无线电作弊防控系统解决方案

国家教育考试标准化考点建设--无线电高科技作弊防控解决方案
成都佳发安泰科技股份有限公司
2016-2
目录
1．建设背景 (4)
1.1现状概述 (4)
1.2无线电（高科技）作弊与反作弊演变分析 (5)
1.3无线电作弊防控需求分析 (5)
1.3.1传统盲扫式信号屏蔽仪局限性分析 (6)
1.3.2专业化无线电作弊基本流程分析 (7)
1.3.3专业化无线电作弊的特点和危害 (8)
1.4当前无线电作弊防控的目标 (10)
1.5方案设计指导思想 (11)
1.6建设依据 (12)
2.系统技术方案 (14)
2.1系统设计需求分析 (14)
2.1.1国家标准提出的要求 (14)
2.1.2教育考试管理部门的要求 (14)
2.2系统总体设计方案 (15)
2.2.1系统总体架构设计 (15)
2.2.2系统实现原理 (18)
2.2.3系统部署方式 (20)
3.系统技术实现 (22)
3.1系统功能及实现 (22)
3.1.1侦测系统功能及实现 (22)
3.1.2阻断系统功能及实现 (23)
3.1.3学校级作弊防控服务器平台功能 (24)
3.1.4省级\市级\区县级\作弊防控服务器系统功能 (24)
3.2系统性能 (25)
3.2.1频率范围 (25)
3.2.2阻断能力 (25)
3.2.3可靠性 (25)
4.系统优势及创新点 (26)
5、高科技作弊防控系统建设方案（普教） (29)
5.1概述 (29)
5.2建设原则 (29)
5.3省、市、区县级平台建设方案 (30)
5.4考点级平台建设方案 (32)
5.5主要设备配置清单 (33)
6.系统关键设备介绍 (34)
6.1 高科技作弊侦测服务器 (35)
6.2 高科技屏蔽终端 (36)
6.3 作弊防控服务器 (38)
7.方案总结 (41)
1．建设背景
1.1现状概述
随着社会的不断发展，科学技术水平的不断提高，无线通讯科技开始从无到有，从军用走向民用，并在社会中不断普及。

这无疑为我们的生产、生活提供了许多的便利。

但是任何技术的发展都是一把双刃剑，它能够带来便利的同时，也能带来危害，在一些别有用心的人手中，无线通讯信技术开始成为考试作弊的一大利器。

在早些年，当手机开始普及时，考生运用手机作弊的现象也开始发生。

针对这样的作弊手段我们通过行政管理手段的施与（很多考试不允许考生携带手机，否则视作弊处理），使得手机作弊行为几乎淘汰。

同时我们通过手机屏蔽仪类设备采用干扰手机通信频段的方式给予了手机作弊致命以打击，在手机作弊防控方面起到了显著的成效。

然而利用无线电作弊与反作弊的较量才拉开序幕，无线电作弊的新技术、新的非法设备却发展迅猛，现在的无线电作弊方式已经从手机作弊转变为运用非手机频段通信的专业作弊设备作弊，通过我们的调查中了解到，现如今已知的作弊工具中，较为普遍的都是黄豆般大小的隐形耳机，甚至是米粒般大小的米粒耳机，其次是各种各样的数传显示作弊设备，如眼镜、手表、橡皮擦或者文具盒等各种伪装的数字接受装置，在整个无线电作弊活动，各种各样的专业作弊设备成为了作弊活动的核心。

由于这些专业的作弊设备都是采用非手机频段进行通信，然而现在许多基层学校使用的无线电屏蔽设备、技术还停留在手机信号屏蔽的基础上，根本不能对采用专业作弊设备作弊产生丝毫的防控效果。

虽然国家和省级无线电管理机构也加大了设备的投入，但由于其价格昂贵、数量较少，只能覆盖少数标准化考点。

同时，由于其需要专业技术人员人工操作，只能依靠专业经验实现对语音信号的人工监听及判断，而对于猝发式的数传信号很难依靠人工发现且无法实现内容还原。

因此比起实际所需仍存在很大的差距。

如今不法团伙猖狂运用专业作弊设备进行团伙化和跨区域作弊正在严重危
害国家教育考试的公平性和广大考生的合法权益，产生了恶劣的社会影响。

一套
相较于传统被动式扫频技术的行之有效的专业无线电作弊反制技术和解决方案成为教育考试行业最迫切的需求。

1.2无线电（高科技）作弊与反作弊演变分析
考试和作弊就像孪生兄弟一样，从有科举考试的那一天开始，作弊就如跗骨之疽，从最开始的古朴简易派到现在的高科技专业流，各式各样的作弊手段层出不穷。

“魔高一尺、道高一丈”，随着作弊手段的不断进化，相应的反制技术也随之进步，在敌我不断的交锋过程中，基本可从技术发展角度分为三个大的阶段：
●第一代无线电作弊反制方案：手机屏蔽仪。

手机屏蔽仪作为针对公开运
营商频段（手机作弊）的阻断设备，能够在基站信号强度一定的情况下
起到预期作用。

但在网上巡查系统全面建设、相关考试组织纪律的日益
严格和运营商可实时监控手机通信内容并定位的三重打击下，手机作弊
已经逐渐被专业化作弊团伙所淘汰，手机屏蔽仪无法应对现有专业作弊
手段；
●第二代无线电作弊反制方案：盲扫式屏蔽仪。

盲扫式屏蔽仪从本质上来
讲是在手机屏蔽仪基础上拓展了部分1G以下的常见专业作弊通信频段。

相较于手机屏蔽仪，其具备一定的专业作弊器材阻断能力。

但由于其属
于被动盲目扫频，效率低下，实际上无法真正覆盖70Mhz-1000Mhz的全
部区间且无法有效阻断大功率专业作弊信号，目前已经被专业作弊团伙
彻底突破。

●第三代无线电反制方案：侦测引导阻断。

第三代方案的最大特点在于变
盲目扫频为主动侦测和精确阻断。

在这种先机技术方案下，通过侦测不
仅能够实现精确阻断，实现对大功率专业作弊设备的有效阻断，还能够
真正做到对常见作弊频段的无缝覆盖。

同时，通过对作弊信号的实时侦
测和内容还原，实现对无线电作弊的溯源执法和态势管理。

本方案将从第三代反制方案的需求、实现以及部署等方面进行详细阐述，为用户提供最专业的无线电作弊防控解决方案。

1.3无线电作弊防控需求分析
1.3.1传统盲扫式信号屏蔽仪局限性分析
在与无线电作弊技术斗争的过程中，无线电压制技术自然成为了其天敌。

无线电压制的思路总的来讲，就是通过无线电压制信号抑制和破坏作弊信号的发送和传输，最终使作弊考生无法有效接收答案。

从手机作弊到专业类作弊设备，其中最明显的变化之一就是作弊使用的频率范围在不断发展，因此，无线电反制手段也根据压制频率变化衍生出相应的产品。

手机屏蔽仪
手机屏蔽仪采用盲扫式方式精确覆盖已知手机通信频段。

运营商手机频段为公开信息，在采用新的手机制式和增加运营频段后，手机屏蔽仪需要更新硬件以确保对新增频段的覆盖能力。

作弊采用的手机无法超出这些公开运营频段，因此手机屏蔽仪能够在附近基站强度一定的情况下实现对手机作弊的反制。

其最大的局限性在于无法对采用手机以外的专业作弊器材起到反制作用，而现阶段手机作弊仅仅为少数个案。

固定扫频式无线电屏蔽器
固定扫频式无线电屏蔽器，即所谓的全频段屏蔽器，其本质是在手机屏范围的基础上根据部分常见的专业作弊频段进行了选择性覆盖（比如100-200M和400-500M范围），其主要目的是拓展手机屏蔽仪对专业作弊器材的反制能力。

由于专业作弊器材采用非公开手机频段和方式，单纯的固定式扫频方式就存在较大的局限性。

固定扫频式屏蔽器基于纯功率对抗原理，其扫频缺乏针对性，屏蔽效率低下。

通常一个作弊信号带宽在50K左右，在70-1000M带宽区间就有18000个可能出现作弊信号的频点，假设同时出现10个作弊信号，固定扫频式屏蔽器由于不知道作弊信号出现位置，需要保证覆盖18000个频点。

假设阻断10个作弊信号需要的功率为X，那么固定扫频方式在确保阻断这10个作弊信号所辐射的功率为18000/10=1800X，也即需要1800倍的有效功率。

换句话说，在总功率一定的情况下，只有1/1800的功率被有效地用于阻断10个作弊信号。

这种不讲究效率，只讲究效果的真正有效的全频段扫频式屏蔽器只在国安、军用防爆等大型设备中应用，其造价昂贵，功耗极高，在特殊的使用目的下并部考虑对周边环境和人体的电磁环境影响。

在教育考试行业无论是从造价、功耗还是对考生影响都不可能采用这种方式，实际市面上采用的所谓全频段扫频式屏蔽器均有以下两个特点：1.并未真正覆盖70-1000M范围，而只覆盖了其中很少一部分频率区间，对未覆盖区间无屏蔽效果；2.其总功率有限，而其低下的阻断效率导致其对功率较大的作弊信号缺乏实际阻断效果。

上述两类盲目干扰式作弊防控设备均是在盲目跟从不断发展的作弊设备进
行亡羊补牢式的补救。

近年来不断建设、不断投资，而作弊态势却越演越烈的事实充分说明了这种盲目式的防控技术存在先天的弊端，而且正在被作弊团伙逐渐掌握和利用。

1.3.2专业化无线电作弊基本流程分析
无线电高科技作弊团伙是一种专门非法协助考生进行考试作弊，提供作弊设备和近似标准答案的组织。

这样的组织已经高度繁殖，精确分工，具有极高的作案效率。

从技术更新、设备生产，到渠道销售、雇佣终端操作，已经形成了一道完整的产业链和成熟的商业模式。

无线电高科技作弊设备种类繁多，但是作弊手段流程大体相同，分为三步，如下图所示：
图2 作弊流程示意图
1、作弊团伙安排卧底参加考试，该卧底拿到考卷后，利用各种手段将试卷带出场外。

当然，也不排除个别作弊团伙能够通过其他手段拿到试卷，由于其采用团伙化作案，分工明确，一个泄题点往往造成全国范围内的泄题。

2、作弊团伙在考场外高报酬安排人员（一般是知情或不知情的一线教师队伍）分工做题，一般在半小时内可以将答案全部做出，并且保证相当高的准确率（80%以上，2011年高考中侦测出95%准确率的答案）。

3、通过网络技术，将答案分发给各地一线施行答案传输的作案人员，他们再将得到的答案通过音频或者数字传输的方式发送给作弊考生。

现阶段通常情况下，都采用远程无人值守的发射系统，在学校周边的民房里放置无人值守的发送设备，作案人员通过短信、无线电进行远程控制发射。

可见，其所依仗的高科技无线电传输技术是目前以及相当长一段时间内高科技作弊的核心技术手段，其危害性和覆盖性都远超其他作弊手段。

1.3.3专业化无线电作弊的特点和危害
与运用传统作弊方式的相比，现在运用专业无线电作弊设备作弊存在以下特点和危害：
●隐蔽性强。

通常情况下，作弊设备的接收端设备都是小型化、伪装
化的设计（如小如米粒的隐形耳机、橡皮式数传接收机等），使得考场监考人员很难发现此种作弊行为，这种情况并且无法通过加强人力监管来杜绝
●没有明确的法律约束，即使抓到作弊团伙，也无法对其产生毁灭性
打击，顶多就是罚款和没收工具，对作弊团伙来讲，没受到致命性的打击，仍然有巨大的非法盈利空间
●不易抓获。

2013年远程无人值守发射站的出现，导致公安执法的结
果往往是只抓获了设备，而无法抓获其犯罪嫌疑人
●作弊器材的传输效率极高，由于都是采用的成熟技术，数据传输极
为稳定
●作弊团伙通过专业人士分组答题的方式，使得答案准确率极高
●科技含量高，不再是夹带、小抄、偷看等传统的作弊行为，对于监
考老师来讲，有较高的认知要求
●为了避开现有的作弊防控技术，以及降低被发现的风险，作弊团伙
基本采用70M-1000Mhz内非常见频段，这些作弊信号混杂在考场环境中的正常通信信号中，为发现和防控带来了非常大的困难。

特别是数传作弊设备的信号，发送时间短，发射功率高，如果没有强有力的无线电侦测及还原技术，基本无法判定其为作弊信号。

为了避开现有的一些阻断技术手段，不同团伙在不同地区，不同考试中，往往会采用不同的作弊频点，而在开始结束后这些频点也将不再启用，这使得通过预设频点进行集中阻断的方式基本无法在考试期间对大量的作弊信号真正起到有效的阻断。

●通过我们在各地考试试点中发现，由于作弊团伙不顾相关法律及条
规管制，针对现有全频段盲扫阻断设备功率分散，阻断效率底的缺陷，往往采用大功率发射装置，在学校周围近距离发射，使得传统全频段设备无法有效地阻断其功率信号
●由于客户群体主要以学生为主，一人使用，很容易传播和散发，极
易发生群体性和区域性的恶性事件，将会带来极大的社会危害性
●整个作弊助考的行为，已经形成了整套地下产业链和商业模式，并
趋于成熟，造成一定的社会影响，尤其是部分得逞的事件和行为，将会给传统的正确的认知上带来一定的冲击
●团队作弊行为严重阻碍和极大地冲击了人才选拔的公正性和权威性，
威胁了高考的神圣性
●非法盗用和侵占合法的无线电频率，影响了正常的无线电通信和电
磁环境
1.4当前无线电作弊防控的目标
从上述分析，我们不难看出，在现阶段日益猖獗的专业化和团队化无线电作弊态势下，教育考试行业作弊防控建设的要目标有以下几点：
1.真正的全频段覆盖
有效阻断作弊信号，确保考试公平公正。

对70Mhz至1000Mhz整个区间真正的全频段无缝覆盖，结合手机2G/3G/4G频段、WIFI/蓝牙频段的有效屏蔽，做到真正的全频覆盖屏蔽。

2.由防到控，主动出击
近年来，作弊团伙已经掌握了通过考前踩点、频谱观测的方式了解传统盲扫式屏蔽仪的工作特性。

因此从敌暗我明到敌明我暗的转变是接下来能否在作弊反制中却得先机和
主动权的关键点。

如何做到在作弊信号未发射时不进行茫无目的扫频式阻断是重要的技术目标。

同时要通过技术手段，实现对疑似作弊信号的捕获和内容还原，无论是作弊团伙考前踩点和考中作案，都能够实时发现，精确打击，从根本上扭转攻防局势，极大地提升我们与作弊团队持续对抗的主动性。

3.考场内部绿色环保
重视环保和绿色健康标准，减少不必要的盲目电磁辐射对考生的影响，避免屏蔽信号影响考场周边电磁环境和居民生活。

4.基于大数据的作弊反制由防到控
在有效抑制作弊设备接收场外信号基础上，还应具备对考点无线电作弊信号实时捕获和分析还原能力。

通过实时、准确和全面的数据让各级管理者掌控整体作弊态势，逐步构建强大的教育考试无线电作弊防控大数据分析中心，不断能提升系统持续防控能力，给社会公众一个可信、可控的交代。

5.协同合作，联合执法
掌握作弊信号信息，从被动的屏蔽信号，到协同无委会和公安部门主动出击，形成有效的纵深防御体系，直接打击作弊团伙，灭除高科技作弊毒瘤。

如上图所示六大转变要求，高科技作弊防控是一项与作弊犯罪分子长期斗智斗勇的艰巨工作，只有在保证实际屏蔽效果的同时，还做到知己知彼，通过技术手段实现对作弊团伙、作弊技术的不断了解，我们才能持续改善自身和把控全局，从全局掌控、打击作弊团伙、社会效益等方面综合考虑，由被动的“防”发展为有效的“控”，真正做到长期有效的持续防控。

1.5方案设计指导思想
1、先进性：目前业内没有任何成熟和完善的技术手段及产品针对现有猖獗的高科技作弊起到有效的反制作用，往往通过采用简单的手机信号屏蔽等等初级手段，难以达到真正的作弊防控作用。

这就要求系统设计必须采用先进架构及技术手段，符合国家考试中心关于高科技作弊防控的技术要求，支持最先进的侦测引导阻断的工作方式。

2、准确性：采用“基于瞄准式的灵巧式阻断”的先进模式，即根据通过到目前为止已经出现的各类无线电作弊信号，特别是目标信号的载频和带宽信息，不盲目采用白噪声信号，而是根据目标信号的特征，确定阻断信号的最佳调制形式，通过频点对准技术，“有的放矢”地展开阻断，以达到最优的阻断效果。

3、稳定性：所有设备采用嵌入式设计，支持无人值守，7x24小时稳定工作。

4、易操作及易维护性：通过LAN/WLAN实现侦测设备与屏蔽终端连接，并接入各级管理平台，实现远程管理和操作。

通过平台即可对各种作弊信息进行监管，而不需要对设备进行复杂操作和管理。

5、系统的性价比：根据行业具体需求和环境定制的嵌入式设备和相关系统软件，具有极高的性价比。

6、系统的可扩展性：能够接入考务管理与服务平台，网上巡查、应急指挥等其它系统互联互通，实现数据和业务的交互，并且提供相应扩展和升级的手段。

7、规范性：符合国家教育部和无线电管理委员会相关技术标准。

8、安全性：符合国家卫生部门的环境卫生要求，通过了中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所的检测。

1.6建设依据
《国家教育考试标准化考点建设规范（2007）》
《国家教育考试作弊防控系统无线电屏蔽技术规范（试行版）》
GB17859‐1999计算机信息系统安全防护等级划分准则
GB50057‐1994建筑物防雷设计规范
GB50348‐2004安全防范工程技术规范
GA308‐2001安全防范系统验收规则
GA/T75‐94安全防范工程程序与要求
GA/T388‐2002计算机信息系统安全等级保护操作系统技术要求
GA/T388‐2002B计算机信息系统安全等级保护管理要求
GB/T17618‐1998信息技术设备抗扰度限值和测量方法
YD/T1171‐2001 IP 网络技术要求——网络性能参数与指标
2.系统技术方案
2.1系统设计需求分析
2.1.1国家标准提出的要求
2010年，由国家教育考试中心提出了《国家教育考试作弊防控系统无线电屏蔽技术规范（试行版）》，在该技术规范中，明确提出了以下新的要求：
1、基于侦测引导阻断的设计思想
2、作弊信号的捕获和信号特征的分析
3、作弊信号的监听（看）和取证记录
4、建设各级作弊防控管理平台，可接入考务综合管理与服务平台
5、能与其他信息系统进行数据接口，如国家教育考试网上巡查系统
6、要求满足分布式的部署应用，确保高效、无害
7、要求满足在线式的应用，实现各级平台统一管理
因此，本方案中的技术实现和指标都围绕以上7大要求展开。

2.1.2教育考试管理部门的要求
结合各省教育考试管理需求和无线电作弊防控工作在新常态下的要求，系统建设应满足以下要求：
1、全方位信号检测捕捉能力。

这里的全方位，不仅仅是指对各种类型信号的侦测，还能对当前主流作弊频段、各种大小功率的无线信号进行侦测捕捉。

2、对捕捉信号的分析评判能力。

在各种鱼龙混杂的无线电信号中，能分辨出疑似作弊的无线信号，这就对信号分析提出了新的要求，是对作弊信号实现精确打击的前提条件。

3、针对现有作弊器材的分析，主要有两种形式的高科技作弊，音频和数字传输显示，这就意味着在系统设计中，必须要能针对这两种不同方式的作弊信号
进行识别和阻断，甚至是将其解调还原记录，以满足教育考试部门及其相关部门对作弊取证要求。

4、对作弊信号的高效实时阻断能力。

在作弊活动中，分为音频和数字传输显示的作弊方式，数字传输的方式传输速度快，准确率高，在2、3秒内即能完成高效传输，这就要求本系统对该类型的作弊活动实现瞬间侦测毫秒捕杀的性能；而音频信号的特征是持续的信号传输，这就要求本系统对该类型的作弊活动实现能长时间的发射阻断信号，直到作弊信号消失，达到完美压制的目的。

5、对各个终端设备的便捷、集中式的信息化管理和维护要求，将大量减少工作人员的工作量。

6、结合教育考试及其相关管理部门的管理流程和管理模式，合理采用多级级联架构，最大限度地满足各级部门的管理需求，在各级平台实现对作弊信号的相关数据的报警、上报、统计、存储和取证。

7、由于各个学校的硬件条件参差不齐，需要在设计产品时针对不同地域不同经济条件下的学校都能方便地使用，需要设计合理科学的部署方式和实现方式。

8、考虑到教育考试的特殊性，为了最大限度地不影响考生的情况下保障考试活动的正常进行，需要采用一些具有伪装优势的产品形态，降低对考生心理的负担。

9、针对教育考试的行业应用涉及面积极广，对产品成本的控制就必须要控制在合理的范围，用最合适的成本，完成最合适的应用，而不是一味追求不计成本的高精尖技术产品，同时应为用户考虑最能实现成本优化的设计方案。

2.2系统总体设计方案
2.2.1系统总体架构设计
2.2.1.1 多级级联的总体架构设计
高科技作弊防控平台与“国家教育考试考务管理与服务平台”无缝融合，实现了教育考试级级联网，符合目前教育考试管理体制、管理模式和教育部规划。

“国家教育考试考务管理与服务平台”分别由国家级、省级、市级、县（区）级、学校级等五级“教育考试考务指挥中心”来建设。

系统多级级联平台架构模型如下图所示：
学校级区县级市州级
省级
图4 系统多级级联平台架构模型图
采用多级级联系统架构至少有以下优势和特点：
1、 严格遵循目前教育考试管理模式和相关规划要求，符合国家《国家教育考试标准化考点建设规范（2007）》，与网上巡查、应急指挥以及教育考试管理与服务平台架构完全兼容。

2、 多级级联的体系结构具有更灵活的部署实施方式，可分步进行建设，逐步完善。

可以实现前端设备远程集中控制管理和多级平台分级管理。

3、 可充分利用已建成的标准化考点线路和设备，实现高效的资源整合，同时通过个平台发挥与其他标准化考点的业务交互、系统工作优势。

4、 通过各级平台以及逐级管理机制，增强系统的耦合能力，分散网络传输及平台管理压力，提高系统整体稳定性和可维护性。

5、 融入考试考务综合管理与服务平台，在各级平台建立强大的作弊防控信息中心，杜绝信息孤岛。

2.2.1.2系统架构设计。