Protocolo de interoperabilidad de comunicaciones seguras

El Protocolo de interoperabilidad de comunicaciones seguras ( SCIP ) es un estándar estadounidense para comunicaciones seguras de voz y datos, para conexiones uno a uno conmutadas por circuitos, no para redes conmutadas por paquetes. SCIP se deriva del proyecto Future Narrowband Digital Terminal ( FNBDT ) del gobierno de EE. UU. ^[1] SCIP admite varios modos diferentes, incluidos los modos nacionales y multinacionales que emplean criptografía diferente. Muchas naciones e industrias desarrollan dispositivos SCIP para admitir los modos multinacionales y nacionales de SCIP.

SCIP debe funcionar en una amplia variedad de sistemas de comunicaciones, incluidos los teléfonos fijos comerciales , las radios militares, los satélites de comunicaciones , la voz sobre IP y los distintos estándares de telefonía celular . Por lo tanto, se diseñó sin hacer suposiciones sobre el canal subyacente, salvo un ancho de banda mínimo de 2400 Hz . Es similar a un módem de acceso telefónico en el sentido de que, una vez que se establece una conexión, dos teléfonos SCIP primero negocian los parámetros que necesitan y luego se comunican de la mejor manera posible.

Los sistemas SCIP o FNBDT de EE. UU. se utilizan desde 2001, comenzando con el teléfono celular seguro CONDOR . El estándar está diseñado para cubrir la seguridad de voz y datos tanto de banda ancha como de banda estrecha .

El SCIP fue diseñado por el Consorcio de Procesadores de Voz Digitales (DDVPC) del Departamento de Defensa en cooperación con la Agencia de Seguridad Nacional de los Estados Unidos y tiene como objetivo resolver los problemas con los sistemas de cifrado de voz anteriores de la NSA, incluidos STU-III y Secure Terminal Equipment (STE), que hacían suposiciones sobre los sistemas de comunicación subyacentes que impedían la interoperabilidad con sistemas inalámbricos más modernos. Los equipos STE se pueden actualizar para que funcionen con SCIP, pero los STU-III no. Esto ha provocado cierta resistencia, ya que varias agencias gubernamentales ya poseen más de 350.000 teléfonos STU-III a un costo de varios miles de dólares cada uno.

El estándar SCIP tiene varios componentes: gestión de claves, compresión de voz, cifrado y un plan de señalización para aplicaciones de voz, datos y multimedia.

Para establecer una llamada segura, se debe negociar una nueva clave de cifrado de tráfico ( TEK ). Para la seguridad de tipo 1 (llamadas clasificadas ), el plan de señalización SCIP utiliza un sistema de mensajería FIREFLY mejorado para el intercambio de claves. FIREFLY es un sistema de gestión de claves de la NSA basado en criptografía de clave pública . Al menos una implementación de nivel comercial utiliza el intercambio de claves Diffie-Hellman .

Los STE utilizan tokens de seguridad para limitar el uso de la capacidad de voz segura a los usuarios autorizados, mientras que otros dispositivos SCIP solo requieren un código PIN , 7 dígitos para seguridad Tipo 1 y 4 dígitos para no clasificado.

SCIP puede funcionar con una variedad de vocoders . El estándar requiere, como mínimo, compatibilidad con el codificador de predicción lineal de excitación mixta (MELP), un algoritmo MELP mejorado conocido como MELPe , con capacidades adicionales de preprocesamiento, analizador y sintetizador para mejorar la inteligibilidad y la robustez frente al ruido. El antiguo MELP y el nuevo MELPe son interoperables y ambos funcionan a 2400 bit/s, enviando una trama de datos de 54 bits cada 22,5 milisegundos , pero el MELPe tiene velocidades adicionales opcionales de 1200 bit/s y 600 bit/s.

MELPe de 2400 bit/s es el único codificador de voz obligatorio que se requiere para SCIP. Se pueden admitir otros codificadores de voz en los terminales. Estos se pueden utilizar si todos los terminales involucrados en la llamada admiten el mismo codificador (acordado durante la etapa de negociación del establecimiento de la llamada) y la red puede admitir el rendimiento requerido. G.729D es el codificador de voz no obligatorio más ampliamente admitido en los terminales SCIP, ya que ofrece un buen compromiso entre una mayor calidad de voz sin aumentar drásticamente el rendimiento requerido.

La seguridad que utilizan los modos multinacional y nacional de SCIP está definida por la familia de documentos SCIP 23x. SCIP 231 define la criptografía basada en AES que se puede utilizar a nivel multinacional. SCIP 232 define una solución criptográfica multinacional alternativa. Varias naciones han definido, o están definiendo, sus propios modos de seguridad nacional para SCIP.

SCIP 230 define la criptografía del modo nacional de EE. UU. de SCIP. El resto de esta sección se refiere a SCIP 230. Por razones de seguridad, SCIP utiliza un cifrado de bloque que funciona en modo contador . Se negocia una nueva clave de cifrado de tráfico ( TEK ) para cada llamada. El cifrado de bloque se alimenta con un vector de estado ( SV ) de 64 bits como entrada. Si el tamaño del bloque del cifrado es mayor de 64 bits, se agrega un relleno fijo. La salida del cifrado de bloque se codifica mediante xor con los marcos de datos MELP para crear el texto cifrado que luego se transmite.

Los dos bits de orden inferior del vector de estado se reservan para aplicaciones en las que la trama de datos es más larga que la salida del cifrado de bloque. Los siguientes 42 bits son el contador. Se utilizan cuatro bits para representar el modo de transmisión. Esto permite que más de un modo, por ejemplo, voz y datos, funcionen al mismo tiempo con la misma TEK. Los 16 bits de orden superior son una identificación del remitente. Esto permite que varios remitentes en un solo canal utilicen todos la misma TEK. Tenga en cuenta que, dado que el cifrado SCIP general es efectivamente un cifrado de flujo , es esencial que el mismo valor de vector de estado nunca se utilice dos veces para una TEK determinada. A velocidades de datos MELP, un contador de 42 bits permite una llamada de más de tres mil años antes de que se repita el cifrado.

Para la seguridad de tipo 1 , SCIP utiliza BATON , un diseño de bloque de 128 bits. Con este u otros cifrados de 128 bits, como AES , SCIP especifica que se cifran dos tramas de datos con cada bloque de salida de cifrado, comenzando la primera en el bit 1 y la segunda en el bit 57 (es decir, el siguiente límite de byte). Al menos una implementación de grado comercial utiliza el cifrado Triple DES .

El plan de señalización SCIP es común a todos los modos nacionales y multinacionales de SCIP. SCIP tiene dos tipos obligatorios de transmisión. El servicio de datos obligatorio utiliza un protocolo ARQ con corrección de errores de reenvío (FEC) para garantizar una transmisión fiable. La estación receptora reconoce la recepción precisa de los bloques de datos y puede solicitar que se retransmita un bloque, si es necesario. Para la voz, SCIP simplemente envía un flujo de tramas de datos de voz (normalmente tramas MELPe, pero posiblemente G.729D u otro códec si se ha negociado entre los terminales). Para ahorrar energía en las llamadas de voz, SCIP deja de enviar si no hay entrada de voz. Se envía un bloque de sincronización aproximadamente dos veces por segundo en lugar de una trama de datos. Los 14 bits de orden inferior del contador de cifrado se envían con cada bloque de sincronización. Los 14 bits son suficientes para cubrir un desvanecimiento de más de seis minutos. También se envía parte del resto del vector de estado, de modo que con la recepción de tres bloques de sincronización, se recupera todo el vector de estado. Esto maneja desvanecimientos más largos y permite que una estación con el TEK adecuado se una a una red de múltiples estaciones y se sincronice en 1,5 segundos.

A partir de marzo de 2011, ^[actualizar]una serie de documentos SCIP, incluido el estándar de señalización SCIP-210, están disponibles públicamente en el sitio web de IAD. ^[2]

Antes de esto, las especificaciones del SCIP no se habían difundido ampliamente ni eran de fácil acceso, por lo que el protocolo para uso gubernamental era bastante "opaco" fuera de los gobiernos o las industrias de defensa. No hay disponible ninguna implementación pública de los protocolos de seguridad y transporte Tipo 1, lo que impide que su seguridad sea verificada públicamente.

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• Protección del entorno inalámbrico (FNBDT) , documento informativo disponible en http://wireless.securephone.net/
• Protocolos de interoperabilidad de comunicaciones seguras, SCIP , informe de HFIA disponible en https://web.archive.org/web/20060530160027/http://www.hfindustry.com/Sept05/Sept2005_Presentations/HFIAbriefing.ppt