УДК 681.3.07

А.Б. ЕЛИЗАРОВ , В.С. ВАСИЛЕНКО, С.М. ДРОЗДЮК

Національний авіаційний університет, м. Київ

ОЦІНКА МОЖЛИВОСТЕЙ ТА НАПРЯМКІВ ПІДВИЩЕННЯ ЗАХИЩЕНОСТІ ІНФОРМАЦІЙНИХ ОБ’ЄКТІВ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖ

Інтенсивність природних впливів, яка визначається, в основному, співвідношенням сигнал/ шум (сигнал/ завада) в каналах ТКМ [1], є настільки значною, що лише за їх рахунок, без урахування можливостей зловмисників по створенню загроз, наприклад різного роду завад, середня ймовірність помилки двійкового символу (біта) Р_пом для телефонних кабельних каналів ТКМ складає від 1,29´10^–4 до 2´10^–3; для радіорелейних телефонних - від 2,66´10^–4 до 7,3´10^–4 відповідно. Відомо також, що з часом такі помилки групуються в пакунки двох видів: "короткі"- тривалістю 2…10 мс та "довгі" - тривалістю 100…200 мс. “Короткі” пакунки з’являються частіше, але більшість зафіксованих помилок зосереджено в "довгих" групах (75 - 90%) [2].

Порушення цілісності прийнятих даних призводить до різноманітних негативних наслідків, тому актуальним є їх захист від будь–яких викривлень. Ця необхідність підтверджується і вимогами щодо припустимої ймовірності Р_п помилок в повідомленнях, яку слід трактувати як ймовірність порушення цілісності інформаційних об’єктів, що обробляються (якщо передача та обробка інформації здійснюється у вигляді повідомлень). Наприклад, вона може задаватися [2] від 10^–4 (в завданнях оперативно–виробничого планування) до 10^–6 (в завданнях бухгалтерського обліку).

Використовуючи зв’язок поміж припустимої вірністю інформації Р_п та середньою імовірністю помилки символу Р_пом (Р_{пом =} Р_п/n, де n - розрядність повідомлення), отримаємо, що середня припустима ймовірність викривлення символу, у випадку відсутності засобів захисту від помилок, складе значення від 10^–8 до 10^–6 - при обробці повідомлень з довжиною 100 двійкових символів (біт), та від 10^–9 до 10^–7 - при обробці повідомлень з довжиною 1000 символів. Слід підкреслити, що ці вимоги є не найвищими. Наприклад, у системах з криптографічним захистом, наслідки викривлень є рівноцінними втраті повідомлення, не говорячи уже про втрати, що пов’язані з навмисним викривленням фінансової інформації, навмисним викривленням команд, розпоряджень та т.п. Останнє іноді призводить до постановки задачі передачі інформації з абсолютною цілісністю. Аналіз цих даних дозволяє зробити висновок про необхідність використання засобів, приладів або алгоритмів, що дозволяють забезпечити значне підвищення цілісності інформації, що приймається.

Задача забезпечення цілісності інформації в умовах природних впливів (проблема завадостійкості) для каналів ТКМ (взагалі для мереж передачі даних) є давно відомою і дуже важливою і вирішується шляхом підвищення якості та умов передавання сигналів та вибором ефективних протоколів обміну. Основними напрямками цього є:

1. Збільшення уже згаданого співвідношення сигнал/ завада за рахунок підвищення енергетики сигналу (велика початкова потужність, регенерація на пунктах підсилення як з обслуговуванням, так і без обслуговування та т.п.), що потребує значних енергетичних чи матеріальних витрат;

2. Збільшення співвідношення сигнал/ завада за рахунок зниження рівня завад (шумів) шляхом використання спеціальних ліній зв’язку, кабельних ліній зв’язку з низьким рівнем власних шумів, наприклад, оптоволоконних, що також потребує значних матеріальних витрат;

3. Забезпечення хоча б задовільної узгодженості смуги пропускання П каналу із спектром сигналу, який визначається параметрами сигналу, в першу чергу його тривалістю τ ≈ 1/В, де τ –тривалість сигналу, а В–технічна швидкість передачі інформації в даному каналі. Задовільною найчастіше вважають таку узгодженість, коли П≥2В;

При таких умовах в деяких випадках можливим є застосування на канальному чи мережному рівнях протоколів типу протоколу з ретрансляцією кадрів, коли здійснюється передача інформаційних кадрів без контролю помилок (це покладається на протоколи вищих рівнів) [1]. Зрозуміло, що поруч з безперечним достоїнством таких протоколів, яке полягає в високій швидкості обміну, існує безперечний також недолік – можливість безконтрольної будь–якої модифікації (чи викривлення) інформації, включаючи вилучення чи вставки цілих кадрів. Тому подальше підвищення рівня захищеності інформаційних об’єктів в ТКМ покладається на способи організації обміну, серед яких найбільш поширеними є наступні:

4. Застосування мажоритарних методів захисту, що базуються на використанні декількох фізично (найчастіше, навіть, географічно) рознесених каналів зв’язку (3…5), по яких передається одна і та ж сама інформація, або на багатократному передаванні (3…5 разів) однієї і тієї ж інформації по одному каналу зв’язку. В першому випадку необхідні суттєві матеріальні витрати, а в другому - значно зменшується перепускна спроможність каналу зв’язку (у 3…5 разів). З цих причин, в системах передачі даних (СПД) використання цих методів є не завжди доцільним;

5. Застосування програмних, апаратурних чи програмно–апаратурних засобів виявлення та усунення викривлень – застосування способів передачі повідомлень із різного роду зворотним зв’язком (інформаційним – деякий аналог мажоритарного методу з багатократним передаванням інформації та прийманням рішення щодо правильності передачі на боці передавача, або з зворотним вирішуючим зв’язком (ВЗЗ) – багатократному, при необхідності, передаванню з прийманням рішення щодо правильності передачі на боці приймача) та каналів з завадостійкими корегуючими кодами (ЗКК).

При цьому, зрозуміло, застосування таких засобів є можливим як на суто канальному рівні протоколів взаємного зв’язку відкритих систем, так і на більш високих рівнях цих протоколів. Прикладом цього є застосування на канальному рівні завадостійких кодів з виявленням викривлень, завадостійких корегуючих кодів з виявленням та виправленням викривлень [2], застосування протоколів мережного рівня типу Х.25/3 (мережний протокол комутації пакетів), протоколів транспортного рівня типу TСP/IP, чи ІР (міжмережний протокол, як частка попереднього протоколу) та інших. Для організації обміну за такими протоколами широко застосовуються сучасні модеми – елементи каналоутворюючого обладнання.

Порівняння цих напрямків дає змогу зробити висновок, що найбільш прийнятними можна вважати способи з використанням зворотного вирішуючого зв’язку та способи з використанням завадостійких корегуючих кодів. Поверхневий аналіз способів з використанням ВЗЗ та ЗКК дає змогу помітити, що способи з застосуванням зворотного зв’язку завжди потребують наявності другого, тим чи іншим чином організованого, каналу зв’язку, що звичайно збільшує матеріальні витрати, але надає змогу передавання інформації в умовах наявності достатньо інтенсивних завад. Способи з використанням ЗКК, як здається, не мають ніяких суттєвих недоліків, окрім збільшення надлишковості повідомлень та ускладнення модемів за рахунок необхідності вирішення ними більш складних задач, пов’язаних з визначенням місця та величини викривлень і їх корекції.

Література

1. Бунин С.Г., Войтер А.П. Вычислительные системы с пакетной радиосвязью. – Киев : Техніка, 1989. – 223 с.

2. Василенко В. С., Башкиров А. Н., Сальник А.М и др. Разработка методов и способов защиты информации в радиоканалах ИВС с целью обеспечения ее стойкости к НСД и помехам. // Отчет по НИР шифр – "Верность" (промежуточный), – К.: Отделение спец. техники, кибернетики и конверсии АИНУ, 1993, – 127 с.