СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ В ОПТИКОВОЛОКОННЫХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

METHODS OF INFORMATION PROTECTION IN OPTICAL FIBER DATA TRANSMISSION SYSTEMS

Olesya Mikhailova

student, department of information security, The Southwest State University, Russia, Kursk

Natalia Mikhailova

student, department of Space Instrumentation and Communication Systems, The Southwest State University

Russia, Kursk

АННОТАЦИЯ

В статье описаны современные способы и методы защиты информации в оптоволоконных системах связи и основные преимущества использования таких систем.

ABSTRACT

The article describes the current methods and methods of information protection in fiber-optic communication systems and the main advantages of using such systems.

Ключевые слова: волоконно-оптическая связь, волоконно-оптические линии связи, преимущества, информационная безопасность, утечка информации, защитная оболочка, зашумление сигнала, квантовая криптография.

Keywords: fiber-optic communication, fiber-optic communication lines, advantages, information security, information leak, protective shell, signal noise, quantum cryptography.

Волоконно-оптическая связь — способ передачи данных, в котором в качестве носителя информационного сигнала используется электромагнитное излучение оптического (ближнего инфракрасного) диапазона. Направляющие системы — волоконно-оптические кабели.

В настоящее время волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) имеют самую высокую пропускную способность среди существующих средств связи, она может достигать десятки гигабайт и даже терабайт в секунду за счёт низкого уровня шума. Это также позволяет передавать сигналы различной модуляции.

Преимуществами кварцевого стекла, несущей среды ВОЛС, являются малые потери и нечувствительность к электромагнитным полям. Это отличает его от медных кабельных систем.

Часто ВОЛС используется при постройке рабочих объектов в качестве внешних магистралей, соединяющих сооружения или корпуса, находящиеся на значительном расстоянии друг от друга. Система может использоваться и в качестве внутреннего носителя структурированной кабельной системы, но в силу высокой стоимости, это встречается редко.

Цена обуславливается сложностью создания оптических систем, но при этом потребитель получает экономическую выгоду. Стоимость оптоволокна уступает как минимум в 2 раза стоимости медного кабеля, также появляется возможность экономии на усилителях: при использовании ВОЛС ретрансляторы ставятся на расстоянии не менее 100 километров, а при использовании медной пары необходимо их ставить через каждые несколько километров.

Такая система при беспрерывном использовании служит около 25 лет. После этого срока в несущей системе затухание сигналов увеличивается.

Важно поговорить и о безопасности использования ВОЛС. Благодаря пожароустойчивости данной системы связи она без ограничений используется на особо опасных предприятиях: нефтеперерабатывающие, нефтедобывающие, горнодобывающие заводы, атомная энергетика.

Так как прямое назначение системы — передача данных, важно упомянуть обеспечение, в первую очередь, информационной безопасности.

Оптоволокно, по сути, стекло, передающее электромагнитную энергию в виде света инфракрасного диапазона, поэтому каналы утечки информации непрямую связаны с интенсивностью светового потока. Сам же оптоволоконный кабель — сложная конструкция, состоящая из оптического волновода, покрытого несколькими слоями оболочки. В пространстве, окружающем кабель, излучение практически не создаёт электромагнитных полей диапазона близкого к частоте модуляции. Значит для создания канала утечки информации необходим физический контакт с каналом передачи данных. В случае попыток прослушки встроенная система контроля может отключить канал и предупредить о подозреваемом взломе. Именно поэтому ВОЛС активно используют современные банки, научные центры, правоохранительные организации и прочие структуры, работающие с секретной информацией.

Но несмотря на сложность системы, утечка данных всё же возможна. Угрозы перехвата информации, основанные на оптическом контакте, делятся на активные и пассивные. Под активными угрозами системе подразумевают разрывное подключение, требующее временного выключения линии, что уже говорит о возможности стороннего доступа. Пассивные способы перехвата информации с ВОЛС довольно скрытные. Они практически не изменяют параметры излучения, распространяющегося по линии оптоволокна, поэтому используются участки с повышенным уровнем бокового излучения.

Но защитная оболочка предотвращает любой из вышеперечисленных способов перехвата информации, значит, необходимо нарушить внешнее покрытие и получить непосредственный доступ к оптическим волокнам.

Для противодействия злоумышленникам, вооруженным специальной техникой, было предложено использовать в качестве сигнальных проводов внутренние силовые металлические конструкции оптоволоконных кабелей. Чтобы получить доступ к оптоволокну, необходимо нарушить целостность указанных конструкций. Это приводит к немедленному срабатыванию сигнализации в центре контроля за оптоволоконными кабельными системами [2].

Другой метод защиты основан на использовании кодового зашумления передаваемого сигнала: применяются подобранные в соответствии с требуемой скоростью передачи коды, размножающие ошибки. Суть заключается в том, что при малейшем понижении оптической мощности, вызванном подключением стороннего устройства к оптоволокну, на приемном или контрольном оборудовании возрастает коэффициент ошибок, после чего передача сигнала сразу же обрывается, а место вторжения легко локализуется.

Также безопасность системы ВОЛС обеспечивается шифрованием, например, криптографией. Квантовая криптография — это метод защиты коммуникаций, который основан на принципах квантовой физики [3]. В случае квантовой криптографии рассматриваются случаи, когда информация переносится с помощью объектов физики, в случае линий волоконно-оптической связи — фотонов.

При попытке измерения взаимосвязанных параметров в квантовой системе вносятся изменения, которые разрушают исходные сигналы, что по уровню шума в канале позволит вычислить факт перехвата информации.

Также существует возможность обнаружения несанкционированного подключения и его локацию с одновременным прерыванием передачи информации. В сочетании с механической защитой оптического волокна они обеспечивают высокую эффективность защиты информации, передаваемой по таким линиям связи.

Выше описаны основные способы и методы защиты системы волоконно-оптических линий связи. В настоящее время ВОЛС — наиболее надёжный способ передачи информации, но это не исключает возможности взлома. Поэтому при использовании таких систем нельзя пренебрегать существующими методами защиты информации.

Список литературы:

1. [Электронный ресурс] – Режим доступа –https://skomplekt.com/solution/vols.htm/ (дата обращения 27.11.2021)
2. [Электронный ресурс] – Режим доступа –http://www.bnti.ru/showart.asp?aid=222&lvl=04.02.04 (дата обращения 26.11.2021)
3. Wikipedia, свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа – https://ru.wikipedia.org/wiki/Квантовая_криптография (дата обращения: 27.11.2021)
4. Максимов Ю.Н. Технические методы и средства защиты информации / Ю.Н. Максимов, В.Г. Сонников, В.Г. Петров. – Спб.: ООО Издательство Полигон, 2000.