Безразрывный без принудительного отвода мощности
В волоконно-оптическом тракте любой ВОЛС, кроме оптического кабеля, существуют также различные муфты, соединители, устройства ввода оптической мощности. Все эти устройства вносят в линию дополнительные потери. Оптическая мощность, теряемая на них, частично излучается с них в окружающую среду. Мощность этих вытекающих мод излучения и пытается использовать злоумышленник для осуществления НСД, применяя различные системы сбора этой мощности, чаще всего линзовые. Ясно, что приемник перехвата в этом случае должен быть расположен в непосредственной близости от места возникновения излучения, а для того, чтобы собранного излучения хватило для работы приемника перехвата, его надо собирать с некоторого протяженного участка линии.
Большое достоинство этого способа в том, что за счет использования излучения, которое существует независимо от того, есть НСД или нет, его практически невозможно проконтролировать системами мониторинга состояния линии. Можно сказать, что данный способ позволяет организовать режим «прозрачности» НСД, когда ВОСП «не замечает» отбор оптического сигнала. Рефлектометрические системы не покажут каких-либо изменений и неоднородностей в волоконно-оптическом тракте, потому что их нет, а системы на основе анализа уровня принимаемой мощности не обнаружат дополнительных потерь.
Однако, несмотря на это, данный способ НСД совсем не является «грозой» современных ВОЛС и вряд ли станет ей. Эффективно и довольно просто бороться против съема информации позволяют другие методы.
Во-первых, число участков возникновения вытекающего излучения известно и ограничено, а расположение на трассе постоянно. Это позволяет организовать около них охрану и наблюдение, либо применять какие-либо организационно-технические меры.
Во-вторых, соединительные устройства и сами волоконные световоды постоянно совершенствуются. Снижаются потери в самом волокне, следовательно, уменьшается мощность рассеиваемого излучения. Мощности, которая теряется в каких-либо локальных точках, уже оказывается недостаточно для работы приемника НСД, и приходится организовывать ее сбор с довольно протяженного участка кабеля. Для самых современных кабелей с коэффициентом затухания =0,20,3 дБ/км расчетная длина такого участка достигает сотен и более метров!
Поэтому организация НСД этим способом также маловероятна, поскольку меры противодействия для этого случая хорошо известны и отработаны.
Наибольший интерес представляет третий способ организации НСД.
Безразрывный с принудительным отводом мощности
Если той мощности, которая излучается с волокна на каком-либо локальном участке, оказывается недостаточно для организации НСД, то надо сделать так, чтобы мощности на этом участке излучалось больше. Пожалуй, именно так в первом приближении звучит основная идея данного способа.
Чтобы осуществить отвод оптического информационного сигнала с кабеля на каком-либо участке, используется локальное воздействие на его волоконные световоды. При таком воздействии изменяются их оптические свойства, что и приводит к «вытеканию» сигнала. Методов воздействия на волокно можно перечислить несколько:
изгиб волокна;
изменение диаметра волокна (например, путем давления)
микроизгибы волокна;
акустическое воздействие на волокно;
воздействие химическими реактивами.
Из этих методов наиболее интересным является метод изгиба волокна, потому что он, в отличие от остальных, позволяет организовать направленный вывод излучения. При изменении диаметра световода, а также акустическом или химическом воздействии вышедшее излучение распространяется по многим направлениям и труднее поддается сбору. В случае же изгиба вышедшее излучение распространяется вдоль одного направления, поэтому оно может быть собрано при помощи различных линзовых систем. Вот почему изгиб волокна является популярным вариантом при осуществлении НСД.
Достоинством этого метода является его высокая эффективность. Ведь изменяя радиус изгиба волокна, злоумышленник может добиться снятия таких величин оптической мощности, которой ему будет вполне достаточно для перехвата информации. Однако «прозрачным» этот метод не является. Поскольку мощность отводится принудительно, то подключение вызовет снижение уровня мощности на приемной стороне линии. Поэтому основным методом обнаружения этого способа НСД является контроль над уровнем мощности на приемной стороне. Если устройство контроля обнаруживает ее снижение, то оно делает вывод о наличии НСД к линии.
Но злоумышленник, выполняющий НСД, со своей стороны попытается противодействовать обнаружению. С этой целью он будет стараться снимать с линии как можно меньшие величины мощности, но в то же время такие, которых хватит для перехвата и расшифровки информации. Используя самые чувствительные приемники, он доводит уровни отобранной мощности до величин, соизмеримых с величинами естественных случайных потерь. В таких условиях вынести правильное решение о наличии НСД становится затруднительно. Ведь система может ошибиться, приняв случайные флуктуации мощности в канале за признак НСД. Либо, наоборот, «не заметив» настоящего НСД ввиду микроскопических уровней отводимой мощности.
Итак, данная система контроля хотя и позволяет обнаружить факт НСД, но очень эффективных средством не является. Поэтому можно ожидать, что для осуществления НСД злоумышленник выберет именно этот способ, предполагающий изгиб волокна для отвода мощности. Разработка эффективных методов и систем обнаружения НСД для этого случая является актуальной научно-технической проблемой.
И все же система контроля, действующая по описанному выше принципу, позволяет бороться с НСД. Очевидно, что ее эффективность будет зависеть от ряда параметров, таких, как величина отводимой мощности, чувствительность фотоприемников, и, если попробовать их проанализировать, то на основании такого анализа работу системы можно попытаться оптимизировать, сведя к минимуму ее ложные срабатывания.
Некоторые работы, посвященные частичному исследованию проблемы, проводились и ранее.
Теоретическому анализу вышеописанного варианта системы контроля посвящена работа [14]. В ней ее авторы В.А. Яковлев и В.В. Комашинский исследуют, как будет зависеть эффективность обнаружения НСД от уровня отводимой мощности и приводят численные соотношения для этих оценок. В своих расчетах авторы опираются на фундаментальные исследования Персоника, Гальярди и Карпа. Анализ проведен для линий со скоростями передачи в 28 Мбит/с, что уже не отражает современного состояния волоконно-оптических систем передачи.
Основная идея повышения эффективности данного метода контроля состоит в том, чтобы постараться принять такие меры, которые заставили бы нарушителя увеличить уровни отводимой оптической мощности. Ведь это, в свою очередь, создаст более благоприятные условия для обнаружения. Поэтому в другой своей работе [13] те же авторы предлагают использовать метод фоновой засветки. Существуют также работы, авторы которых предлагают использовать для этих целей позиционно-импульсную модуляцию.
Теми же авторами был предложен и другой подход к принятию таких мер.
Существует множество исследований, посвященных проблеме НСД в традиционных, электрических линиях связи. В них для защиты от НСД предлагается использовать различные методы кодирования, затрудняющие расшифровку информации в случае малых уровней сигнала, но в то же время не влияющие на прием, если уровни сигнала большие. Развитие таких методов привело к появлению «концепции кодового зашумления», которая основывается на теории канала с отводом, впервые введенной Вайнером в 1975 г. Конструктивное развитие данной концепции, разработка методов оценки защищенности, алгоритмов кодирования/декодирования, исследование эффективности кодового зашумления проведено В.И. Коржиком, В.А. Яковлевым с 1981 г. по настоящее время. Основные результаты опубликованы в монографии [20] и обзорной статье [21].
Можно предполагать, что применение кодового зашумления в сочетании с вышеописанной системой контроля даст возможность повысить эффективность ее работы и тем самым увеличить защищенность волоконно-оптических линий связи от попыток НСД.
Анализу этой возможности и посвящена данная дипломная работа.
