Современные информационные технологии/4. Информационная безопасность.

Шматок А.С., Таценко А.В.

Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова, Украина

Методы и средства защиты волоконно-оптических линий связи от несанкционированного доступа.

В последнее время проводятся интенсивные работы по созданию ВОЛС, обеспечивающих защиту передаваемой информации от несанкционированного доступа (НСД). Можно выделить три основных направления этих работ:

- разработка технических средств защиты от НСД к информационным сигналам, передаваемым по оптическим волокнам (ОВ);

- разработка технических средств контроля НСД к информационному сигналу, передаваемому по оптическим волокнам;

- разработка технических средств защиты информации, передаваемой по ОВ, реализующих принципы маскировки, добавления помех, оптической и квантовой криптографии [1].

Первая группа работ связана с разработкой конструкционных, механических и электрических средств защиты от НСД к оптическому кабелю, муфтам, соединяющих строительные длины, и ОВ. Одни из видов средств защиты этой группы построены так, чтобы затруднить механическую разделку кабеля и воспрепятствовать доступу к оптическим волокнам [2].

Подобные устройства широко используются и в традиционных проводных сетях специальной связи. Так, например, в США запатентована конструкция оптического кабеля, которая обеспечивает защиту от НСД к его внешней оболочке и обеспечивает сигнализацию о НСД. Кабель имеет центральный силовой элемент в виде жгута металлических или диэлектрических проводов, вокруг которого размещены многожильные волоконные модули с гелиевым заполнением. Кроме этого, в кабеле имеется контрольный газовый поток, который находится под избыточным давлением. В случае разрыва внешнего покрытия начинается отток газа, в результате чего срабатывает сигнализация. В Германии для ВОЛС используют специальный оптический кабель с защитной оболочкой из силовых витых элементов, которые при попытках изгиба кабеля с целью увеличения уровня бокового излучения, распрямляются и разрушают ОВ, тем самым, сигнализируя о попытке несанкционированного съема информации.

Перспективным есть метод, основанный на использовании пары продольных силовых элементов оптического кабеля, которые подставляют собой две стальные проволоки, размещённые симметрично в полиэтиленовой оболочке, для дистанционного питания и контроля сигнализации датчиков, установленных в муфтах, от НСД.

Одним из предложенных методов защиты является использование многослойного ОВ со специальной структурой отражающих и защитных оболочек. Конструкция такого волокна представляет собой многослойную структуру с одномодовой сердцевиной. Подобранное соотношение коэффициентов преломления слоев позволяет передавать по кольцевому направляющему слою многомодовый контрольный шумовой оптический сигнал. Связь между контрольным и информационным оптическими сигналами в нормальном состоянии отсутствует. Попытки проникнуть к сердцевине обнаруживаются по изменению уровня контрольного (шумового) сигнала или по смешению его с информационным сигналом. Место НСД определяется с высокой точностью при помощи рефлектометра.

Вторая группа работ в этом направлении связана с мониторингом "горячих" волокон и разработкой различных устройств контроля параметров оптических сигналов на выходе ОВ и отраженных оптических сигналов на входе ОВ.

Основой системы фиксации НСД является система диагностики состояния (СДС) волоконно-оптического линейного тракта (ВОЛТ). СДС можно построить либо с анализом прошедшего через ВОЛТ сигнала, либо с анализом отраженного сигнала (рефлектометрические СДС). СДС с анализом прошедшего сигнала - наиболее простая диагностическая система. На приемной части ВОЛС анализируется прошедший сигнал. При НСД происходит изменение сигнала, которое фиксируется и передается в блок управления (БУ) ВОЛС. При использовании анализатора коэффициента ошибок (АКО) на приемном модуле ВОЛС, СДС реализуется при минимальных изменениях аппаратуры ВОЛС, т. к. практически все необходимые модули имеются в составе аппаратуры ВОЛС.

Основным недостатком СДС с анализом прошедшего сигнала является отсутствие информации о координате появившейся неоднородности, что не позволяет проводить более тонкий анализ изменений режимов работы ВОЛС (для снятия ложных срабатываний системы фиксации НСД).

Для контроля величины мощности сигнала обратного рассеяния в ОВ в настоящее время используется метод импульсного зондирования, применяемый во всех образцах отечественных и зарубежных рефлектометров. Начальные рефлектограммы линии фиксируются при разных динамических параметрах зондирующего сигнала в памяти компьютера и сравниваются с соответствующими текущими рефлектрограммами. Локальное отклонение рефлектограммы более чем на 0,1 дБ свидетельствует о вероятности попытки несанкционированного доступа к ОВ.

Основные недостатки СДС с анализом отраженного сигнала на основе метода импульсной рефлектометрии следующие:

- при высоком разрешении по длине ВОЛТ значительно снижается динамический диапазон рефлектометров и уменьшается контролируемый участок ВОЛТ;

- мощные зондирующие импульсы затрудняют проведение контроля ВОЛТ во время передачи информации, что снижает возможности СДС, либо усложняет и удорожает систему диагностики [3];

- источники мощных зондирующих импульсов имеют ресурс, недостаточный для длительного непрерывного контроля ВОЛС;

- специализированные источники зондирующего оптического излучения,

широкополосная и быстродействующая аппаратура приемного блока

рефлектометров значительно удорожает СДС.

Из работ третьего направления представляет интерес метод, основанный на использовании кодового зашумления передаваемых сигналов. При реализации этого метода применяются специально подобранные в соответствии с требуемой скоростью передачи коды, размножающие ошибки. Даже при небольшом понижении оптической мощности, вызванном подключением устройства съема информации к ОВ, в цифровом сигнале на выходе ВОЛС резко возрастает коэффициент ошибок, что достаточно просто зарегистрировать средствами контроля ВОЛС.

Таким образом, конфиденциальность передаваемой по ВОЛС информации может быть обеспечена применением специальных методов и средств защиты линейного тракта от несанкционированного доступа. Наибольший эффект достигается в том случае, когда все используемые средства, методы и мероприятия объединяются в единый, целостный механизм – систему информационной безопасности. Только в этом случае появляются системные свойства, не присущие ни одному из отдельных элементов системы защиты, а также возможность управлять системой, перераспределять ее ресурсы и применять современные методы повышения эффективности ее функционирования.

Литература:

1. Каток В.Б., Манько А.А., Задорожный М.Д. Защита информации на уровне линейных сооружений волоконно-оптических линий связи от несанкционированного доступа // Правове, нормативне та метрологічне забезпечення системи захисту інформації в Україні: Тезіси докладів науково-технічної конференції. – Київ, Вип. 3, 2000.- С. 205-213.

2. Корольков А. В., Кращенко И. А., Матюхин В. Г., Синев С. Г., Проблемы защиты информации, передаваемой по волоконно-оптическим линиям связи, от несанкционированного доступа, Информационное общество, 1, 74, 1997.

3. Воронков А.В. Исследование отражений в оптических волокнах на дефектах оболочки и разработка рекомендаций по техническому обслуживанию оптических кабелей связи: Дис. канд. техн. наук: 05.12.13 Самара, 2005 247 с. РГБ ОД, 61:05-5/3107.