Оценка степени опасности перехвата информации при передаче ее по радиоканалу

 

Рассмотрим задачу оценки степени защищенности канала с применением сложных сигналов за счет энергетической скрытности.

Пусть существует работающая радиосистема:

Рис. 21.1. Размещение передатчика и приемника системы радиосвязи

 

Найдем максимальное расстояние, на котором обнаруживается сигнал передатчика. При R = R_max, P_{вх пр} = Р_порог.

Расстояние R_max зависит от направления на антенну:

Дальность расстояния для передачи и перехвата может быть разной. Для перехвата коэффициент сигнал/шум α, необходимый для приема, может быть меньше 1. Для приема телевизионного сигнала требуемый коэффициент различимости α = 40 дБ, для звуковых сигналов α ≈ 10 дБ. Если это не оговаривается в задаче, то α принимают равным 1 дБ.

Сравним радиусы передачи и перехвата для систем с простыми и сложными сигналами.

Ширина спектра сигнала равна удвоенному значению информационной полосы.

Сложный сигнал использует искусственные методы формирования, расширяющие спектр.

Величина В – это база сигнала. Она может быть от нескольких десятков до нескольких миллионов. Соотношение длительностей сложных и простых сигналов перейдет в соотношение полос. При обработке сложный сигнал может быть сжат в величину, равную базе.

Плотность потока мощности на приемной стороне:

Напряженность электрического поля:

ЭДС, наводимая в антенне:

Для полуволновой антенны действующая длина

Мощность на входе приемника:

, ,

Отсюда получаем минимальную ЭДС, которая должна наводиться в антенне:

Максимально возможное расстояние:

Из этой формулы вытекает, что чем выше частота и чем больше полоса пропускания приемника, тем меньше дальность связи. Чтобы ее обеспечить, нужно увеличивать мощность.

 

 

Обеспечение повышенной защищенности радиоканала при использовании сложных сигналов

 

Если приемник-разведчик не знает структуру сигнала и производит обнаружение по энергетической характеристике, ему необходимо расширить полосу обнаружения:

В этом случае уменьшается расстояние обнаружения:

Если приемник знает алгоритм формирования сложного сигнала, то обработка согласована с сигналом, на выходе производится сжатие и полоса получается равной Δf. Таким образом для приемника, знающего сигнал, максимальное расстояние не меняется.

, и если В > α, то .

Такой сигнал незаметен для энергетического приемника.

 

 

Примеры систем радиосвязи со сложными сигналами

Сложные сигналы широко используются при построении сотовых систем. Например, стандарт GSM – это переходный вид сигнала. Сложными их можно считать потому, что система работает в широкой полосе частот.

GSM900

В полосах терминалов (исходящий сигнал) и базовых станций (входящий сигнал) выделено 124 канала шириной 200 кГц каждый. Система использует псевдослучайную перестройку рабочей частоты, за счет чего и обеспечивается широкополосность сигнала. Сам же сигнал, использующий частотную манипуляцию, является узкополосным.

Кроме того, информация передается не непрерывно, а кадрами:

За счет этого образуется 8 временных каналов. Такой сигнал невозможно обнаружить обычными приемниками.

 

Системы с кодовым разделением каналов

В частотной области сигнал выглядит примерно так:

В эту полосу помещается около 1000 каналов, использующих фазовую манипуляцию. Кодовое разделение осуществляется с помощью расширяющих спектр последовательностей. Например, 11-позиционный код Баркера дает расширение спектра в 11 раз.

 

Bluetooth

Устройства Bluetooth используются для беспроводной связи на небольших расстояниях, обычно в пределах одного помещения и образуют так называемую пикосеть. Эти устройства работают в диапазоне частот 2400-2480 МГц и применяют метод псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ). Рабочая частота частотно-манипулированного сигнала изменяется 1600 раз в секунду по некоторому закону частотно-временной матрицы. В одну пикосеть могут входить до 8 абонентов.

Передатчик выходит в эфир со скважностью 2, период выхода Т = 1/1600 с^-1.

В рабочем диапазоне выделяется 79 частотных каналов шириной 1 МГц. Таким образом, скорость передачи – 1 Мбит/с.

Беспроводные сети описываются стандартом 802.11. В них должна использоваться фазовая манипуляция (прямое расширение спектра) или ППРЧ. Скорость передачи в некоторых системах достигает 120 Мбит/с, а рабочие частоты – 60 ГГц.

 

Широкополосные сигналы имеют много преимуществ: это помехоустойчивость, многоканальность, скрытность. Однако в настоящее время наша страна не производит своей аппаратуры, а строит сети на импортной. Таким образом, противник также может приобрести такую же аппаратуру и подключиться к сети. Необходимо использовать не только аппаратные, но и программные методы защиты.

 

Список литературы.

13. Ярочкин В.И. Информационная безопасность: Учебник для студентов вузов. – 3-е изд. – М.: Академический проект: Трикста. – 2005. –544 с.

14. Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. М.: Техносфера. 2005. – 592 с

15. Рембовский А.М., Ашихмин А.В., Козьмин В.А. Радиомониторинг: задачи, методы, средства/ Под ред. А.М. Рембовского. – М.: Горячая линия-Телеком, 2006. – 492 с.

16. Ламекин В.Ф. Сотовая связь. Ростов-на-Дону: Изд-во «Феникс», 1997. – 176 с.

17. Информационная безопасность телекоммуникационных систем. (Технические аспекты): Учебное пособие для вузов/ В.Г. Кулаков, М.В. Гаранин, А.В. Заряев, О.Н. Новокшанов, А.Н. Обухов, С.В. Скрыль – М.: Радио и связь, 2004. – 304 с.

 

 

Лекция 22