8-ma’ruza optik aloqa tarmoqlari reja: 18. Infokommunikatsiya xizmatlari. Optik telekommunikatsiya tarmoqlariga qo’yiladigan talablar

Optik tizimlar va aloqa tarmoqlarining axborot xavfsizligini ta’minlash uslublari va vositalari

Mavjud tizimlarning optik aloqa tarmoqlarida ruxsat etilmagan ta’sirlarni tashhislash va nazorat qilishning qo‘llanilish imkoniyatlarini ko‘rib chiqamiz. Ruxsat etilmagan ta’sirlarni kuzatishning zamonaviy texnologiyalarini shartli ravishda 2 sohaga ajratish mumkin, ularning har birida yo axborotni statistik tahlil qilish uslubi (masalan, signallar spektrini yoki qabul qilishda signallarning quvvatini tadqiq qilish), yoki tashhislash maqsadlari uchun mahsus signallardan foydalanuvchi uslub (masalan, nazorat qiluvchi signallar yoki optik reflektometrlar) [115-118].

Tolali optik liniyaviy traktlarning xavfsizligini
ta’minlash uslublari

Misollar ko‘rib chiqamiz.
Axborotni ruxsatsiz olishni (ARO) amalga oshirish uchun TOUL ning tolasigacha borib yetish va α_X yo‘qotishlarni kiritib, hamda bunda aloqa kanalining ishlashini buzmasdan turib (18.12-rasm) [112], P_X quvvatli nuqtada optik tarmoqlantirgich (OT_r) orqali P_RX quvvatning bir qismini olib tashlab, axborotni biror tarzda sanab chiqish zarur.
Possiv lokal (maxalliy) ruxsat etilmagan kirishda (REK) axborot olish uchun TOAL parametrlariga ta’sirni ko‘rib chiqamiz. Quyidagi belgilarni kiritamiz: P_S, P_R, P_X, P_RX – mos ravishda UOM ning chiqishda (TOAL ning boshida), QQOM ning kirishida (TOAL ning oxirida), axborotni yechib olish joyida, va QQOM REK ga kirishdagi optik signallar quvvati, α [dB/km]-TOAL ning so‘nishi, Ye-TOAL qabul qilgich – uzatkichining energetik potensiali.

18.12-rasm. Passiv ND ni TOAL

ARO da OT_R ga ta’sir ko‘rsatish natijasida nobirjinslik vujudga keladi, bunda OT_R dan ΔP_X optik signal nurlanib, uning bir P_RX qismi QQOM REK ga uzatiladi va TOAL ga qo‘shimcha α_X so‘nish kiritiladi.
Quyidagi koeffitsiyentlarni kiritamiz: K_C= P_RX/ P_X – ARO qurilmasining aloqa koeffitsiyenti; K_B= P_RX/ ΔP_X – ARO qurilmasining tanlab olish koeffitsiyenti; K_ZCh= P_R0/ P_RX0- ARO qurilmasining sezgirlik zaxirasi koeffitsiyenti; bu yerda P_R0, P_RX0- mos ravishda TOAL fotoqabul qilgichlarning va ARO qurilmasi sezgirligi.
TOAL ning Ye energetik potensiali va K_SZ sezgirlik zaxirasining berilgan koeffitsiyenti TOAL boshlangandan REK qurilma uchun axborot olinadigan joygacha bo‘lgan x koordinata ARO qurilmaning Kc aloqa koeffitsiyentini belgilaydi. ARO uchun chiqish-kirish qurilmasini tayyorlashning konstruktiv xususiyatlari va texnologiyasiga bog‘liq holda biror Kv daraja ta’minlanadi, bu qo‘shimcha kiritiladigan TOAL ning α_X so‘nishini vujudga keltiradi.
TOAL bo‘yicha uzatilayotgan axborotning maxfiyligi REK dan chiziqli traktni ximoyalanishning maxsus uslublarini va vositalarini qo‘llash natijasida ta’minlanishi mumkin. Himoyalangan TOAL ning qo‘llanilishi asosiy afzalliklariga quyidagilar kiradi:

1. 
   uzatilayotgan raqamli signallarning tuzilishiga bog‘liq emaslik;
   
2. 
   raqamli signallarni uzatish tezligiga bog‘liq emaslik;
   
3. 
   qiymati nisbatan arzon;
   
4. 
   maxalliy, abonent yoki mintaqaviy aloqa tarmoqlarida qo‘llanishning universalligi.
   

Keyingi paytlarda uzatayotgan axborotni REK dan himoya qilinishini ta’minlovchi TOAL ni yaratish bo‘yicha jadal ishlar olib borilmoqda. Bu ishlarning uchta asosiy yo‘nalishini ajratish mumkin:
a) OT_R bo‘yicha uzatilayotgan axborot signallariga REK dan ximoya qilishning texnik vositalarini ishlab chiqish;
b) OT_R bo‘yicha uzatilayotgan axborot signallariga REK ni nazorat qilishning texnik vositalarini ishlab chiqish;
s) niqoblash qonun-qoidalarini, xalaqitlarni qo‘shishni, optik va kvant kriptografiyasini amalga oshiruvchi, OT_R orqali uzatiluvchi axborotni ximoya qilishning texnik vositalarini ishlab chiqish.
Ishlarnig birinchi guruhi optik kabellar (OK)ga, muftalarga va OT_R ga REK dan himoyalashning konstruksion, mexanik va elektrik vositalarini ishlab chiqish bilan bog‘liq. Bu guruhni himoya qilishning vositalari turlaridan biri shunday tuzilganki, u kabelni mexanik ajratishni qiyinlashtiradi va OT_R ga kirishga qarshilik ko‘rsatadi. Shuning o‘xshash ximoya vositalari maxsus aloqaning an’anaviy o‘tkazuvchi tarmoqlarida ham keng foydalaniladi. OK larning bo‘ylama kuchlanish elementlari juftlaridan foydalanish ham istiqbolga ega hisoblanadi, bu juftlar polietilen qobiqda simmetrik joylashtirilgan ikkita po‘lat simdan iborat bo‘lib, muftalarda o‘rnatilgan datchiklarni nazorat qilish va masofadan ta’minlash hamda REK ni nazorat qilish uchun foydalaniladi. Shuningdek payvandlangan joyni ximoyalash uchun komplektni qo‘llanish ham maqsadga muvofiqdir, u payvandlangan joyni noshaffof qotuvchi qatlam bilan to‘ldiradi. Himoyalashning taklif etilgan uslublaridan biri qaytaruvchi va himoyalovchi qobiqqa ega maxsus tuzilmali ko‘p qatlamli optik toladan foydalanish hisoblanadi. Bunday tolaning konstruksiyasi bir modali o‘zagi bo‘lgan ko‘p qatlamli tuzilmadan iborat. Qatlamlar sindirish ko‘rsatgichlarining tanlab olingan nisbati xalqali yo‘naltiruvchi qatlam bo‘yicha ko‘p modali nazorat moshovqin optik signalini uzatishga imkon beradi. Nazorat va axborot optik signallari o‘rtasidagi aloqa normal holatda mavjud emas. Halqali himoya OT_R ning yon sirti orqali axborot optik signallining nurlanish darajasini pasaytrishga ham imkon beradi (aloqa liniyasi turli uchastkalari tolasining bukilishlarida vujudga keladigan sirqish modlari vositasida). Uzoqqa kirishga urinish nazorat (shovqin) signali darajasining o‘zgarishi bo‘yicha yoki uning axborot signali bilan aralashishi bo‘yicha namoyon bo‘ladi. REK ning o‘rni reflektometr yordamida yuqori aniqlikda aniqlanadi.
Bu yo‘nalishdagi ishlarning ikkinchi guruhi “issiq” tolalar monitoringi va OT_R ning chiqishida optik signallar va OT_R ning kirishidagi qaytgan optik signallar parametrlarini nazorat qilishining turli qurilmalarini ishlab chiqish bilan bog‘liq.
REK ni qayd etish tizimining asosi xolatni diagnostika qilish tizimi(XDQT) TOAL holatini tashxislash tizimi hisoblanadi. XDQT ni yoki TOAL orqali o‘tgan signalni, yoki qaytgan signal (reflektometrik XDQT) ni taxlil qilib qo‘rish mumkin.
O‘tgan signalni taxlil qilish bilan XDQT eng oddiy tashxislash tizimi hisoblanadi. TOAL ning qabul qilinuvchi qismida o‘tgan signal tahlil qilinadi. REK da signalning o‘zgarishi yuz beradi, bu o‘zgarish qayd etiladi va TOAL ning boshqarish blokiga uzatiladi.
TOAL ning qabul qilish modulida xatolar koeffitsiyentining taxlillagichidan foydalanilganda (18.13-rasm) XDQT TOAL apparaturasining minimal o‘zgarishlarida amalga oshiriladi, chunki barcha zarur modullar TOAL apparaturasi tarkibida mavjud bo‘ladi. Signalning o‘zgarishiga nisbatan juda past sezgirlik uning kamchiligi hisoblanadi.

18.13-rasm. Xatolar koeffitsiyentini tahlil qilish bo‘yicha tashxislash tizimi bo‘lgan TOAL

O‘tgan signalni taxlil qilish bilan XDQT ning asosiy kamchiligi paydo bo‘lgan nobirjinslilikning koordinatasi to‘g‘risidagi axborotning mavjud emasligi hisoblanadi, bu hol TOAL nig ishlash rejimlaridagi o‘zgarishlarni yanada nozikroq tahlil qlishga imkon bermaydi(ARO qayd etish tizimining yolg‘on ishlashlarini olib tashlash uchun).

Qaytgan signalni taxlil qilish bilan XDQT (reflektometrik XDQT) TOAL ning ishonchliligini eng ko‘p darajada oshirishga imkon beradi.
OT_R da teskari sochilish signalining quvvati kattaligini nazorat qilish uchun hozirgi vaqtda reflektometrlarning barcha namunalarida qo‘llaniladigan impulsli zondlash usulidan foydalaniladi (18.14-rasm).

18.14-rasm. TOAL holatini tashxislashning reflektometrik tizimli TOAL lar

Uning mohiyati shundan iboratki, bunda tadqiq etilayotgan OT_R ga kuchli qisqa impuls kiritiladi va keyin shu uchning o‘zida turli nobirjinsliliklarda teskari yo‘nalishda sochilgan nurlanish qayd etiladi, uning intensivligiga ko‘ra optik tola da uning uzunligi bo‘yicha 100-120km gacha masofaga taqsimlangan yo‘qotishlar to‘g‘risida hukm yuritish mumkin. Bunday reflektometr sifatida tegishli dasturiy ta’minotga ega bo‘lgan IBM oilasidagi shaxsiy kompyuter asosida ishlangan optik reflektormetr foydalanilishi mumkin. Chiziqning boshlang‘ich reflektometrlari kompyuter xotirasida zondlovchi signalning turlicha dinamik parametrlarida qayd etiladi va tegishli joriy reflektogrammalar bilan taqqoslanadi. Reflektogrammaning 0,1 dB dan ortiq mahalliy og‘ishi optik tola ga ruxsat etilmagan kirishga urinish ehtimoli to‘g‘risida dalolat beradi.
Qaytgan signalni tahlil qilish bilan XDQT ning impulsli reflektometriya uslubi asosidagi asosiy kamchiliklari quyidagilar hisoblanadi:
A) TOAL uzunligi bo‘yicha ajratish yuqori bo‘lganda (bu REK ni qayd etish lokal nobirjinsliliklarni aniqlash uchun muhim ahamiyatga ega) reflektometrlarning dinamik diapazoni ancha pasayadi va TOAL ning nazorat qilinadigan qismi kamayadi;
V) kuchli zondlovchi impulslar axborotni uzatish vaqtida TOAL nazoratini o‘tkazishni qiyinlashtiradi, bu esa XDQT ning imkoniyatlarini pasaytiradi yoki diagnostika tizimini yo murakkablashtiradi va qimmatlashtiradi;
S) kuchli zondlovchi impulslarning manbalari TOAL ni uzoq uzluksiz nazorat qilish uchun yetarli bo‘lmagan resursga ega;
D) zondlovchi optik nurlanishning maxsus manbalari, reflekometrlarning qabul qiluvchi bloki keng polosali va tez ishlaydigan apparaturasi XDQT ni ancha qimmatlashtiradi.
Bu guruh uslublari himoyalashning juda ko‘p boshqa uslublari bilan yaxshi qo‘shilishadi.
Uzatilayotgan signallarning kodli shovqinlani ishga asoslangan uslublari qiziqish uyg‘otadi. Bu uslubni amalga oshirishga muvofiq maxsus tanlangan xatolarni ko‘paytiruvchi kodlar qo‘llaniladi. Optik tolaga axborotni olish qurilmasini ulash bilan vujudga kelgan optik quvvatning xatto biroz pasaytirishida ham TOAL ning chiqishidagi raqamli signalda xatolar koeffitsiyenti keskin o‘zgaradi, buni TOAL ni nazorat qilish vositalari bilan qayd etish ancha oson. Shuningdek, TOAL ga turli ishorali dispersiya kompensatorlari juftidan foydalanishga asoslangan uslub ham qiziqarlidir. Birinchi kompensator liniyaga dispersiyalangan signalni kiritadi, qabul qiluvchi uchda esa kompensator uzatilgan signalning shaklini tiklaydi. Axborot signalini niqoblashdan foydalanishda kanallarning to‘lqinli bo‘lnishidan foydalanuvchi tizim qo‘llanishi mumkin.
Optik traktda chiziqli kodni niqoblash uchun RZ turidagi koddan foydalanishda optik tutilish liniyasini (OTL) qo‘llanish mumkin, u optik traktning kirishida 18.15-rasmga muvofiq optik tarmoqlagichlar (OT) yordamida ulanadi. Tutilish vaqtining kattaligi RZ kod turiga bog‘liq va RZ uchun 25% ni T/2 tashkil etadi, bu yerda T-taktli intervalning uzunligi.
Qabul qiluvchi uchda signalni ajratish uchun ikkita optik tolaga ulangan o‘xshash OLZ dan foydalanish mumkin. Bunda TOAL ning chiqishida axborot kilish signaliga mos keluvchi NRZ turidagi koddagi signalni olamiz. Shuningdek, dinamik (determinantlangan) xaos rejimidan foydalanish ham istiqbolli hisoblanadi, u eltuvchi (tashuvchi) ning psevdoxaoptik o‘zgaruvchi chastotasi va amplitudali axborotning uzatilishini ta’minlashga imkon beradi. Natijada chiqish signali tashqi jihatdan shovqinsimon bo‘ladi, bu shifrni ochishni qiyinlashtiradi.
Fan va texnikaning rivojlanishi bilan kriptografik fan yutuqlarini kvant mexanikasi va kvant statistikasi bilan birlashtirish imkoniyati paydo bo‘ldi. Bu yerda diskret matematikaning (kriptografiyasi) va fizik jarayonlarning diskret (kvant) mexanikasi bilan tabiiy aloqasi vujudga kelishi mumkin. Bu ulanishda yangi istiqbolli yo‘nalish- kvant kriptografiyasi paydo bo‘ldi va rivojlanmoqda.


18.15-rasm. Chiziqli kodni niqoblash

Kvant kriptografiya uslublari aloqa liniyasida ma’lumotlarni aloxida fotonlar ko‘rinishida uzatish hisobiga axborotni tutib qolishdan ximoyalashning yuqori darajasi ta’minlaydi, chunki aloqa kanalida ularning kvant holatlarini qaroqchi tamonidan buzmaydigan o‘lchashning iloji bo‘lmaydi, kanaldan fotonlarni olib qolish (o‘g‘irlash) holati fotonlar ketma-ketligining ehtimoliy tavsiflarining o‘zgarishi bo‘yicha darhol aniqlanishi mumkin.