Основы проектирования защищенных телекоммуникационных систем.-4

1

А.М. Голиков

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАЩИЩЕННЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Учебное пособие для специалитетета: 10.05.02 Информационная безопасность

телекоммуникационных систем

Курс лекций, компьютерный практикум, компьютерные лабораторные работы и задание

на самостоятельную работу

Томск

2

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

А.М. ГОЛИКОВ

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАЩИЩЕННЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Учебное пособие для специалитетета: 10.05.02 Информационная безопасность

телекоммуникационных систем

Курс лекций, компьютерный практикум, компьютерные лабораторные работы и задание на самостоятельную работу

2016

3

УДК 621.39(075.8)

ББК 32.973(я73)

Г 60

Голиков А.М.

Основы проектирования защищенных телекоммуникационных систем. Учебное пособие для специалитета: 10.05.02 Информационная безопасность телекоммуникационных систем. Курс лекций, компьютерный практикум, компьютерные

лабораторные работы и задание на самостоятельную работу / А.М.Голиков. – Томск: Томск.

гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2016. – 396 с.: ил. — (Учебная литература для вузов)

Учебное пособие предназначено для направления подготовки специалистов по направлению 10.05.02 Информационная безопасность телекоммуникационныхсистем.

Современные учебные курсы редко рассматривают комплексно вопросы проектирования защищенных телекоммуникационных сетей. Мало учебников и для комьютерной реализации реализации современных телекоммуникационных систем. Актуальность пособия велика, так как в современных системах связи и телевидения, а также кабельных сетях применяются все более сложные виды модуляции и кодирования, обеспечивающие высокую помехоустойчивость.

Методология изучения курса состоит в закреплении теоретических знаний на примерах компьютерной реализации современных телекоммуникационных систем и индивидуальных заданий на самостоятельную работу.

4

5

3.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАЩИЩЕННЫХ СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ (лекции, компьютерые практические и лабораторные работы 118

3.1. Проектирование защищенной системы мобильной связи стандарта GSM.....118

3.2.Проектирование защищенной системы мобильной связи стандарта CDMA...137

3.3.Проектирование защищенной системы мобильной связи стандарта

6

7

ВВЕДЕНИЕ

В учебном пособии рассмотрены основы проектирования защищенных телекоммуникационных, проектирование защищеннах инфокоммуникационных систем и копьютерный практикум: 1. проектирование защищенной IP-ATC на базе программного обеспечения ASTERISK; 2. проектирование системы обеспечения защищенного маршрутизируемого взаимодействия при использовании программного обеспечения

VIPNET OFFICE; 3. проектирование защищенной многоточечной видеоконференц связи на

(WiFi); 4. системы мобильной связи стандарта IEEE 802.15.4 ZigBee; 5. системы мобильной

связи стандарта IEEE 802.15.1 (Bluetooth); 6. системы мобильной связи стандарта IEEE

802.16 (WiMAX); 6. системы мобильной связи стандарта IEEE 802.20 LTE. Проектирование защищенных ситем цифрового телевизионного вещания и компьютерный практикум: 1.

системы цифрового наземного телевизионного вещания DVB-T; 2. системы цифрового

спутникового телевизионного вещания DVB-S и системы высокоскоростного цифрового

спутникового ТВ-вещания DVB-S2; 3. системы цифрового кабельного телевизионного вещания DVB-C и системы высокоскоростного цифрового кабельного ТВ-вещания DVB-С2; 4. системы цифрового мобильного телевизионного вещания DVB-Н и системы высокоскоростного цифрового мобильного ТВ-вещания DVB-Н2.

Задания на самостоятельную работу: 1. Оптимизация методов помехоустойчивого кодирования для телекоммуникационных систем; 2. Криптоанализ классических шифров; 3. Криптоанализ шифротекстов, полученных методом гаммирования; 4. Криптоанализ алгоритма RSA.

1.ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАЩИЩЕННЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ [1]

По функциональному принципу сети ЕСЭ разделяются на транспортные сети и сети

доступа.

Транспортной является та часть сети связи, которая выполняет функции переноса

(транспортирования) потоков сообщений от их источников из одной сети доступа получателям сообщений другой сети доступа.

8

Сетью доступа сети связи является та ее часть, которая связывает источник (приемник)

сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью.

Основные принципы системного подхода в области оптимального проектирования могут быть сформулированы следующим образом.

Система, состоящая из оптимальных частей, в общем случае не является оптимальной.

Подмена оптимизации системы в целом оптимизацией по частям во многих случаях может привести к ошибочным выводам. Оптимизация по частям приведет к тем же результатам, что и оптимизация в целом, только в том случае, если параметры одной части системы не влияют на выбор параметров другой части, что на практике встречается относительно редко.

Оптимизация системы должна проводиться по количественно определенному и единственному критерию, который в математической форме отражает цель оптимизации.

Критерий оптимальности, представленный в виде функции оптимизируемых параметров системы, называется целевой функцией Наличие нескольких критериев оптимальности,

которые, как правило, тем или иным способом связаны между собой, не позволяет довести процесс до логического завершения, а отсутствие количественно определенного критерия свидетельствует о недостаточном понимании разработчиком поставленной перед ним задачи.

Система должна оптимизироваться в условиях количественно определенных

ограничений на оптимизируемые параметры. Последнее обстоятельство свидетельствует о

том, что оптимальность системы всегда относительна, условна, так как зависит от условий

оптимизации. Поэтому условия оптимизации должны достаточно точно соответствовать

реальная масса и т.д. Внутренние параметры описывают систему с точки зрения разработчика.

Такими параметрами для систем передачи являются: вид модуляции, тип кода, число ступеней

преобразования, тип применяемых элементов и т.д. Уравнения связи между внешними и внутренними

параметрами системы в аналитической форме, широко используемые в последующих главах, могут

быть получены в результате:

1. Теоретических исследований (например, уравнения связи для помехозащищенности,

пропускной способности, надежности и т.д.);

2. Технико-экономических расчетов (например, уравнения связи для стоимости, приведенных

затрат и т.д.);

9

3. Аппроксимация экспериментальных зависимостей или эмпирических данных (например,

уравнения связи для вероятности ошибки, разборчивости речевых сигналов и т.д.);

имитационного моделирования системы или ее подсистемы на ЭВМ (например, уравнения связи для параметров системы синхронизации в зависимости от характера ошибок или помехозащищенности в зависимости от гипа используемого кода).

Задание на проектирование составляется заказчиком совместно с генеральным проектировщиком, а по необходимости и с субподрядным и специализированными организациями на основе решений, принятых на этапе разработки технико-экономического обоснования (ТЭО).

В задании на проектирование указываются:

-наименование проектируемой линии и основания для ее проектирования и строительства новых или использования существующих сетевых узлов связи (СУС);

-направление линии передачи с указанием оконечных узловых и промежуточных пунктов, в которых должны выделяться каналы связи;

-виды и объем информации, подлежащей передаче (телефонная, телеграфная и факсимильная связь, передача данных, Интернет, электронная почта, передача газетных полос, телевидение и вещание, роуминг мобильной радиосвязи и т.п.), приведенных к общему числу каналов тональной частоты (КТЧ), основных цифровых каналов (01ДК)

или цифровых потоков различной иерархии;

-предварительные рекомендации по выбору цифровых систем передачи, типа кабеля и источников их поставки;

-рекомендации по топологии сети, элементом которой будет проектируемая линия пер е дач и;

-требования по организации соединительных линий первичной сети и временных обходных связей на период освоения проектной мощности или завершения реконструкции;

-обоснование необходимости строительства технических и вспомогательных зданий,

проектирования источников и сетей электро-, теплоснабжения и инженерных

коммуникаций для них;

-требования к показателям надежности линии передачи и мероприятиям по их защите как от различного вида влияний, так и от несанкционированного доступа;

-взаимосвязь линии передачи с другими сооружениями ЕСЭ и ее составляющими;

-мероприятия на случай чрезвычайных ситуаций;

-требования по организации эксплуатации линии передачи, экологии

и охране окружающей среды;

10

предварительные сведения о сейсмичности, вечной мерзлоте, группе.

Основные этапы проектирования

При проектировании линии передачи решаются следующие задачи: Выбор трассы линии передачи.

Социально-экономическая характеристика оконечных и промежуточных пунктов.

Обоснование и расчет потребного количества каналов. Выбор системы передачи и типа кабеля. Размещение регенерационных пунктов и др.

Инженерный расчет показателей надежности ВОЛП

Исходные данные для расчета и основные расчетные соотношения

Требуемые показатели надежности (без резервирования) для местных (МПС), зоновых (ЗПС) и магистральных (СМП) участков первичной сети ЕСЭ РФ с максимальной протяженностью LМ приведены в табл. 1.1, 1.2 и 1.3 соответственно.

Таблица 1.1 Показатели надежности с протяженностью сети LМ = 200 км

0,985, а аппаратуры - 0,995. Тогда на подземной кабельной линии должны обеспечиваться следующие показатели:

-коэффициент готовности - не менее 0,985;

-среднее время между отказами - не менее 340,5 ч;

-среднее время восстановления - не более 5,2 ч;

-плотность повреждений - не более 0,1823.