Физические принципы формирования каналов утечки информации в ВОЛС

Содержание

Введение	3
1 Волоконно - оптические линии связи и обеспечение защищенности информации	5
1.1 Основные положения	5
1.2 Физические принципы формирования каналов утечки информации в ВОЛС	8
1.3 Рефлектометрический метод определения каналов утечки информации в ВОЛС	9
1.4  Математическая модель ВОСП (ВОЛП)	12
1.4.1 Математическая модель одноквантовой системы передачи и приема данных	12
1.4.2 Экспериментальные результаты	14
1.5 Проблемы защиты информации в ОСС	17
1.5.1 Разрывный способ	18
1.5.2 Безразрывный без принудительного отвода мощности	19
1.5.3 Безразрывный с принудительным отводом мощности	20
1.5.4 Вывод	22
Заключение	23
Список использованных источников	24

 

 

Введение

 

Цели и задачи исследовательской практики. Цель исследовательской практики это - систематизация, расширение и закрепление профессиональных знаний, формирование у магистрантов навыков ведения самостоятельной научной работы, исследования и экспериментирования [1].

Задачи исследовательской практики это – изучение:

- патентные и литературные источники по разрабатываемой теме с целью их использования при выполнении выпускной квалификационной работы;

- методы исследования и проведения экспериментальных работ;

- правила эксплуатации приборов и установок и т. д., а также выполнение следующих основных задач: анализ, систематизацию и обобщение научно -технической информации по теме исследований;

- теоретическое или экспериментальное исследование в рамках поставленных задач, включая математический (имитационный) эксперимент;

- анализ достоверности полученных результатов и т. д., также приобрести навыки: формулирования целей и задач научного исследования;

- выбора и обоснования методики исследования; работы с прикладными научными пакетами и редакторскими программами, используемыми при проведении научных исследований и разработок и т. д. [2].

Волоконная оптика уже много лет считается одним из центральных направлений развития в области коммуникационных технологий. Специалисты изначально возлагали на эту концепцию большие надежды, которые по сей день только подтверждаются периодическими успехами в деле прокладки сетей связи разного масштаба. В частности, оптико - волоконная связь уже продемонстрировала свою эффективность на примере тихоокеанских коммуникационных линий, а в будущем эту основу планируется использовать в лазерных и сенсорных системах [3].

В связи с наличием потенциальной угрозы несанкционированного съёма информации во всем мире ведутся работы по защите волоконно – оптических линии передачи (далее ВОЛП). Выделяют три основных направления: разработка технических средств защиты от несанкционированного доступа к информационным сигналам; разработка технических средств контроля несанкционированного доступа к информационному оптическому излучению. И данном отчете даны сведения о рефлектометрическом методе определения каналов утечки информации в волоконно – оптических линии связи (далее ВОЛС) [4].

Оптическое волокно (далее ОВ) в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Основания так считать вытекают из ряда особенностей, присущих оптическим волноводам. Эффективность систем защиты определяется как открытием новых, так и совершенствованием технологий несанкционированного съема информации (далее НСИ), использующих уже известные физические явления. С течением времени противник может освоить новые методы перехвата, потребуется дополнять защиту, что не свойственно криптографическим методам защиты, которые рассчитываются на достаточно длительный срок. В заключение следует отметить, что необходимость практического внедрения и эффективного использования защищенных ВОЛС в сетях связи является задачей сегодняшнего дня. Защита информации от утечки по ВОЛС - это комплекс организационных, организационно - технических и технических мероприятий, исключающих или ослабляющих бесконтрольный выход конфиденциальной информации за пределы контролируемой зоны [3].

Ниже в отчете приведены сведения о ВОЛС и вопросы обеспечения защищенности информации в данной системе.

 

 

Волоконно - оптические линии связи и обеспечение защищенности информации

Основные положения

 

ВОЛС - это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием ОВ [3].

В последнее время одним из наиболее перспективных и развивающихся направлений построения сетей связи в мире являются ВОЛС. В области систем передачи информации с большой информационной емкостью и высокой надежностью работы ВОЛС не имеют конкурентов. Это объясняется тем, что они значительно превосходят проводные по таким показателям, как пропускная способность, длина регенерационного участка, а также помехозащищенность [4].

Считается, что ВОЛС, в силу особенностей распространения электромагнитной энергии в оптическом волокне обладают повышенной скрытностью. Это объясняется тем, что оптическое излучение, являющее носителем информации, распространяется в ОВ согласно закону полного внутреннего отражения, а за ОВ электромагнитное излучение экспоненциально спадает [5].

Понятие ВОЛС является собирательным. Оно включает приемники, передатчики оптического сигнала, оптический тракт, регенераторы и иное оборудование. В связи с этим ВОЛС можно разделить на локальные и распределенные участки. Локальные участки, включающие в себя модуляторы, оптические передатчики и приемники, регенераторы, наиболее защищены от несанкционированного съема в виду локализованной области их расположения. Распределенные участки (волоконно - оптические тракты) обладают наибольшей протяженностью и, соответственно, наименьшей защищенностью от несанкционированного съема. В отличие от всех других сред передачи информации, для формирования каналов утечки на участках оптического тракта, как правило, требуют прямого доступа к ОВ и специальных мер отвода части излучения из ОВ или регистрации прохождения излучения [6].

В настоящее время, хотя темпы роста снизились, оптические системы передачи продолжают развиваться, роль таких систем в телекоммуникации усиливается. Но, настала пора менять приоритеты и прилагать более значительные усилия по повышению эффективности телекоммуникационных систем, поиску клиентов, формирования нового рынка услуг в инфокоммуникации [5].

Основные преимущества оптического кабеля (далее ОК) приведены на рисунке 1.1 [4].

 

 

Рисунок 1.1. Основные преимущества ОК

 

Ниже приведены основные направления применения волоконно – оптических систем передачи (далее ВОСП) (рисунок 1.2) [6].

 

 

Рисунок 1.2. Основные направления применения ВОСП

 

В состав ВОСП входят следующие технические средства [3]:

- каналообразующее оборудование (далее КОО) тракта передачи, которое обеспечивает формирование определенного числа типовых каналов или типовых групповых трактов со стандартной шириной полосы пропускания или скоростью передачи;

- оборудование сопряжения (далее ОС) или СУ (далее согласующее устройство) тракта, которое согласуют параметров многоканального сигнала на выходе КОО с параметрами оптического передатчика;

- оптический передатчик, которое обеспечивает преобразование электрического сигнала в оптический сигнал, длина волны которого совпадает с одним из окон прозрачности ОВ;

- ОВ кабеля, котороеслужит средой распространения оптического излучения;

- оптический ретранслятор (далее Регенератор), которое обеспечивают компенсацию затухания сигнала при его прохождению по ОВ и коррекцию различного вида искажений;

- оптический приемник (далее ОПр), которое обеспечивают прием оптического излучения и преобразования его в электрический сигнала;

- оборудование сопряжения (далее ОС) или СУ тракта приема, которое преобразует сигнал на выходе приемного оптического модуля (далее ПРОМ) в многоканальный сигнал соответствующего КОО;

8) КОО тракта приема, которое осуществляют  обратные преобразования многоканального сигнала в сигналы отдельных типовых каналов и трактов.

Обобщенная структурная схема ВОСП приведена на рисунок 1.3 [4].

 

 

Рисунок 1.3. Обобщенная структурная схема ВОСП

Физические принципы формирования каналов утечки информации в ВОЛС

 

В современных ВОЛС основной способ передачи информации основан на модуляции интенсивности света. Это наиболее простой способ передачи информации по ВОЛС, поэтому каналы утечки информации напрямую связаны с интенсивностью светового потока [7].

Волоконно - оптический кабель (далее ВОК) представляет собой сложную конструкцию с несколькими слоями покрытия оптического волновода. Параметры его таковы, что в окружающем кабель пространстве информативное оптическое излучение практически не создает каких - либо электромагнитных полей диапазона близкого к частоте модуляции. Вследствие этого для формирования канала утечки информации требуется физический контакт с оптическим каналом передачи информации - ОВ. Это требование является одним из главных факторов защищенности информации в ВОСП. В дальнейшем мы будем обсуждать только формирование каналов утечки информации, основанное на оптическом контакте с ОВ без нарушения канала связи. Также не обсуждаются возможности утечки информации на элементах ВОЛС в местах соединения, разветвления, ретрансляции и других, которые находятся под контролем специальных средств [8].

Формирование каналов утечки информации из ВОЛС можно разделить на три типа, которые связанны с возможными особенностями распространения света в ВОЛС [7]:

1) Нарушение полного внутреннего отражения;

2) Нарушение отношения показателей преломления;

3) Регистрация рассеянного излучения.

Нарушение полного внутреннего отражения.

Первый способ несанкционированного доступа связан с отводом части светового потока из оптического волновода при нарушении полного внутреннего отражения. В идеальном случае свет не выходит из ОВ вследствие полного внутреннего отражения на его границах. Любые отклонения в распространении света приводят к выходу части излучения из волновода, которое образует канал утечки информации. Варианты формирования каналов утечки информации из ВОЛС при нарушении полного внутреннего отражения можно разделить по виду воздействия на ОВ [8]:

- механическое воздействие;

- акустическоевоздействие и т. д.

Простейший пример механического воздействия на волокно - изгиб. При изгибе волокна локальная концентрация механических напряжений вызывает уменьшение угла падения света на границе, который может оказаться меньше предельного угла, и как следствие - нарушение полного внутреннего отражения, то есть часть светового потока выходит из ОВ [7].

Акустическое воздействие на ОВ также изменяет угол падения. При этом в сердцевине ОВ создается дифракционная решетка периодического изменения показателя преломления, которая вызвана воздействием звуковой волны. Электромагнитная волна отклоняется от своего первоначального направления, и часть её выходит за пределы канала распространения [8].

Почти все преимущества ВОЛС не вызывают сомнений, но тезис о хорошей защищенности ВОЛС требует разъяснений. Определимся, что применительно к ВОЛС это означает невозможность перехвата информации без физического нарушения целостности ВОЛС и отсутствие паразитных наводок [7].

Сотрудниками РГП «Институт информационных и вычислительных технологии» (далее ИИВТ) был собран стенд для исследования возможной уязвимости ВОЛС, представляющий собой модель распределенного центра обработки данных. Оптическая магистраль имитировалась кросс - панелью с петлей из разделанного многожильного ОК для внешней проводки. В качестве перехватчика использовалось пассивное устройство типа «ответвитель - прищепка» FOD 5503. Такое устройство создает микроизгиб в волокне и ответвляет сигнал, который может быть получен через имеющийся патч - корд. В процессе тестирования удалось перехватить сигнал, передаваемый в одном направлении [9].

Следует отметить, что описанные действия можно выполнить без применения специализированного дорогостоящего инструмента (приемлемая стоимость средств перехвата позволяет их использовать не только организациям, но и частным лицам) и за сравнительно небольшое время. Линии связи остались без разрывов: в процессе подготовки стенда кабель был освобожден лишь от внешних защитных оболочек, а волокна находились в защитном цветном буфере толщиной 250 мкм. Из результатов эксперимента следует такой вывод: уязвимость ВОЛС доказана на практике. А потому в связи с возможностью компрометации передаваемых данных или их модификации необходимо использовать средства криптографической защиты информации, передаваемой по ВОЛС [10].