РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С НЕДОВЕРЕННЫМИ ВОЗДУШНЫМИ СУДАМИ А-СЕТИ

На сегодняшний день большую актуальность имеет вопрос обеспечения безопасности передачи информационных данных, а именно их конфиденциальность. Для того, чтобы её осуществить, необходимо соблюдать два важных условия: отслеживать кому поступает информация и обеспечить невозможность её перехвата. Получение информации посторонними лицами может привести к потере её ценности или к тому, что злоумышленники смогут навредить организации, системе или человеку, которым принадлежит данная информация.

В современной авионике для предотвращения нежелательных последствий необходимо защитить передаваемые данные, например, использовать шифрование при взаимодействии судов между собой и с наземными станциями. Однако и в этом случае злоумышленники могут перехватить данные, если у них будет доступ к воздушному судну (ВС).

Для обеспечения безопасности с учётом данной угрозы условно разделим все воздушные суда на две группы. К первой относятся ВС, которые беспрепятственно могут передавать друг другу информационные сообщения, так называемые «доверенные» ВС. Ко второй группе относятся все остальные, которым можно передавать лишь самую необходимую информацию, другими словами – недоверенные ВС.

В авиационной сети (А-сети) рассматриваются следующие виды информационного взаимодействия, представленные на рисунке 1.

1) Точка-точка. Способ взаимодействия, когда два объекта А-сети связываются друг с другом и передают информацию из одного конца в другой.

2) Вещание. При этом режиме судно передаёт информацию всем находящимся вблизи объектам А-сети.

3) Получение информации от спутника. При помощи спутника воздушные судна получают информацию о текущем местоположении и точном времени.

Рисунок 1. Структура А-сети

В современной авионике используется система Автоматического Зависимого Наблюдения-Вещания (АЗН-В) на основе технологии 1090 ES [2]. С помощью спутниковых группировок ГЛОНАСС/GPS указанная система позволяет каждому ВС раз в секунду передавать свои точные координаты на частоте 1090 МГц. Другие судна и наземные станции, используя АЗН-В приёмники, получают эту информацию. Такая система позволяет лётчикам видеть информацию о своём положении относительно других ВС, а также получать дополнительную информацию, например, об изменении погодных условий.

На смену 1090 ES предлагается линия передачи данных (ЛПД) VDL Mode 4 [1]. Она позволяет обрабатывать высокую плотность трафика, поддерживая при этом приложения службы управления воздушным движением. В её основе лежит использование самосинхронизирующегося протокола с временным разделением доступа (STDMA), что позволяет избежать перекрытие информации. Использование данной системой не одной частоты, а спектра частот (108 – 136.975 МГц) и использование криптографических методов защиты [3] сильно снижает возможность перехвата информации. Использование метки времени в исходном сообщении позволяет избежать дезориентации от повторов ранее переданных сообщений.

ЛПД VDL Mode 4 использует частотный диапазон VHF (Very High Frequency) в полосе 25 кГц, используя протокол с временным разделением доступа (TDMA) и модуляцию со сдвигом частоты и гауссовой фильтрацией GFSK (Gaussian-filtered Frequency Shift Keying) [2]. Протокол TDMA разделяет канал связи на временные слоты по 60 секунд (суперфреймы), которые, в свою очередь, делятся на временные слоты. Суперфрейм представлен на рисунке 2. Каждый объект А-сети осуществляет передачу информации в свой временной слот. При этом важно, чтобы не было ограничений максимального количества объектов в сети. ЛПД VDL Mode 4 способна к обработке ситуаций, связанных с перегрузкой, например, когда требуется слотов больше, чем доступно в текущий момент [1].

Рисунок 2. Суперфрейм при модуляции GFSK

Рассматриваемая ситуация взаимодействия с недоверенным судном представлена на рисунке 3. Борт А обнаруживает в зоне радиодоступа недоверенное ВС Н. Прежде чем организовать с данным судном связь, ВС А посылает запрос другим суднам (Б и В), находящимся в зоне радиодоступа, не связался ли уже кто-нибудь из них с ВС Н. Те, в свою очередь отправляют такой же запрос другим суднам (Г, Д и Е) и пересылают ответ обратно борту А. Если ни одно из ВС не связывалось с Н, то ВС А организует с ним соединение «точка-точка».

Рисунок 3. Пример взаимодействия с недоверенным ВС

После организации связи с судном Н ВС А запрашивает у того координаты и траекторию полёта, после этого определяет, какую информацию необходимо ему передать. Для этого борт А сообщает другим летательным аппаратам о том, что связь с недоверенным ВС налажена, и отправляет запрос суднам, находящимся в зоне радиодоступа (Б и В), вместе с координатами и траекторией полёта недоверенного объекта. Судна Б и В отсылают борту А свои координаты и траектории полёта и координаты и траектории полёта ВС, которые находятся в зоне их радиодоступа, а также координаты и траектории бортов, которые находятся в зоне радиодоступа суден Г, Д и Е. После получения координат, борт А определяет, какие из ВС могут стать помехой для недоверенного судна Н и отправляет их координаты.

Определить какие координаты ВС нужно передать судну Н можно по расстоянию, вариативному параметру. Так, на рассматриваемом примере, ВС Н будут переданы координаты бортов А, Б, В, Г и Е, а координаты судна Д – нет. Также при запросе может быть передана информация о ВС, которые вскоре окажутся на траектории недоверенного судна.

После передачи этой информации борт А с помощью траекторий полётов определяет через какое время оно потеряет связь с судном Н и сообщает эту информацию доверенным судам, находящимся в зоне взаимного радиодоступа. После потери связи ближайшее ВС вновь организует связь по аналогичной схеме и передаёт необходимую информацию о судах.

Список литературы:

1. Manual on VHF Digital Link (VDL) Mode 4 – ICAO Doc 9816 AN/448, First Edition, 2004. 406 p.
2. Авиационная электросвязь.  Приложение 10 к Конвенции о международной гражданской авиации – 2-е издание. ICAO, 2007 – 277с.
3. Шаврин, С.С. Защита информации в многоканальных телекоммуникационных системах. Часть 1. Учебное пособие / С.С. Шаврин.– М.: МТУСИ, 2002. – 62с.