Тошкент ахборот технологиялари университети оптик алоқа тизимлари

Оптик тизимлар ва алоқа тармоқларининг ахборот хавфсизлигини таъминлаш услублари ва воситалари

Мавжуд тизимларнинг оптик алоқа тармоқларида рухсат этилмаган таъсирларни ташҳислаш ва назорат қилишнинг қўлланилиш имкониятларини кўриб чиқамиз. Рухсат этилмаган таъсирларни кузатишнинг замонавий технологияларини шартли равишда 2 соҳага ажратиш мумкин, уларнинг ҳар бирида ё ахборотни статистик таҳлил қилиш услуби (масалан, сигналлар спектрини ёки қабул қилишда сигналларнинг қувватини тадқиқ қилиш), ёки ташҳислаш мақсадлари учун маҳсус сигналлардан фойдаланувчи услуб (масалан, назорат қилувчи сигналлар ёки оптик рефлектометрлар) [115-118].

Толали оптик линиявий трактларнинг хавфсизлигини
таъминлаш услублари

Мисоллар кўриб чиқамиз.

Ахборотни рухсатсиз олишни (АРО) амалга ошириш учун ТОУЛ нинг толасигача бориб етиш ва α_Х йўқотишларни киритиб, ҳамда бунда алоқа каналининг ишлашини бузмасдан туриб (18.12-расм) [112], P_X қувватли нуқтада оптик тармоқлантиргич (ОТ_р) орқали P_RX қувватнинг бир қисмини олиб ташлаб, ахборотни бирор тарзда санаб чиқиш зарур.
Поссив локал (махаллий) рухсат этилмаган киришда (РЭК) ахборот олиш учун ТОАЛ параметрларига таъсирни кўриб чиқамиз. Қуйидаги белгиларни киритамиз: P_S, P_R, P_X, P_RX – мос равишда УОМ нинг чиқишда (ТОАЛ нинг бошида), ҚҚОМ нинг киришида (ТОАЛ нинг охирида), ахборотни ечиб олиш жойида, ва ҚҚОМ РЭК га киришдаги оптик сигналлар қуввати, α [дБ/км]-ТОАЛ нинг сўниши, Е-ТОАЛ қабул қилгич – узаткичининг энергетик потенциали.

18.12-расм. Пассив НД ни ТОАЛ

АРО да ОТ_Р га таъсир кўрсатиш натижасида нобиржинслик вужудга келади, бунда ОТ_Р дан ΔP_X оптик сигнал нурланиб, унинг бир P_RX қисми ҚҚОМ РЭК га узатилади ва ТОАЛ га қўшимча α_Х сўниш киритилади.
Қуйидаги коэффициентларни киритамиз: K_C= P_RX/ P_X – АРО қурилмасининг алоқа коэффициенти; K_B= P_RX/ ΔP_X – АРО қурилмасининг танлаб олиш коэффициенти; K_ЗЧ= P_R0/ P_RX0- АРО қурилмасининг сезгирлик захираси коэффициенти; бу ерда P_R0, P_RX0- мос равишда ТОАЛ фотоқабул қилгичларнинг ва АРО қурилмаси сезгирлиги.
ТОАЛ нинг Е энергетик потенциали ва K_СЗ сезгирлик захирасининг берилган коэффициенти ТОАЛ бошлангандан РЭК қурилма учун ахборот олинадиган жойгача бўлган х координата АРО қурилманинг Kc алоқа коэффициентини белгилайди. АРО учун чиқиш-кириш қурилмасини тайёрлашнинг конструктив хусусиятлари ва технологиясига боғлиқ ҳолда бирор Кв даража таъминланади, бу қўшимча киритиладиган ТОАЛ нинг α_Х сўнишини вужудга келтиради.
ТОАЛ бўйича узатилаётган ахборотнинг махфийлиги РЭК дан чизиқли трактни химояланишнинг махсус услубларини ва воситаларини қўллаш натижасида таъминланиши мумкин. Ҳимояланган ТОАЛ нинг қўлланилиши асосий афзалликларига қуйидагилар киради:

1. 
   узатилаётган рақамли сигналларнинг тузилишига боғлиқ эмаслик;
   
2. 
   рақамли сигналларни узатиш тезлигига боғлиқ эмаслик;
   
3. 
   қиймати нисбатан арзон;
   
4. 
   махаллий, абонент ёки минтақавий алоқа тармоқларида қўлланишнинг универсаллиги.
   

Кейинги пайтларда узатаётган ахборотни РЭК дан ҳимоя қилинишини таъминловчи ТОАЛ ни яратиш бўйича жадал ишлар олиб борилмоқда. Бу ишларнинг учта асосий йўналишини ажратиш мумкин:
a) ОТ_Р бўйича узатилаётган ахборот сигналларига РЭК дан химоя қилишнинг техник воситаларини ишлаб чиқиш;
b) ОТ_Р бўйича узатилаётган ахборот сигналларига РЭК ни назорат қилишнинг техник воситаларини ишлаб чиқиш;
с) ниқоблаш қонун-қоидаларини, халақитларни қўшишни, оптик ва квант криптографиясини амалга оширувчи, ОТ_Р орқали узатилувчи ахборотни химоя қилишнинг техник воситаларини ишлаб чиқиш.
Ишларниг биринчи гуруҳи оптик кабеллар (ОК)га, муфталарга ва ОТ_Р га РЭК дан ҳимоялашнинг конструкцион, механик ва электрик воситаларини ишлаб чиқиш билан боғлиқ. Бу гуруҳни ҳимоя қилишнинг воситалари турларидан бири шундай тузилганки, у кабелни механик ажратишни қийинлаштиради ва ОТ_Р га киришга қаршилик кўрсатади. Шунинг ўхшаш химоя воситалари махсус алоқанинг анъанавий ўтказувчи тармоқларида ҳам кенг фойдаланилади. ОК ларнинг бўйлама кучланиш элементлари жуфтларидан фойдаланиш ҳам истиқболга эга ҳисобланади, бу жуфтлар полиэтилен қобиқда симметрик жойлаштирилган иккита пўлат симдан иборат бўлиб, муфталарда ўрнатилган датчикларни назорат қилиш ва масофадан таъминлаш ҳамда РЭК ни назорат қилиш учун фойдаланилади. Шунингдек пайвандланган жойни химоялаш учун комплектни қўлланиш ҳам мақсадга мувофиқдир, у пайвандланган жойни ношаффоф қотувчи қатлам билан тўлдиради. Ҳимоялашнинг таклиф этилган услубларидан бири қайтарувчи ва ҳимояловчи қобиққа эга махсус тузилмали кўп қатламли оптик толадан фойдаланиш ҳисобланади. Бундай толанинг конструкцияси бир модали ўзаги бўлган кўп қатламли тузилмадан иборат. Қатламлар синдириш кўрсатгичларининг танлаб олинган нисбати халқали йўналтирувчи қатлам бўйича кўп модали назорат мошовқин оптик сигналини узатишга имкон беради. Назорат ва ахборот оптик сигналлари ўртасидаги алоқа нормал ҳолатда мавжуд эмас. Ҳалқали ҳимоя ОТ_Р нинг ён сирти орқали ахборот оптик сигналлининг нурланиш даражасини пасайтришга ҳам имкон беради (алоқа линияси турли участкалари толасининг букилишларида вужудга келадиган сирқиш модлари воситасида). Узоққа киришга уриниш назорат (шовқин) сигнали даражасининг ўзгариши бўйича ёки унинг ахборот сигнали билан аралашиши бўйича намоён бўлади. РЭК нинг ўрни рефлектометр ёрдамида юқори аниқликда аниқланади.
Бу йўналишдаги ишларнинг иккинчи гуруҳи “иссиқ” толалар мониторинги ва ОТ_Р нинг чиқишида оптик сигналлар ва ОТ_Р нинг киришидаги қайтган оптик сигналлар параметрларини назорат қилишининг турли қурилмаларини ишлаб чиқиш билан боғлиқ.
РЭК ни қайд этиш тизимининг асоси холатни диагностика қилиш тизими(ХДҚТ) ТОАЛ ҳолатини ташхислаш тизими ҳисобланади. ХДҚТ ни ёки ТОАЛ орқали ўтган сигнални, ёки қайтган сигнал (рефлектометрик ХДҚТ) ни тахлил қилиб қўриш мумкин.
Ўтган сигнални тахлил қилиш билан ХДҚТ энг оддий ташхислаш тизими ҳисобланади. ТОАЛ нинг қабул қилинувчи қисмида ўтган сигнал таҳлил қилинади. РЭК да сигналнинг ўзгариши юз беради, бу ўзгариш қайд этилади ва ТОАЛ нинг бошқариш блокига узатилади.
ТОАЛ нинг қабул қилиш модулида хатолар коэффициентининг тахлиллагичидан фойдаланилганда (18.13-расм) ХДҚТ ТОАЛ аппаратурасининг минимал ўзгаришларида амалга оширилади, чунки барча зарур модуллар ТОАЛ аппаратураси таркибида мавжуд бўлади. Сигналнинг ўзгаришига нисбатан жуда паст сезгирлик унинг камчилиги ҳисобланади.

18.13-расм. Хатолар коэффициентини таҳлил қилиш бўйича ташхислаш тизими бўлган ТОАЛ

Ўтган сигнални тахлил қилиш билан ХДҚТ нинг асосий камчилиги пайдо бўлган нобиржинслиликнинг координатаси тўғрисидаги ахборотнинг мавжуд эмаслиги ҳисобланади, бу ҳол ТОАЛ ниг ишлаш режимларидаги ўзгаришларни янада нозикроқ таҳлил қлишга имкон бермайди(АРО қайд этиш тизимининг ёлғон ишлашларини олиб ташлаш учун).

Қайтган сигнални тахлил қилиш билан ХДҚТ (рефлектометрик ХДҚТ) ТОАЛ нинг ишончлилигини энг кўп даражада оширишга имкон беради.
ОТ_Р да тескари сочилиш сигналининг қуввати катталигини назорат қилиш учун ҳозирги вақтда рефлектометрларнинг барча намуналарида қўлланиладиган импульсли зондлаш усулидан фойдаланилади (18.14-расм).

18.14-расм. ТОАЛ ҳолатини ташхислашнинг рефлектометрик тизимли ТОАЛ лар

Унинг моҳияти шундан иборатки, бунда тадқиқ этилаётган ОТ_Р га кучли қисқа импульс киритилади ва кейин шу учнинг ўзида турли нобиржинслиликларда тескари йўналишда сочилган нурланиш қайд этилади, унинг интенсивлигига кўра оптик тола да унинг узунлиги бўйича 100-120км гача масофага тақсимланган йўқотишлар тўғрисида ҳукм юритиш мумкин. Бундай рефлектометр сифатида тегишли дастурий таъминотга эга бўлган IBM оиласидаги шахсий компьютер асосида ишланган оптик рефлекторметр фойдаланилиши мумкин. Чизиқнинг бошланғич рефлектометрлари компьютер хотирасида зондловчи сигналнинг турлича динамик параметрларида қайд этилади ва тегишли жорий рефлектограммалар билан таққосланади. Рефлектограмманинг 0,1 дБ дан ортиқ маҳаллий оғиши оптик тола га рухсат этилмаган киришга уриниш эҳтимоли тўғрисида далолат беради.
Қайтган сигнални таҳлил қилиш билан ХДҚТ нинг импульсли рефлектометрия услуби асосидаги асосий камчиликлари қуйидагилар ҳисобланади:
А) ТОАЛ узунлиги бўйича ажратиш юқори бўлганда (бу РЭК ни қайд этиш локал нобиржинслиликларни аниқлаш учун муҳим аҳамиятга эга) рефлектометрларнинг динамик диапазони анча пасаяди ва ТОАЛ нинг назорат қилинадиган қисми камаяди;
В) кучли зондловчи импульслар ахборотни узатиш вақтида ТОАЛ назоратини ўтказишни қийинлаштиради, бу эса ХДҚТ нинг имкониятларини пасайтиради ёки диагностика тизимини ё мураккаблаштиради ва қимматлаштиради;
С) кучли зондловчи импульсларнинг манбалари ТОАЛ ни узоқ узлуксиз назорат қилиш учун етарли бўлмаган ресурсга эга;
D) зондловчи оптик нурланишнинг махсус манбалари, рефлекометрларнинг қабул қилувчи блоки кенг полосали ва тез ишлайдиган аппаратураси ХДҚТ ни анча қимматлаштиради.
Бу гуруҳ услублари ҳимоялашнинг жуда кўп бошқа услублари билан яхши қўшилишади.
Узатилаётган сигналларнинг кодли шовқинлани ишга асосланган услублари қизиқиш уйғотади. Бу услубни амалга оширишга мувофиқ махсус танланган хатоларни кўпайтирувчи кодлар қўлланилади. Оптик толага ахборотни олиш қурилмасини улаш билан вужудга келган оптик қувватнинг хатто бироз пасайтиришида ҳам ТОАЛ нинг чиқишидаги рақамли сигналда хатолар коэффициенти кескин ўзгаради, буни ТОАЛ ни назорат қилиш воситалари билан қайд этиш анча осон. Шунингдек, ТОАЛ га турли ишорали дисперсия компенсаторлари жуфтидан фойдаланишга асосланган услуб ҳам қизиқарлидир. Биринчи компенсатор линияга дисперсияланган сигнални киритади, қабул қилувчи учда эса компенсатор узатилган сигналнинг шаклини тиклайди. Ахборот сигналини ниқоблашдан фойдаланишда каналларнинг тўлқинли бўлнишидан фойдаланувчи тизим қўлланиши мумкин.
Оптик трактда чизиқли кодни ниқоблаш учун RZ туридаги коддан фойдаланишда оптик тутилиш линиясини (ОТЛ) қўлланиш мумкин, у оптик трактнинг киришида 18.15-расмга мувофиқ оптик тармоқлагичлар (ОТ) ёрдамида уланади. Тутилиш вақтининг катталиги RZ код турига боғлиқ ва RZ учун 25% ни Т/2 ташкил этади, бу ерда Т-тактли интервалнинг узунлиги.
Қабул қилувчи учда сигнални ажратиш учун иккита оптик толага уланган ўхшаш ОЛЗ дан фойдаланиш мумкин. Бунда ТОАЛ нинг чиқишида ахборот килиш сигналига мос келувчи NRZ туридаги коддаги сигнални оламиз. Шунингдек, динамик (детерминантланган) хаос режимидан фойдаланиш ҳам истиқболли ҳисобланади, у элтувчи (ташувчи) нинг псевдохаоптик ўзгарувчи частотаси ва амплитудали ахборотнинг узатилишини таъминлашга имкон беради. Натижада чиқиш сигнали ташқи жиҳатдан шовқинсимон бўлади, бу шифрни очишни қийинлаштиради.
Фан ва техниканинг ривожланиши билан криптографик фан ютуқларини квант механикаси ва квант статистикаси билан бирлаштириш имконияти пайдо бўлди. Бу ерда дискрет математиканинг (криптографияси) ва физик жараёнларнинг дискрет (квант) механикаси билан табиий алоқаси вужудга келиши мумкин. Бу уланишда янги истиқболли йўналиш- квант криптографияси пайдо бўлди ва ривожланмоқда.

18.15-расм. Чизиқли кодни ниқоблаш

Квант криптография услублари алоқа линиясида маълумотларни алохида фотонлар кўринишида узатиш ҳисобига ахборотни тутиб қолишдан химоялашнинг юқори даражаси таъминлайди, чунки алоқа каналида уларнинг квант ҳолатларини қароқчи тамонидан бузмайдиган ўлчашнинг иложи бўлмайди, каналдан фотонларни олиб қолиш (ўғирлаш) ҳолати фотонлар кетма-кетлигининг эҳтимолий тавсифларининг ўзгариши бўйича дарҳол аниқланиши мумкин.