Войти
Проект 25 (P25 или APCO-25 ) - это пакет стандартов для цифровой мобильной радиосвязи, разработанной для использования организациями общественной безопасности в Северной Америке. Радиостанции P25 являются прямой заменой аналоговых радиостанций UHF (обычно FM ), но добавляют возможность передачи данных, а также голоса, что позволяет более естественным образом реализовать шифрование и обмен текстовыми сообщениями. Радиостанции P25 обычно реализуются диспетчерскими организациями, такими как полиция, пожарная, скорая помощь и аварийно-спасательная служба с использованием радиостанций, установленных на транспортных средствах. в сочетании с использованием портативной рации.
Примерно с 2012 года продукты стали доступны с новым протоколом фазы 2 модуляции, старый протокол, известный как P25, стал P25 фазой 1. В продуктах P25 фазы 2 используется более совершенный вокодер AMBE2 +, который позволяет аудио проходить через более сжатый битовый поток и предоставляет два голосовых канала TDMA в одной и той же полосе частот RF (12,5 кГц), тогда как фаза 1 может обеспечить только один голосовой канал. Два протокола несовместимы. Тем не менее, инфраструктура P25 Phase 2 может обеспечивать функцию «динамического транскодера», которая при необходимости выполняет преобразование между фазой 1 и фазой 2. В дополнение к этому, радиостанции фазы 2 обратно совместимы с модуляцией фазы 1 и аналоговой модуляцией FM в соответствии со стандартом. Европейский Союз создал стандарты протоколов Наземной транковой радиосвязи (TETRA) и Цифровой мобильной радиосвязи (DMR), которые выполняют ту же роль, что и Проект 25.
Радиостанции общественной безопасности были обновлены с аналоговый FM в цифровой с 1990-х годов из-за более широкого использования данных в радиосистемах для таких функций, как местоположение по GPS, транкинг, обмен текстовыми сообщениями, измерение и шифрование.
Различные пользовательские протоколы и различный общественная безопасность радиоспектр затрудняли для агентств общественной безопасности достижение функциональной совместимости и широкого признания. Однако уроки, извлеченные во время бедствий, с которыми Соединенные Штаты столкнулись в последние десятилетия, вынудили агентства оценить свои потребности во время бедствия, когда базовая инфраструктура вышла из строя. Чтобы удовлетворить растущие требования к цифровой радиосвязи для общественной безопасности, Федеральная комиссия по связи США (FCC) по указанию Конгресса США в 1988 г. инициировала запрос рекомендаций от пользователей и производители для улучшения существующих систем связи. Основываясь на рекомендациях, чтобы найти решения, которые наилучшим образом соответствуют потребностям управления общественной безопасностью, в октябре 1989 года APCO Project 25 был создан в коалиции с:
Руководящий комитет, состоящий из представителей вышеперечисленных агентств, а также FPIC (Министерство внутренней безопасности Федеральное партнерство по взаимодействующей связи), Береговая охрана и Министерство торговли Национальный институт стандартов и технологий (NIST), Управление стандартов правоохранительной деятельности было создано для определения приоритетов и масштабов технического развития P25..
Несколько портативных радиостанций проекта 25 используются по всему миру. 231>Оперативная связь в чрезвычайных ситуациях является неотъемлемой частью первоначального реагирования, общественного здравоохранения, общественной безопасности, национальной безопасности и экономической стабильности. Из всех проблем, возникающих во время стихийных бедствий, одной из наиболее серьезных является плохая связь из-за отсутствия надлежащих и эффективных средств для своевременного сбора, обработки и передачи важной информации. В некоторых случаях системы радиосвязи несовместимы и неработоспособны не только в пределах юрисдикции, но и в рамках департаментов или агентств в одном сообществе. Неисправность возникает из-за использования устаревшего оборудования, ограниченной доступности радиочастот, изолированного или независимого планирования, отсутствия координации и сотрудничества между агентствами, приоритетов сообщества, конкурирующих за ресурсы, финансирование и владение, а также контроля над системами связи. Осознавая и понимая эту потребность, агентства общественной безопасности и производители совместно инициировали проект 25 (P25) для решения проблемы с системами экстренной связи. P25 - это совместный проект, призванный обеспечить совместимость радиостанций двусторонней связи. Цель P25 - дать возможность службам общественной безопасности общаться друг с другом и, таким образом, обеспечить улучшенную координацию, своевременное реагирование, а также эффективное и действенное использование коммуникационного оборудования.
P25 был создан для удовлетворения потребности в общих стандарты цифровой радиосвязи общественной безопасности для служб быстрого реагирования и специалистов по национальной безопасности / экстренному реагированию. Технический комитет TR-8 Ассоциации телекоммуникационной промышленности облегчает такую работу благодаря своей роли аккредитованной ANSI организации по разработке стандартов (SDO) и опубликовал Набор стандартов P25 в виде серии документов TIA-102, которые теперь включают 49 отдельных частей, посвященных реализации технологии наземной мобильной радиосвязи и TDMA для обеспечения общественной безопасности.
Проект 25 (P25) представляет собой набор стандартов, созданных в рамках совместной усилиями Международной ассоциации должностных лиц по связям с общественностью (APCO), Национальной ассоциации директоров по телекоммуникациям штатов (NASTD), отдельных федеральных агентств и Национальной системы связи (NCS), стандартизованные в соответствии с Ассоциация телекоммуникационной промышленности (TIA)... Набор стандартов P25 включает услуги цифрового наземного мобильного радио (LMR ) для местных, государственных / провинциальных и национальных (федеральных) организаций и агентств общественной безопасности..
P25 применяется возможность использования оборудования LMR, разрешенного или лицензированного в США, в соответствии с правилами и положениями NTIA или FCC.
Хотя технология и продукты P25 разработаны в первую очередь для служб общественной безопасности Северной Америки, они не ограничиваются только общественной безопасностью, а также были выбраны и внедрены в других частных системных приложениях по всему миру.
Системы, совместимые с P25, являются все чаще принимаются и используются. Радиостанции могут обмениваться данными в аналоговом режиме с традиционными радиостанциями, а также в цифровом или аналоговом режиме с другими радиостанциями P25. Кроме того, развертывание систем, совместимых с P25, обеспечит высокую степень взаимодействия и совместимости оборудования.
Стандарты P25 используют собственные голосовые кодеки Improved Multi-Band Excitation (IMBE) и Advanced Multi-Band Excitation (AMBE + 2), разработанные Digital Voice Systems, Inc. для кодирования / декодирования аналоговых аудиосигналов. Ходят слухи, что стоимость лицензирования голосовых кодеков, которые используются в стандартных устройствах P25, является основной причиной столь высокой стоимости устройств, совместимых с P25.
P25 можно использовать в режиме «разговора». без какого-либо промежуточного оборудования между двумя радиостанциями, в обычном режиме, когда два радиомодуля обмениваются данными через ретранслятор или базовую станцию без транкинга, или в транкинговом режиме , где трафик автоматически назначается одному или нескольким голосовым каналам с помощью Повторитель или базовая станция.
Протокол поддерживает использование шифрования стандарта шифрования данных (DES) (56 бит), двухключевого тройного шифрования DES, трехключевого Шифрование Triple-DES, шифрование Advanced Encryption Standard (AES) с длиной ключа до 256 бит, RC4 (40 бит, продается Motorola как Advanced Цифровая конфиденциальность) или без шифрования.
Протокол также поддерживает шифры ACCORDION 1.3, BATON, Firefly, MAYFLY и SAVILLE Тип 1.
Набор стандартов P25 определяет восемь открытых интерфейсов между различными компонентами системы наземной подвижной радиосвязи. К этим интерфейсам относятся:
Портативная радиостанция Project 25, используемая в системах США. Технология, соответствующая P25, была развернута на двух основных этапах, а будущие этапы еще не завершены.
Радиосистемы Фазы 1 работают в цифровом режиме 12,5 кГц с использованием метода доступа одного пользователя на канал. Радиостанции фазы 1 используют непрерывную 4-уровневую модуляцию FM (C4FM) - особый тип модуляции 4 FSK - для цифровой передачи со скоростью 4800 бод и 2 бит на символ, что дает общую пропускную способность канала 9600 бит в секунду. Из этих 9600, 4400 - это голосовые данные, сгенерированные кодеком IMBE, 2800 - это прямое исправление ошибок, а 2400 - это сигнализация и другие функции управления. Приемники, разработанные для стандарта C4FM, также могут демодулировать стандарт «Совместимая квадратурная фазовая манипуляция » (CQPSK), поскольку параметры сигнала CQPSK были выбраны так, чтобы получить такое же отклонение сигнала при время символа как C4FM. На этапе 1 используется голосовой кодек IMBE.
Эти системы включают стандартизированные спецификации услуг и средств, гарантируя, что абонентские радиостанции, соответствующие требованиям любого производителя, имеют доступ к услугам, описанным в таких спецификациях. Возможности включают обратную совместимость и взаимодействие с другими системами вне зависимости от границ системы и инфраструктуры системы. Кроме того, набор стандартов P25 предоставляет открытый интерфейс для подсистемы радиочастот (RF), чтобы облегчить взаимосвязь систем различных поставщиков.
Для улучшения использования спектра была разработана фаза 2 P25 для транкинговых систем, использующих схему 2-слотового TDMA, и теперь она требуется для всех новых транкинговых систем в диапазон 700 МГц. На этапе 2 используется голосовой кодек AMBE + 2 для снижения необходимой скорости передачи данных, так что для одного голосового канала потребуется всего 6000 бит в секунду (включая исправление ошибок и сигнализацию). Фаза 2 не имеет обратной совместимости с Фазой 1 (из-за работы TDMA), хотя многорежимные радиостанции и системы TDMA могут работать в режиме Фазы 1, когда это необходимо, если он включен. Абонентское радио не может использовать передачу TDMA без источника синхронизации; поэтому прямое радио к радиосвязи прибегает к традиционной цифровой работе FDMA. Многодиапазонные абонентские радиостанции также могут работать на узкополосной ЧМ в качестве наименьшего общего знаменателя между почти любыми двусторонними радиостанциями. Это на некоторое время делает аналоговую узкополосную FM режимом де-факто "взаимодействия".
Первоначально реализация фазы 2 планировалась для разделения канала 12,5 кГц на два слота 6,25 кГц, или множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA). Однако оказалось более выгодным использовать существующие распределения частот 12,5 кГц в режиме множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) по ряду причин. Это позволило абонентским радиостанциям сэкономить заряд батареи, передавая только половину времени, что также дает возможность абонентской радиостанции слушать и отвечать на системные запросы между передачами.
Фаза 2 - это так называемый «эквивалент полосы пропускания» 6,25 кГц, который удовлетворяет требованию Федеральной комиссии связи по передаче голоса, занимающему меньшую полосу пропускания. Голосовой трафик в системе Фазы 2 передается с полными 12,5 кГц на каждую частоту, как это делает система Фазы 1, однако она делает это с более высокой скоростью передачи данных 12 кбит / с, что позволяет осуществлять две одновременные передачи голоса. Таким образом, абонентские радиостанции также передают полные 12,5 кГц, но с повторением включения / выключения, что дает половину передачи и, таким образом, эквивалент 6,25 кГц на каждую радиостанцию. Это достигается с помощью голосового кодировщика AMBE, который использует половину скорости голосовых кодеров IMBE фазы 1.
С 2000 по 2009 год Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ETSI) и TIA совместно работали над проектом партнерства в области общественной безопасности или проектом . MESA (Мобильность для аварийных ситуаций и приложений безопасности), целью которого было определение унифицированного набора требований для авиационного и наземного цифрового широкополосного / широкополосного радиостандарта следующего поколения, который мог бы использоваться для передачи и приема голоса, видео и высоких частот. - данные о скорости в глобальных сетях с участием нескольких агентств, развернутых агентствами общественной безопасности.
Окончательные функциональные и технические требования были опубликованы ETSI и, как ожидается, сформируют следующие этапы американского проекта 25 и европейского DMR, dPMR и TETRA, но никакого интереса со стороны отрасли не последовало, поскольку требования не могли быть выполнены с помощью доступной коммерческой готовой технологии, и проект был закрыт в 2010 году.
В течение Аукцион по продаже спектра беспроводной связи в США, 2008 г., т FCC выделила 20 МГц из диапазона 700 МГц UHF радиодиапазона , освобожденного при переходе на цифровое телевидение сетям общественной безопасности. FCC ожидает, что провайдеры будут использовать LTE для высокоскоростных приложений передачи данных и видео.
Системы P25 не должны прибегать к использованию внутриполосной сигнализации, такой как Коды системы непрерывного тонального шумоподавления (CTCSS) или коды цифрового шумоподавителя (DCS) для управления доступом. Вместо этого они используют так называемый код доступа к сети (NAC), который включен вне цифрового голосового кадра. Это 12-битный код, который ставит префикс каждого отправляемого пакета данных, в том числе тех, которые передают голосовую передачу.
NAC - это функция, аналогичная CTCSS или DCS для аналоговых радиостанций. То есть радиостанции можно запрограммировать на передачу звука только при получении правильного NAC. NAC запрограммированы как код из трех шестнадцатеричных цифр, который передается вместе с передаваемым цифровым сигналом.
Поскольку NAC представляет собой трехзначное шестнадцатеричное число (12 бит), существует 4096 возможных NAC для программирования, что намного больше, чем все аналоговые методы вместе взятые.
Три возможных NAC имеют специальные функции:
Принятие этих стандарты замедлились из-за бюджетных проблем в США; однако для финансирования модернизации системы связи от Министерства внутренней безопасности обычно требуется переход на Проект 25. Он также используется в других странах мира, включая Австралию, Новую Зеландию, Бразилию, Канаду, Индию и Россию. По состоянию на середину 2004 г. в 54 странах было развернуто 660 сетей с P25. В то же время в 2005 году европейская наземная транкинговая радиостанция (TETRA) была развернута в шестидесяти странах, и ее предпочитают в Европе, Китае и других странах. Во многом это было основано на том, что системы TETRA были во много раз дешевле систем P25 (900 долларов против 6000 долларов за радио) в то время. Однако цены на радиостанции P25 быстро приближаются к паритету с ценами на радиостанции TETRA из-за усиления конкуренции на рынке P25. Большинство сетей P25 расположены в Северной Америке, где их преимущество состоит в том, что система P25 имеет такое же покрытие и полосу частот, что и предыдущие аналоговые системы, которые использовались, поэтому каналы можно легко модернизировать один за другим. Некоторые сети P25 также допускают интеллектуальный переход от аналоговых радиостанций к цифровым радиостанциям, работающим в одной сети. И P25, и TETRA могут предлагать разную степень функциональности в зависимости от доступного радиочастотного спектра, местности и бюджета проекта.
Хотя совместимость является основной целью P25, многие функции P25 создают проблемы совместимости. Теоретически все совместимое с P25 оборудование совместимо. На практике совместимые коммуникации недостижимы без эффективного управления, стандартизированных операционных процедур, эффективного обучения и тренировок, а также межведомственной координации. Трудности, связанные с разработкой сетей P25 с использованием таких функций, как цифровой голос, шифрование или транкинг, иногда приводят к отрицательной реакции на функциональные возможности и отходу организации к минимальным «безфункциональным» реализациям P25, которые соответствуют букве любого требования к миграции Project 25, не осознавая преимуществ из них. Вдобавок, хотя это и не техническая проблема как таковая, трения часто возникают из-за громоздких бюрократических межведомственных процессов, которые, как правило, развиваются для координации решений по совместимости.
США DHS Программа оценки соответствия Project 25 (P25 CAP) направлена на обеспечение взаимодействия между различными поставщиками путем тестирования на соответствие стандартам P25. P25 CAP, добровольная программа, позволяет поставщикам публично подтверждать соответствие своей продукции.
Независимые аккредитованные лаборатории проверяют радиостанции P25 поставщика на соответствие стандартам P25, основанным на TIA -102 Стандарты и последующие процедуры тестирования. Только утвержденные продукты можно приобрести за доллары федерального гранта США. Как правило, не следует полагаться на то, что неутвержденные продукты соответствуют стандартам P25 в отношении производительности, соответствия и взаимодействия.
Маркировка продукта P25 различается. «P25» и «P25-совместимый» ничего не значат, в то время как к поставщику применяются высокие стандарты, которые заявляют, что продукт «P25 CAP-совместимый» или «P25 соответствует Заявлению о требованиях (P25 SOR)»
На конференции Securecomm 2011 в Лондоне исследователь безопасности Стив Гласс представил статью, написанную им самим и соавтором Мэттом Эймсом, в которой объяснил, как DES-OFB и фирменные шифры Motorola ADP (на основе RC4) уязвимы для восстановления ключа методом перебора. Это исследование явилось результатом проекта OP25, в котором используется GNU Radio и универсальное программное обеспечение радиопередачи Ettus (USRP) для реализации сниффера пакетов P25 с открытым исходным кодом и анализатор. Проект OP25 был основан Стивом Глассом в начале 2008 года, когда он проводил исследования беспроводных сетей в рамках своей докторской диссертации.
Этот документ доступен для загрузки с веб-сайта NICTA.
В 2011 году Wall Street Journal опубликовал статью, описывающую исследования недостатков безопасности системы, включая пользовательский интерфейс, который затрудняет распознавание пользователями того, когда трансиверы работают в безопасном режиме. Согласно статье, «(правые) исследователи из Пенсильванского университета подслушивали разговоры, которые включали описания тайных агентов и конфиденциальных информаторов, планы предстоящих арестов и информация о технологиях, используемых в операциях по наблюдению ". Исследователи обнаружили, что сообщения, отправляемые по радио, отправляются сегментами, и блокировка только части этих сегментов может привести к блокировке всего сообщения. «Их исследование также показывает, что радиостанции можно эффективно заглушить (одиночная радиостанция, ближний радиус действия), используя сильно модифицированную розовую электронную детскую игрушку, и что стандарт, используемый радиостанциями,« предоставляет злоумышленнику удобные средства »для непрерывного отслеживания местоположения пользователь радио. В других системах глушители должны расходовать много энергии, чтобы блокировать связь, но радиостанции P25 позволяют глушить при относительно малой мощности, что позволяет исследователям предотвращать прием с помощью игрушечного пейджера за 30 долларов, разработанного для детей младшего возраста ".
Отчет был представлен на 20-м симпозиуме по безопасности USENIX в Сан-Франциско в августе 2011 года. В отчете отмечен ряд недостатков безопасности в системе Project 25, некоторые специфические для способа его реализации и некоторые присущие дизайну безопасности.
В отчете не было обнаружено никаких разрывов в шифровании P25; однако они наблюдали, что большие объемы конфиденциального трафика отправляются в открытом виде из-за проблем с реализацией. Они обнаружили, что маркировку переключателей для безопасного и четкого режимов трудно различить (∅ против o). Это усугубляется тем фактом, что радиостанции P25, когда они установлены в безопасный режим, продолжают работать без выдачи предупреждения, если другая сторона переключается в режим очистки. Кроме того, авторы отчета говорят, что многие системы P25 слишком часто меняют ключи, увеличивая риск того, что отдельная радиостанция в сети может быть неправильно настроена, вынуждая всех пользователей сети передавать в открытом виде, чтобы поддерживать связь с этой радиостанцией.
Одним из вариантов дизайна было использование более низких уровней коррекции ошибок для частей закодированных голосовых данных, которые считаются менее критическими для разборчивости. В результате при типичных передачах можно ожидать битовых ошибок, и, хотя они безвредны для голосовой связи, наличие таких ошибок вынуждает использовать потоковые шифры, которые могут допускать битовые ошибки и предотвращают использование стандартный метод, коды аутентификации сообщения (MAC), для защиты целостности сообщения от атак потокового шифрования. Различные уровни исправления ошибок реализуются путем разбиения фреймов сообщений P25 на подкадры. Это позволяет злоумышленнику заглушить целые сообщения, передавая только определенные короткие подкадры, которые имеют решающее значение для приема всего кадра. В результате злоумышленник может эффективно глушить сигналы Project 25 со средним уровнем мощности намного ниже уровней мощности, используемых для связи. Такие атаки могут быть нацелены только на зашифрованные передачи, вынуждая пользователей передавать данные в открытом виде.
Поскольку радиостанции Project 25 предназначены для работы в существующих двусторонних радиочастотных каналах, они не могут использовать модуляцию с расширенным спектром, которая по своей природе является устойчивой к помехам. Оптимальная система с расширенным спектром может потребовать, чтобы эффективный глушитель использовал в 1000 раз больше мощности (на 30 дБ больше), чем отдельные коммуникаторы. Согласно отчету, генератор помех P25 мог эффективно работать на 1/25 мощности (на 14 дБ меньше), чем передающие радиостанции. Авторы разработали экспериментальный глушитель, используя однокристальную радиостанцию CC1110 компании Texas Instruments, которую можно найти в недорогой игрушке.
Определенные поля метаданных в протоколе Project 25 не зашифрованы, что позволяет злоумышленнику выполнять анализ трафика для идентификации пользователей. Поскольку радиостанции Project 25 отвечают на адресованные им неверные пакеты данных запросом на повторную передачу, злоумышленник может намеренно отправлять плохие пакеты, вынуждая конкретную радиостанцию передавать, даже если пользователь пытается поддерживать радиомолчание. Такое отслеживание авторизованными пользователями считается особенностью P25, называемой «присутствием».
В заключение авторы отчета сказали: «Разумно задаться вопросом, почему этот протокол, который разрабатывался в течение многих лет и используется для чувствительных и важных приложений, настолько сложен в использовании и так уязвим для атак ». Авторы отдельно выпустили набор рекомендаций для пользователей P25 по устранению некоторых из обнаруженных проблем. К ним относятся отключение переключателя защищенного / открытого доступа, использование кодов доступа к сети для разделения открытого и зашифрованного трафика и компенсация ненадежности смены ключей P25 по беспроводной сети путем увеличения срока службы ключа.
P25 и TETRA используются более чем в 53 странах мира как для сетей общественной безопасности, так и для сетей радиосвязи частного сектора. Имеются некоторые различия в функциях и возможностях:
