Digital Mobile Radio
Il Digital Mobile Radio (DMR) è uno standard aperto di comunicazione radio definito nell'European Telecommunications Standard (ETSI) TS 102 361 (Parti 1-4) usato in prodotti commerciali da diverse aziende nel mondo.
Il DMR utilizza il vocoder AMBE2+ e una tecnologia di accesso alla risorsa TDMA su due slot in un canale avente larghezza di banda di 12.5kHz. Taluni standard di comunicazioni digitali, analogamente a quanto avviene per il DMR utilizzano il vocoder AMBE2+ per la codifica vocale, mentre per l'accesso alla risorsa sfruttano la multiplazione a divisione di frequenza (FDMA) creando 2 slot dedicati rispettivamente alla voce e alla trasmissione dati.
La sua popolarità, raggiunta nella comunità radioamatoriale è dovuta alla sua semplicità di implementazione a fronte di costi relativamente contenuti se raffrontati ad altri sistemi di comunicazione digitali commerciali.
Specifiche tecniche
Le specifiche tecniche sono definite dalla ETSI[1],nella TS 102 361 suddivisa in 4 parti:
- Parte 1. Air Interface Protocol;
- Parte 2. Voice and General services and facilities;
- Parte 3 Data Protocol;
- Parte 3 Trunking Protocol.
Lo standard opera entro la larghezza di banda di 12,5 kHz, nel rispetto della canalizzazione vigente nella maggior parte dei Paesi, sfruttando la tecnica di accesso alla risorsa denominata TDMA o multiplazione a divisione di tempo, creando due slot temporali della durata di 30ms. La modulazione utilizzata è una 4-FSK e la gamma di frequenza di eventuale utilizzazione può spaziare dal 30 MHz a 1GHz.
Lo standard, pubblicato nel 2015, ha subito diverse revisioni, a seguito della scoperta di difetti evidenziati in fase di realizzazione e implementazione dei dispositivi. Tali revisioni comportano generalmente un aggiornamento del firmware dei dispositivi in uso.
Applicazioni in commercio
Apparati per comunicazioni DMR vengono prodotti da diverse compagnie tra cui: HQT, Hytera, Motorola e Kenwood. In Italia l'unica azienda produttrice di apparati per comunicazioni DMR è l'EMC-COMM, ed è addirittura l'unica produttrice mondiale di radio DMR nella fascia 68-88 MHz.
Crittografia
Inizialmente, la crittografia non era definita nello standard DMR. Ogni produttore di radio DMR ha successivamente aggiunto il proprio protocollo di crittografia. I protocolli di crittografia sono quindi incompatibili tra loro. Ad esempio, la crittografia Basic Encrypt di Hytera è completamente incompatibile con la crittografia Basic Encrypt di Motorola o la crittografia Basic Encrypt di Tytera.
Per risolvere questo problema, Motorola ha proposto una crittografia comune all'interno dell'associazione DMRA. Offre crittografia ARC4 a 40 bit e crittografia AES a 256 bit.
L'implementazione di questi due algoritmi non è nota perché la crittografia DMRA di Motorola è disponibile solo per i produttori che firmano un accordo di non divulgazione oltre a pagare le royalties di utilizzo.
Sono stati rilasciati alcuni algoritmi di crittografia DMR, come il PC4 rilasciato nel 2015. Si tratta di un cifrario a blocchi progettato specificamente per i sistemi di comunicazione radio DMR. Utilizza 253 round e la dimensione della chiave può variare da 8 bit a 2112 bit. La dimensione del blocco è di 49 bit, la dimensione esatta di un voiceframe AMBE+ DMR.[2]
Per le radio Tytera MD-380 e MD-390 è disponibile un firmware che implementa la crittografia PC4.[3]
Sebbene la maggior parte dei protocolli di crittografia DMR siano proprietari e non pubblici, ci sono alcune informazioni che possono essere utilizzate per definire le diverse modalità di crittografia esistenti: I frame AMBE vengono crittografati con una chiave di crittografia dopo aver digitalizzato il segnale analogico.
E alla reception, i frame AMBE vengono decrittografati con la stessa chiave di crittografia, e solo allora viene eseguita la conversazione digitale-analogica.
In modalità Motorola Basic ci sono in realtà 255 chiavi di crittografia fisse. Si tratta di una chiave di crittografia di 1 carattere. Ad esempio, la chiave di crittografia n. 1 nella crittografia di base di Motorola è: 1F001F001F0000 Ciò significa che ogni frame AMBE a 49 bit viene crittografato da XOR con la chiave di crittografia 1F001F001F0000.[4]
La modalità di base di altri produttori offre chiavi di crittografia da 10, 32 o 64 caratteri per produrre una stringa fissa a 882 bit di caratteri casuali che sarà XOR con frame AMBE. Ma invece di crittografare ogni frame AMBE con una chiave costante, un intero superframe viene crittografato con questa stringa fissa. Un superframe contiene 18 frame AMBE, ovvero 882 bit, e sono questi 882 bit che verranno crittografati con questa stringa fissa a 882 bit.
La modalità di crittografia PC4 crittografa un intero frame a 49 bit in modalità ECB. Un singolo bit che differisce rende l'intero blocco crittografato completamente diverso.
Per la modalità Enhanced (ARC4) o Advanced (AES), viene crittografato anche un superframe completo, ma viene aggiunto un IV (vettore di inizializzazione) a 32 bit. Pertanto, ogni superframe verrà crittografato in modo diverso. E ci sono 2^32 (2 potenze 32) possibili vettori di inizializzazione. Grazie al vettore di inizializzazione, la crittografia non è più fissa per la stessa chiave, ma cambia ad ogni superframe.
Nello standard DMR non c'era posto per memorizzare questo IV, quindi l'IV (con l'aggiunta di un codice di correzione degli errori, per un totale di 72 bit) viene inserito in ogni frame AMBE a 49 bit a causa di 4 bit per frame (i bit di ordine inferiore). Questi 4 bit vengono quindi persi e degrada la qualità della voce, cosa che non avviene con i cifrari fissi in modalità Basic. 18 frame AMBE di 49 bit con 4 bit ciascuno danno 72 bit (18*4).
Note
- ^ (EN) ETSI - Welcome to the World of Standards!, su ETSI. URL consultato il 5 luglio 2018.
- ^ Cifrario di crittografia PC4 DMR (TXT), su pccipher.free.fr, 2015.
- ^ Voice Crypt Firmware, su archive.org, 2018.
- ^ Analisi – Motorola Basic Encryption, su github.com, 2021.
Voci correlate
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