Выводы.

• За счет своих достоинств волоконно-оптические линии связи становятся одним из основных средств передачи любых видов информации.

• Одним из преимуществ ВОЛС является их высокая защищенность от НСД.

• Несмотря на это, НСД к ВОЛС все же возможен.

• Существует три основных способа осуществления НСД к ВОЛС. Два из них не представляют интереса, так как имеются надежные средства защиты от них.

• Система контроля для третьего способа НСД также существует, однако повышение эффективности ее работы представляет собой актуальную научно-техническую проблему.

• Использование концепции кодового зашумления может повысить эффективность контроля и обнаружения НСД, и этот вопрос необходимо исследовать.

Глава 2. Постановка задачи и описание предлагаемого метода.

Волоконно-оптическая линия связи представляет из себя сложное инженерно-техническое сооружение, состоящее из многих элементов.

Рис.3. Структурная схема ВОЛС.

В состав линии входят:

• источник оптического излучения;

• модулятор;

• линейно-кабельные сооружения;

• регенерационные пункты;

• фотодетектор;

• декодер.

Входной электрический цифровой сигнал поступает на модулятор, где происходит модуляция светового потока от источника оптического излучения. Далее этот световой поток через устройство ввода излучения поступает в волоконно-оптический кабель. По мере распространения по кабелю оптическая мощность потока падает, и, чтобы предотвратить ее полное затухание, на линии устанавливают один или несколько регенерационных пунктов. Оптический сигнал, дошедший до приемной стороны, попадает на фотодетектор, который преобразует его в электрический ток. А ток этот, в свою очередь, попадает на декодер, который восстанавливает из него исходный цифровой сигнал.

Так можно в общих чертах описать функционирование любой волоконно-оптической линии связи. Разумеется, такое описание не учитывает многого, но самое главное – оно рассказывает о работе линии, в которой не осуществляется нелегальный доступ к информации. Попробуем проследить, что же изменяется, когда информация все же начинает нелегально сниматься с линии вышеописанным способом.

Для простоты рассмотрим линию, не имеющую регенерационных пунктов. Если таковые все же имеются на линии, то все рассуждения будут справедливы и для нее, с учетом того, что в этом случае в качестве передатчика нужно рассматривать передатчик предыдущего регенерационного пункта.

Излученная передатчиком оптическая мощность, как и прежде, попадает в волокна кабеля и распространяется по ним, постепенно затухая. Но теперь на каком-то расстоянии от передатчика злоумышленником производится отбор оптической мощности. Он создает на оптическом волокне изгиб, и часть мощности, теряемой на этом изгибе, излучается в окружающее пространство. С помощью линзовой системы эта мощность собирается и направляется на фотодетектор в приемном устройстве злоумышленника.

А та мощность, которая осталась в кабеле, распространяется по нему дальше и в итоге попадает на приемную аппаратуру линии. Ее уровень, конечно, будет уже меньше, чем в первом случае, когда НСД отсутствовал, ведь часть мощности была потеряна на изгибе волокна. Это уменьшение принимаемой мощности является тем признаком, который позволяет судить нам о появлении НСД.

Очевидно, что для того, чтобы на приемной стороне линии могли выполнить операции по контролю уровня мощности и вынесению решения об НСД, приемное оборудование должно быть дополнено специальным блоком, который и производит все эти действия. Если НСД обнаруживается, то этот блок формирует специальный сигнал «НСД», который, к примеру, может быть послан на передающую сторону с целью проинформировать персонал о необходимости выключения линии.

Итак, теперь структурную схему линии, к которой осуществляется НСД, можно изобразить так:

Рис.4. Структурная схема ВОЛС при наличии НСД.

Первое, что сразу бросается в глаза – это наличие в такой линии сразу двух приемников. Один из них является составной частью всей системы передачи и расположен на приемном конце, а другой представляет собой приемник для перехвата информации. В дальнейшем первый из них будем называть «легальным приемником», а второй, соответственно, - «нелегальным приемником».

Для удобства рассмотрения системы введем также и некоторые другие ее характеристики. Расстояние от передатчика до точки съема информации обозначим «L».

Оптическая мощность света, падающего на фотодетектор легального приемника в отсутствие НСД, равна P, а при появлении НСД эта мощность снижается и становится равной P_н. При этом на нелегальный приемник поступает мощность P_нсд.

Методика анализа работы устройства контроля состоит в следующем. Зная минимальную вероятность ошибки, которую должен получать злоумышленник, можно найти ту величину мощности, которую ему нужно отвести для обеспечения такой вероятности. Таким образом мы узнаем, какая мощность должна быть отобрана из кабеля. При анализе наличия НСД на стороне легального приемника эффективность обнаружения будет зависеть от этой величины изменения мощности, которая произошла вследствие появления НСД. По этой зависимости, задавшись каким-либо конкретным значением вероятности пропуска, можно рассчитать величину потерь информации, а затем и время обнаружения. Потери информации при этом – это то количество информации, которое сможет перехватить злоумышленник за это время.

Повторив такой анализ для системы с использованием кодового зашумления, можно сравнить полученные в первом и втором случае данные и сделать вывод о том, насколько использование кодового зашумления позволяет повысить эффективность обнаружения.

Введем некоторые параметры, которые характеризуют эффективность контроля НСД. Под эффективностью мы понимаем правильную реакцию блока контроля на появившийся НСД и величину потерь информации при этом. Когда блок контроля НСД наблюдает за уровнем оптической мощности, то внезапно возникшие случайные ее флуктуации могут быть истолкованы им как появление НСД, хотя на самом деле НСД нет. Произойдет ложное срабатывание системы. Возможен и второй вариант, когда НСД появился, но мощность при этом изменилась так мало, что блок контроля не среагирует на такое изменение, и НСД не будет обнаружен. Тогда произойдет пропуск НСД.

Для того, чтобы можно было численно охарактеризовать эти ситуации, для системы обнаружения вводят такие параметры, как «вероятность ложного срабатывания» P_л и «вероятность пропуска» P_проп. Иногда вводится также величина «вероятность обнаружения». P_обн, равная P_обн=1-P_проп.

При осуществлении НСД перед злоумышленником встает сложная задача. С одной стороны, ему доступны очень малые величины оптической мощности: при изгибе волокна ее величины составляют порядка 0,1%. При такой малой мощности высокой будет вероятность ошибки в канале перехвата, и, чтобы ее уменьшить, злоумышленнику приходится увеличивать объемы отводимой мощности, уменьшая радиус изгиба. Но если он будет увеличивать отводимую мощность, то на приемной стороне мощность тоже соответственно упадет, и это позволит системе контроля НСД обнаружить факт съема информации. Поэтому злоумышленник должен отводить минимально возможную мощность. Чтобы этого достичь, он использует самые чувствительные фотодетекторы, работающие при самых малых уровнях мощности. Такие детекторы повышенной чувствительности строятся на основе лавинных фотодиодов.

Чтобы оценить эффективность действия системы обнаружения, нужно выяснить, как вероятности пропуска и обнаружения НСД зависят от отводимой мощности, типа используемого фотоприемника и других параметров.