Управляемый прямой режим.

Одна из особенностей режима DMO состоит в том, что если канал свободен, терминал может приступить к передаче без дополнительных разрешений от системы. Этим DMO отличается от режима транкинга, в котором терминал начинает передачу сигнала только после получения от системы санкций на ее проведение. Правда, при некоторых обстоятельствах (например, в условиях помех) бывает необходимо ограничить географическую область функционирования DMO-терминала (причем, не накладывая ограничений на свободу его перемещения). В таком случае используется управляемый прямой режим (Managed Direct Mode, MDMO), который обеспечивает дополнительный способ установления связи: DMO-терминалу запрещается осуществлять передачу в точно оговоренном географическом районе, пока он не получит системный сигнал на авторизацию данной операции.

Механизм режима MDMO основан на базовом принципе функционирования аппаратуры в составе системы TETRA: ей необходимо регулярно принимать сигналы авторизации (разрешения на передачу). Логика управления DMO-терминалами программируется в соответствии с требованиями к системе. Сигнал авторизации генерируется как оборудованием транкинговой инфраструктуры (в этом случае он передается через шлюзы и терминалы двойного наблюдения), так и специальным главным терминалом, который, согласно лицензионным условиям, должен работать, например, только в определенной зоне.

Принципы обеспечения информационной безопасности для пользователей системы профессиональной радиосвязи системы tetra.

Защита информации – это деятельность, направленная на предотвращение утечки защищаемой информации, являющейся предметом собственности и подлежащей защите в соответствии с требованиями правовых документов или, устанавливаемых собственниками информации, несанкционированных и непреднамеренных на нее воздействий.

Применительно к сетям подвижной радиосвязи понятие “защита информации” ассоциируется с термином “безопасность информации”. При этом в системах транкинговой связи стандарта TETRA под этим термином понимается исключение несанкционированного использования системы и обеспечение секретности переговоров санкционированных пользователей.

Стандарт ТЕТRА задачи обеспечения защиты информации пользователей решает применением механизмов:

• аутентификации абонентов;

• шифрования передаваемой информации;

• обеспечения скрытности номера абонента.

Под аутентификацией абонентаобычно понимается механизм опознавания его подлинности. Процедуры аутентификации используются для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи. В стандарте TETRA применяется относительно новая концепция аутентификации, использующая шифрование. Общий принцип ее реализации состоит в том, что в текст передаваемого сообщения включается пароль, представляющий собой фиксированный или зависящий от передаваемых данных код. Этот код знают отправитель и получатель, или который они могут выделить в процессе передачи. Получатель расшифровывает сообщение и путем сравнения выделенного кода с оригиналом, получает удостоверение, что принятые им данные являются данными санкционированного отправителя.

Каждый абонент для выполнения процедуры аутентификации на время пользования системой связи получает стандартный электронный модуль его подлинности (SIM-карту). SIM-карта содержит запоминающее устройство с записанным в нем индивидуальным ключом аутентификации и контроллер, который обеспечивает выполнение алгоритма аутентификации. С помощью заложенной в SIM-карту информации в результате взаимного обмена данными между мобильной и базовой станциями производится полный цикл аутентификации, в результате которого принимается решение на доступ абонента к сети. Обобщенная процедура аутентификации в стандарте TETRA проиллюстрирована на рисунке:

Обобщенная процедура аутентификации стандарте TETRA.

Алгоритм проверки подлинности абонента в сети стандарта TETRA осуществляется следующим образом :

Базовая станция посылает случайное число RAND на мобильную станцию. Мобильная станция проводит над этим числом некоторую операцию, определяемую стандартным криптографическим преобразованием ТА12 с использованием индивидуального ключа идентификации абонента К, и формирует значение отклика RES, которое отправляет на базовую станцию.

Базовая станция сравнивает полученное значение отклика RES с ожидаемым результатом XRES, вычисленным ею с помощью аналогичного преобразования ТА12. Если эти значения совпадают, процедура аутентификации завершается, и мобильная станция получает возможность передавать сообщения. В противном случае связь прерывается, и индикатор мобильной станции показывает сбой процедуры аутентификации.

Важно отметить, что в процессе аутентификации, наряду со значением RES, на основе случайного числа и индивидуального ключа идентификации абонента формируется т.н. выделенный ключ шифра DCK (Derived Cipher Key), который может использоваться в дальнейшем при ведении связи в зашифрованном режиме.

Описанная процедура может применяться также и для аутентификации сети абонентом. Обычно процедура аутентификации сети абонентом используется при его регистрации в определенной зоне сети связи, хотя может вызываться в любое другое время после его регистрации. Обеспечение описанных процедур определяет взаимную аутентификацию абонента и сети стандарта TETRA.

Обобщенная процедура аутентификации, описанная выше, обладает недостатком, связанным с необходимостью хранения в базовой станции индивидуальных ключей аутентификации всех абонентов. При компрометации одной из базовых станций несанкционированный пользователь может получить доступ к системе связи.

Для устранения этого недостатка в стандарте TETRA используется иерархическая система ключей, в которой одни ключи защищаются другими. При этом процесс аутентификации аналогичен изображенному на рисунке ниже, однако вместо ключа аутентификации К используется т.н. сеансовый ключ аутентификации KS, который вычисляется по криптографическому алгоритму из К и некоторого случайного кода RS.

Распределение сеансовых ключей аутентификации по базовым станциям обеспечивается центром аутентификации, надежно защищенным от вероятных попыток его компрометации. Процедура аутентификации мобильных абонентов с использованием сеансовых ключей показана на рисунке:

Процедура аутентификации мобильных абонентов с использованием сеансовых ключей.

Алгоритм аутентификации пользователей с применением сеансовых ключей состоит в следующем:

Генератор случайной последовательности, входящий в состав центра аутентификации, вырабатывает некоторый случайный код RS затем, значение RS и индивидуальный ключ аутентификации пользователя К, с помощью криптографического алгоритма ТА11 аутентификации формирует и передает в базовую станцию сеансовый ключ KS вместе с кодом RS.

На базовой станции формируется случайное число RAND1, которое и передается на мобильную станцию совместно с кодом RS.

В мобильной станции, первоначально по алгоритму ТА11 вычисляется значение сеансового ключа KS, а затем по алгоритму ТА12 формируются значение отклика RES1 и выделенный ключ шифра DCK1. Отклик RES1 передается на базовую станцию, где сравнивается с ожидаемым значением отклика XRES1, полученным на базовой станции. При совпадении откликов процедура аутентификации завершается, а мобильная станция получает возможность передачи сообщений. В противном случае мобильный абонент получает отказ в обслуживании.

Передача информации между мобильными абонентами осуществляется по радиоэфиру – общедоступному и трудно контролируемому ресурсу, поэтому система информационной безопасности (ИБ) должна иметь механизм, обеспечивающий защиту этой информации. Таким механизмом является шифрованиепередаваемой/принимаемой последовательности информационных битов с последовательностью, сгенерированной по определенным правилам. Последняя называется ключевой последовательностью, обозначаемой в спецификации KSS (Key Stream Segment). Она генерируется в генераторе ключевой последовательности KSG (Key Stream Generator), который является интегральным элементом оборудования терминалов и инфраструктуры. Именно он реализует алгоритмы шифрования, используемые в системе. Значения битов ключевой последовательности KSS зависят от ключа шифрования ECK (Encryption Cipher Key) и начального заполнения генератора ключевой последовательности KSG.

Информационная безопасность сети сосредоточена в секретных ключах, используемых в криптографических алгоритмах. Часто ключи служат «интерфейсом» между управлением и сервисами ИБ. В связи с этим возникает проблема защищенного распространения секретных ключей между географически разнесенными сущностями сети, которые их используют и должны знать их содержимое. Для ее решения предлагается множество способов управления ключами и их формирования.

Системы стандарта TETRA используют массу самых различных ключей. Одни формируются в процессе работы системы с пользователями, другие загружаются непосредственно в терминалы или передаются через радиоинтерфейс. Секретные ключи могут быть длительного или временного пользования. Рассмотрим виды ключей, используемых в системах транкинговой радиосвязи TETRA

Формируемый ключ шифрования DCK (Derived Cipher Key) формируется во время процедуры аутентификации. Для каждого терминала он уникален, что обеспечивает неявную аутентификацию пользователя. Используется для защиты информации на линии связи «вверх» (от мобильной станции к базовой) и «вниз» (от базовой станции к мобильной) только при индивидуальных вызовах. Он также применяется для шифрования и, таким образом, защиты от перехвата секретных ключей, которые передаются в терминал через радиоинтерфейс.

Общий ключ шифрования CCK (Common Cipher Key) генерируется инфраструктурой сети и доставляется в терминалы через радиоинтерфейс в зашифрованном виде с помощью индивидуальных ключей DCK. Он является общим для одной зоны обслуживания абонентов, включающей несколько базовых станций, или для нескольких смежных зон. ССК применяется для шифрования сигнальных сообщений по линиям связи «вниз» в определенной зоне обслуживания, чаще всего для установления группового вызова. Если сообщение предназначено для всех терминалов абонентов этой зоны, то ключ CCK используется без изменений, если для конкретной группы пользователей – для формирования MGCK (см. далее).

Групповой ключ шифрования GCK (Group Cipher Key) также генерируется инфраструктурой сети и при помощи ключей DCK передается в терминалы пользователей через интерфейс. Он является уникальным для соответствующей группы пользователей и применяется для криптографического разделения информации в различных группах. В «чистом» виде он не используется, а модифицируется с применением общего ключа CCK в определенной зоне обслуживания для получения MGCK.

Модифицированный групповой ключ шифрования MGCK (Modified Group Cipher Key) используется для защиты информации на линии связи «вниз» для закрытых групп абонентов в определенной зоне обслуживания.

Статические ключи шифрования SCK (Static Cipher Key) генерируются в оборудовании инфраструктуры и передаются в терминалы пользователей по радиоинтерфейсу защищенными при помощи индивидуальных ключей DCK. Статическими они называются в том смысле, что не изменяются в течение определенного промежутка времени до тех пор, пока не будут изменены инфраструктурой. Стандартом поддерживаются 32 статических ключа. Их применение зависит от конкретного внедрения (для шифрования радиоинтерфейса в режиме DMO или в качестве «аварийных» при неисправности центра аутентификации).

Для передачи ключей шифрования CCK, GCK и SCK в терминалы пользователей через радиоинтерфейс используется механизм OTAR (Over The Air Re-keying). Он позволяет передавать ключевую информацию в защищенном виде из инфраструктуры в терминалы и используется при знании секретного ключа терминала K. Сообщения, содержащие ключевую информацию, зашифровываются сессионными ключами, которые образуются преобразованием ключа K.

Шифрование активизируется только после успешного проведения процедуры аутентификации и предназначено для защиты речи и данных, а также данных сигнализации. На настоящем этапе развития этого стандарта, он включает четыре алгоритма шифрования (TEA1 – TEA4). Их применение обеспечивает разные степени защиты группам пользователей в соответствии с различными требованиями по уровню безопасности. Шифрование речи реализуется в виде цифровой обработки низкоскоростного потока данных, что позволяет применять сложные алгоритмы с высокой криптостойкостью, не ухудшающие качество восстановленной речи. Такие алгоритмы реализуют почти полную защиту радиопереговоров от прослушивания. Цифровые потоки информации нельзя расшифровывать с помощью простых аналоговых сканеров, что ограждает их от вмешательства несанкционированных пользователей. Аналогичная схема используется и для кодирования данных. При необходимости можно выбирать требуемый уровень защиты, правда, при этом скорость передачи может значительно измениться. Необходимо отметить, что скорость передачи данных в сетях TETRA выше, чем в существующих сетях GSM.

В стандарте TETRA используется поточный метод шифрования, при котором формируемая ключевая псевдослучайная последовательность побитно складывается с потоком данных. Зная ключ и начальное значение псевдослучайной последовательности, получатель информации имеет возможность сформировать такую же последовательность и расшифровать закодированное сообщение при сохранении синхронизации между передающей и приемной сторонами.

Поточное шифрование имеет определенное преимущество перед другими методами шифрования, которое заключается в отсутствии размножения ошибок в канале с помехами. Другими словами, ошибка приема одного бита зашифрованного текста дает также только один ошибочный бит расшифрованного текста и не приводит к нескольким ошибкам.

Для защиты от несанкционированной идентификации абонентов путем перехвата сообщений, передаваемых по радиоканалу, в стандарте TETRA используются временные идентификационные номера абонентов.

После первого контакта (сеанса связи) сети с пользователем уникальный идентификационный номер абонента может быть заменен на временный (псевдоним). При каждой новой регистрации пользователя псевдоним может быть заменен на новый. Кроме того, как индивидуальный, так и временный идентификационный номер может быть защищен с помощью шифрования радиоинтерфейса.

Скрытность абонента сохраняется также при выполнении процедуры корректировки местоположения подвижного абонента. При переходе из зоны в зону мобильная станция и базовая обмениваются служебными сообщениями, содержащими временные идентификационные номера абонентов. При этом обеспечивается защита переименования номеров и их принадлежность к конкретным абонентам.

Рассмотренные особенности применения, а также меры обеспечения безопасности информации в транкинговых системах стандарта TETRA, позволяет сделать вывод о реальной возможности их использования для ведомственных профессиональных систем связи.