командасы аяқталуын күтіп тұрған кезде айтылған сөздер құнды ақпарат бергені туралы мәлімдемелер болды.

Most STU III units were built for use with what NSA calls Type 1 encryption. This allows them to protect conversations at all security classification levels up to Top Secret, with the maximum level permitted on a call being the lower clearance level of the two persons talking. At the height of the Commercial COMSEC Endorsement Program, Type 2, 3, and 4 STU IIIs were manufactured, but they saw little commercial success. Two major factors in the STU III's success were the Electronic Key Management System (EKMS) and the use of a removable memory module in a plastic package in the shape of a house key, called a KSD 64A. The EKMS is believed to be one of the first widespread applications of asymmetric cryptography. It greatly reduced the complex logistics and bookkeeping associated with ensuring each encryption device has the right keys and that all keying material is protected and accounted for. The KSD 64A contains a 64 kbit EEPROM chip that can be used to store various types of keying and other information. A new (or zeroized) STU III must first have a "seed key" installed. This key is shipped from NSA by registered mail or Defense Courier Service. Once the STU III has its seed key, the user calls a toll free number at NSA to have the seed key converted into an operational key. A list of compromised keys is downloaded to the STU III at this time. The operational key is supposed to be renewed at least once a year. The operational key is then split into two components, one of which replaces the information on the KSD 64A, at which point it becomes a Crypto Ignition Key or CIK. When the CIK is removed from the STU III telephone neither unit is considered classified. Only when the CIK is inserted into the STU III on which it was created can classified information be received and sent. When a call "goes secure", the two STU III's create a unique key that will be used to encrypt just the call being placed. Each unit first makes sure that the other is not using a revoked key and if one has a more up to date key revocation list, it transmits it to the other. Presumably the revocation lists are protected by a digital signature generated by NSA. While there have been no reports of STU III encryption being broken, there have been claims that foreign intelligence services can recognize the lines on which STU IIIs are installed and that un encrypted calls on these lines, particularly what was said while waiting for the "go secure" command to complete, have provided valuable information.

Қолдану

Жүздеген мың STU III жиынтығы өндірілді және 2004 жылға дейін олардың көптегені қолданыста болды. STU III бұрынғы дауыс шифрлеу құрылғыларын, соның ішінде KY 3 (1960-жылдар), STU I (1970) және STU II (1975) алмастырды. STU II-де шамамен 10 000 пайдаланушы болды. Бұл жүйелер өз кезегінде, бұрынғы, қауіпсіздігі төмен дауыс шифрлегіштерінің орнына келді. Алдыңғы жүйелерден айырмашылығы, STU III-тің шифрлеу электроникасы толығымен үстел жиынтығында орналасқан. Сонымен қатар, STU III үшін қажетті азырақ өткізу қабілеті, оны тіпті коммерциялық теңіз байланыс спутниктері сияқты шектеулі арналар арқылы шифрланған дауыстық байланыс үшін де пайдалануға мүмкіндік берді. STU III енді қолданылмайды, оның орнына STE (Қауіпсіз терминал жабдықтары) немесе OMNI, STU III-тің көптеген мәселелерін, соның ішінде 15 секундтық кешігуді шешетін, жаңа және толыққанды цифрлық жүйелер енгізілді. STU III телефондарын пайдаланудағы қиындықтар 2001 жылғы 11 қыркүйекте Нью-Йорк пен Вашингтон қалаларына жасалған шабуыл кезінде Федералдық авиация басқармасы мен NORAD арасындағы координацияны қиындатты. 11 қыркүйектегі шабуыл кезіндегі байланысқа қараңыз. 1990 жылдары STE, STU III-тің орнын басты. STU III сияқты, STE құрылғысы сырт көрінісінен қарапайым телефонға ұқсайды. STE-ні әдеттегі телефон розеткасына (жалпыға ортақ телефон желісі) қосылымнан басқа, Integrated Services Digital Network (ISDN) желілеріне қосу үшін де жобаланған. Осының нәтижесінде, пайдаланушылар қорғалған дауыстық әңгімелерден басқа, STE құрылғысын құпия деректерді және факс хабарларын жіберу үшін де пайдалана алады. STE-нің деректерді беру жылдамдығы да жоғарырақ (STU III: 9 кбит/с дейін; STE: 128 кбит/с дейін). Соңында, егер екі құрылғы да PSTN-ге қосылған болса, STE құрылғысы STU III құрылғысымен кері үйлесімді. STE құрылғысының ядросы – Fortezza Plus (KOV 14) криптокартасы, ол PCMCIA картасы болып табылады. Ол шифрлеу үшін қолданылатын криптографиялық алгоритмдер мен кілттерді қамтиды. Криптографиялық алгоритмдерге BATON, FIREFLY және SDNS қолтаңба алгоритмі кіреді. Криптокарта STE құрылғысынан алынған кезде, телефон да, карта да құпиялы болып саналмайды. BATON – бұл NSA әзірлеген 128 биттік блок өлшемімен және 320 биттік кілт өлшемімен блок шифрі. Ал FIREFLY – NSA әзірлеген кілт тарату протоколы. FIREFLY протоколы екі қатысушы арасында кілттерді алмасу үшін ашық кілт криптографиясын қолданады. STU III және STE екеуі де меншік технологияларға негізделген, ал криптографиялық алгоритмдердің (BATON және FIREFLY) егжей-тегжейі құпия сақталады. Алгоритмдердің құпиялылығы құрылғыны қауіпсіздігін төмендетпесе де, оның қолданылуын АҚШ үкіметі мен оның одақтастарымен шектейді. Қорғаныс министрлігінде Voice over IP (VoIP) STU III және STE-ге балама ретінде пайда бола бастады. IP желілерінің жоғары өткізу қабілеті VoIP-ті тартымды етеді, себебі ол STU III және STE-ге қарағанда жақсырақ дауыс сапасын қамтамасыз етеді. VoIP қоңырауларын қорғау үшін VoIP телефондары құпия IP желілеріне (мысалы, Secret Internet Protocol Router Network – SIPRNET) қосылады. АҚШ-тың одақтастары да, қарсыластары да STU III, STE және NSA әзірлеген басқа да қорғалған дауыс технологияларына қызығушылық танытуда. Бүгінгі күнге дейін STU III және STE қолданған шифрлеу алгоритмдеріне қатысты ешқандай криптоанализ туралы хабарлама жоқ. Бұл алгоритмдердің бұзылуы ұлттық қауіпсіздікке қауіп төндіруі мүмкін. STU III туралы ақпарат өндіріс тоқтатылғанға қарамастан өте шектеулі. Бұл тақырыптың сезімталдығына байланысты, осы мәселеге қатысты азаматтарға қолжетімді құжаттардың саны аз. Қолжетімді ақпараттың көп бөлігі STU III және STE өндірушілерінен (мысалы, L 3 Communications) алынған.

Hundreds of thousands of STU III sets were produced and many were still in use as of 2004. STU III replaced earlier voice encryption devices, including the KY 3 (1960s), the STU I (1970) and the STU II (1975). The STU II had some 10,000 users. These, in turn, replaced less secure voice scramblers. Unlike earlier systems, the STU III's encryption electronics are completely contained in the desk set. Further, the reduced bandwidth required by a STU III permitted it to be used for encrypted voice communications even over limited conduits such as the commercial maritime communication satellites of the day. The STU III is no longer in use, having been replaced by the STE (Secure Terminal Equipment) or OMNI, more modern, all digital systems that overcome many of the STU III's problems, including the 15 second delay. Operational difficulties in using STU III phones hindered coordination between the Federal Aviation Administration and NORAD during the September 11, 2001 attacks on New York and Washington. See Communication during the September 11 attacks. STE succeeded STU III in the 1990s. Similar to STU III, an STE unit physically resembles an ordinary telephone. Besides connecting to a regular wall phone jack (Public Switched Telephone Network), the STE was originally designed to be connected to Integrated Services Digital Network (ISDN) lines. As a result, in addition to having secured voice conversations, users can also use an STE unit for classified data and fax transmissions. Transfer rate of an STE is also considerably higher (STU III: up to 9 kbit/s; STE: up to 128 kbit/s). Lastly, an STE unit is backward compatible with an STU III unit when both units are connected to the PSTN. The heart of an STE unit is the Fortezza Plus (KOV 14) Crypto Card, which is a PCMCIA card. It contains both the cryptographic algorithms as well as the key(s) used for encryption. Cryptographic algorithms include BATON, FIREFLY, and SDNS signature algorithm. When the Crypto Card is removed from the STE unit, neither the phone or the card is considered classified. BATON is a block cipher developed by the NSA with a block size of 128 bits and key size of 320 bits. FIREFLY, on the other hand, is a key distribution protocol developed by the NSA. The FIREFLY protocol uses public key cryptography to exchange keys between two participants of a secured call. Both STU III and STE are built on technologies that are proprietary, and details of the cryptographic algorithms (BATON and FIREFLY) are classified. Although the secrecy of the algorithms does not make the device less secure, it does limit the usage to within the U. S. government and its allies. Within the Department of Defense, Voice over IP (VoIP) has slowly emerged as an alternative solution to STU III and STE. The high bandwidth of IP networks makes VoIP attractive because it results in voice quality superior to STU III and STE. To secure VoIP calls, VoIP phones are connected to classified IP networks (e. g. Secret Internet Protocol Router Network – SIPRNET). Both allies and adversaries of the United States are interested in STU III, STE, and other secured voice technologies developed by the NSA. To date, there has not been any reported cryptanalysis on the encryption algorithms used by the STU III and STE. Any breaks in these algorithms could jeopardize national security. Information about STU III is very limited despite the fact that it is out of production. Because of the sensitive nature of the subject, there are few relevant documents available. The majority of the information available originates from the manufacturers (e. g. L 3 Communications) of STU III and STE.