セキュア通信相互運用性プロトコル

SCIP ( Secure Communications Interoperability Protocol )は、パケット交換ネットワークではなく、回線交換 1 対 1 接続用の安全な音声およびデータ通信の米国標準です。SCIP は、米国政府の Future Narrowband Digital Terminal ( FNBDT ) プロジェクトから派生したものです。^[1] SCIP は、異なる暗号化を使用する国内モードや多国間モードなど、さまざまなモードをサポートしています。多くの国や業界で、SCIP の多国間モードと国内モードをサポートする SCIP デバイスが開発されています。

SCIP は、商用の固定電話、軍用無線、通信衛星、Voice over IP、さまざまな 携帯電話規格など、さまざまな通信システムで動作する必要があります。したがって、 2400 Hzの最小帯域幅以外の基礎チャネルについては何も想定しないように設計されています。接続が確立されると、2 台の SCIP 電話が最初に必要なパラメータをネゴシエートし、次に可能な限り最適な方法で通信するという点で、ダイヤルアップモデムに似ています。

米国の SCIP または FNBDT システムは、CONDOR セキュア携帯電話から始まり、2001 年から使用されています。この規格は、広帯域と狭帯域の音声およびデータ セキュリティをカバーするように設計されています。

SCIP は、米国国防総省デジタル音声プロセッサ コンソーシアム (DDVPC) が米国国家安全保障局と協力して設計したもので、 STU-IIIやSecure Terminal Equipment (STE)など、基盤となる通信システムに関する想定により最新の無線システムとの相互運用性が妨げられていた以前のNSA 音声暗号化システムの問題を解決することを目的としています。STE セットは SCIP で動作するようにアップグレードできますが、STU-III はアップグレードできません。さまざまな政府機関がすでに 350,000 台を超える STU-III 電話機を所有しており、1 台あたり数千ドルのコストがかかっているため、このことが抵抗につながっています。

SCIP 標準には、キー管理、音声圧縮、暗号化、音声、データ、マルチメディア アプリケーション用のシグナリング プランなど、いくつかのコンポーネントがあります。

安全な通話を設定するには、新しいトラフィック暗号化キー( TEK ) をネゴシエートする必要があります。タイプ 1セキュリティ (機密通話) の場合、SCIP シグナリング プランでは、キー交換に拡張FIREFLYメッセージング システムを使用します。FIREFLY は、公開キー暗号化に基づく NSA キー管理システムです。少なくとも 1 つの商用グレードの実装では、Diffie-Hellmanキー交換を使用しています。

STE はセキュリティ トークンを使用して、安全な音声機能の使用を許可されたユーザーのみに制限しますが、他の SCIP デバイスでは、タイプ 1 セキュリティの場合は 7 桁、非機密の場合は 4 桁のPINコードのみが必要です。

SCIP はさまざまなボコーダーで動作します。この規格では、少なくとも、混合励振線形予測(MELP) コーダー、 MELPeと呼ばれる拡張 MELP アルゴリズム、および明瞭度とノイズ耐性を向上させるための追加の前処理、分析、および合成機能のサポートが必要です。古い MELP と新しい MELPe は相互運用可能で、どちらも 2400 ビット/秒で動作し、22.5ミリ秒ごとに 54 ビットのデータ フレームを送信しますが、MELPe にはオプションで 1200 ビット/秒と 600 ビット/秒の追加レートがあります。

2400 ビット/秒の MELPe は、SCIP に必要な唯一の必須音声コーダです。他の音声コーダは端末でサポートできます。これらは、通話に関係するすべての端末が同じコーダをサポートし (通話セットアップのネゴシエーション段階で合意)、ネットワークが必要なスループットをサポートできる場合に使用できます。G.729D は、必要なスループットを大幅に増加させることなく、より高い音声品質との適切な妥協点を提供するため、SCIP 端末で最も広くサポートされている非必須音声コーダです。

SCIP の多国籍モードおよび国内モードで使用されるセキュリティは、SCIP 23x ドキュメント ファミリによって定義されます。SCIP 231 は、多国籍で使用できる AES ベースの暗号化を定義します。SCIP 232 は、代替の多国籍暗号化ソリューションを定義します。いくつかの国では、SCIP の独自の国家セキュリティ モードを定義しているか、定義中です。

SCIP 230 は、SCIP の米国国内モードの暗号化を定義します。このセクションの残りの部分では、SCIP 230 について説明します。セキュリティのため、SCIP はカウンター モードで動作するブロック暗号を使用します。新しいトラフィック暗号化キー ( TEK ) は、各呼び出しごとにネゴシエートされます。ブロック暗号には、64 ビットの状態ベクトル ( SV ) が入力として供給されます。暗号のブロック サイズが 64 ビットより長い場合は、固定のフィラーが追加されます。ブロック暗号からの出力は、 MELP データ フレームと排他的論理和演算され、送信される暗号テキストが作成されます。

状態ベクトルの下位 2 ビットは、データ フレームがブロック暗号出力よりも長いアプリケーション用に予約されています。次の 42 ビットはカウンタです。4 ビットは送信モードを表すために使用されます。これにより、音声とデータなど、複数のモードを同じ TEK で同時に操作できます。上位 16 ビットは送信者 ID です。これにより、単一チャネル上の複数の送信者がすべて同じ TEK を使用できます。SCIP 暗号化は全体として実質的にストリーム暗号であるため、特定の TEK に対して同じ状態ベクトル値が 2 回使用されないようにすることが重要です。MELP データ レートでは、42 ビット カウンタにより、暗号化が繰り返されるまでに 3000 年以上も通話できます。

タイプ 1セキュリティの場合、SCIP は 128 ビット ブロック設計のBATON を使用します。この暗号またはAESなどの他の 128 ビット暗号では、SCIP は各暗号出力ブロックで 2 つのデータ フレームが暗号化されることを指定します。最初のフレームはビット 1 から始まり、2 番目のフレームはビット 57 (つまり、次のバイト境界) から始まります。少なくとも 1 つの商用グレードの実装では、Triple DES暗号が使用されています。

SCIP 信号方式プランは、SCIP のすべての国内および多国間モードに共通です。SCIP には、2 種類の必須の送信タイプがあります。必須のデータ サービスでは、信頼性の高い送信を保証するために、前方誤り訂正(FEC)を備えたARQプロトコルを使用します。受信ステーションは、データ ブロックの正確な受信を確認し、必要に応じてブロックの再送信を要求できます。音声の場合、SCIP は音声データ フレームのストリーム (通常は MELPe フレームですが、端末間でネゴシエートされている場合は G.729D または別のコーデックの場合もあります) を送信するだけです。音声通話の電力を節約するため、SCIP は音声入力がない場合に送信を停止します。同期ブロックは、データ フレームの代わりに 1 秒あたり約 2 回送信されます。暗号化カウンタの下位 14 ビットは、すべての同期ブロックとともに送信されます。この 14 ビットは、6 分を超えるフェード アウトをカバーするのに十分です。状態ベクトルの残りの一部も送信されるため、3 つの同期ブロックを受信すると、状態ベクトル全体が復元されます。これにより、より長いフェードが処理され、適切な TEK を持つステーションがマルチステーション ネットに参加し、1.5 秒以内に同期できるようになります。

2011年3月現在^{[アップデート]}、SCIP-210信号規格を含む一連のSCIP文書がIADウェブサイトから公開されている。^[2]

これまで、SCIP 仕様は広く普及しておらず、簡単にアクセスすることもできませんでした。そのため、政府や防衛産業以外では、政府による使用のためのプロトコルはむしろ「不透明」でした。タイプ 1 のセキュリティおよびトランスポート プロトコルの公開実装は利用できないため、そのセキュリティを公開で検証することはできませんでした。

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• L-3 オムニ/オムニ xi
• Sectéra セキュアボイスファミリー

• ワイヤレス環境のセキュリティ確保 (FNBDT)、概要は http://wireless.securephone.net/ から入手可能
• セキュア通信相互運用プロトコル、SCIP、HFIA の概要は、https://web.archive.org/web/20060530160027/http://www.hfindustry.com/Sept05/Sept2005_Presentations/HFIAbriefing.ppt でご覧いただけます。