CC BY
92
j » '
/Г
А.Н. Бабкин,
кандидат технических наук, доцент
ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА СВЯЗИ И ЗАЩИЩЕННОСТИ ИНФОРМАЦИИ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ
INDICATORS OF COMMUNICATION QUALITY AND SECURITY
OF INFORMATION OF NETWORKS OF THE RADIO COMMUNICATION OF DEPARTMENT OF INTERNAL AFFAIRS
В статье рассматриваются показатели качества связи и защищенности информации сетей радиосвязи органов внутренних дел. Предложено определять надежность сетей радиосвязи значением минимально допустимого коэффициента оперативной готовности, защищенность информации характеризовать показателями конфиденциальности, целостности и скрытности.
In article indicators of communication quality and security of information of networks of a radio communication of law-enforcement bodies are considered. It is offered to determine reliability of networks of a radio communication by value of minimum admissible coefficient of operational readiness. It is offered to characterize security of information by indicators of confidentiality, integrity and reserve.
В настоящее время возрастают требования к защищенности информации сетей радиосвязи (СРС) ОВД, обеспечению сотрудников полиции надежной и качественной связью. Необходимость обеспечения защиты информации СРС связана с увеличением интереса к ней со стороны криминальных структур, организаций антиконституционной направленности, спецслужб иностранных государств, стремящихся использовать оперативно-служебную информацию для своих целей.
Основным функциональным назначением СРС является своевременная передача сообщений легальным пользователям с требуемыми показателями качества связи и защищенности информации. В [1] в качестве показателя эффективности функционирования СРС в условиях защищенности информации Э(срс) предложена вероятность доведения сообщения до легальных пользователей за время Т(дов) меньше требуемого значения Т(тр) при обеспечении требуемых показателей качества связи и защищенности информации:
э = р(т <т ) > р(тр)
Э(СРС) р (дов) < тр)) > р (эф) ( тр )
( тр )
Р( Кч ) > Р( Кч )
р > р
р (ЗИ ) > р (ЗИ )
(тр) , (1)
р р(тр) г где Р(кч ) и Р(Кч) — соответственно вероятность обеспечения качества связи и ве-
г г р р(тР)
роятность обеспечения качества связи требуемая, а Р(зИ ) и Р(зИ ) — вероятность защиты информации и вероятность защиты информации требуемая.
Данный показатель может использоваться при проектировании новых и совершенствовании существующих СРС ОВД, так как удовлетворяет основным требованиям:
1. Однозначности решения поставленной задачи проектирования и совершенствования СРС.
2. Математическим соотношениям, приводящим к решению поставленной задачи.
3. Универсальности с точки зрения применения как к аналоговым, так и цифровым сетям радиосвязи.
4. Физическому смыслу, возможности определения показателя в реальных условиях эксплуатации СРС.
Вероятность обеспечения качества связи можно определить следующим выражением:
р > р(тр) Р(Кч ) > Р(Кч )
п > п(тр)
п( Н ) — п (Н )
П( Л) > П( Л)
( тр ) (2)
ТТ(тр) ТТ(тр) Г-
где П(Н) , П(л) — соответственно требуемые значения показателей надежности и достоверности.
Надежность СРС характеризует свойство сетей обеспечивать передачу данных с сохранением качественных показателей в заданных пределах в течение требуемой наработки на отказ [2, 3]. Основным элементом СРС, определяющим надежность сетей, является радиоканал. Надежность радиоканала нормативными документами не определена. Совершенно очевидно, что надежность радиоканала и сети радиосвязи в целом должна быть такой, чтобы обеспечить показатель эффективности функционирования СРС (1).
Можно определить надежность СРС значением минимально допустимого коэффициента оперативной готовности:
ког > когдоп
к > к доп
р(гс) > Р(гс)доп '
где кдоп — минимально допустимый коэффициент готовности сети радиосвязи;
Р(К Гп
— минимально допустимая вероятность безотказной работы радиоканала в течение времени 1о.
С учетом существующих требований к сетям связи и опыта эксплуатации сетей радиосвязи в [4] предложены следующие значения параметров надежности СРС:
> 0,93; К(, 1"оп) > 0,95, Р^Г"> 0,98.
Основными способами повышения надежности СРС являются: 1. Резервирование элементов радиоканала.
2. Повышение значения коэффициента готовности сети радиосвязи за счет уменьшения времени восстановления элементов радиоканала.
3. Разработка на этапе проектирования СРС алгоритма контроля работоспособности сети в реальных условиях эксплуатации и обеспечивающего высокую структурную живучесть радиоканала.
4. Обеспечение требуемой надежности за счет структурной самоорганизации СРС.
Резервирование элементов радиоканала влечет за собой удорожание СРС. Поэтому одним из перспективных способов обеспечения надежности является построение СРС с функцией самоорганизации, предусматривающей возможность изменения направлений связи в случае наступления повреждений или отказов элементов в реальных условиях эксплуатации.
Под повреждением будем понимать событие, заключающееся в нарушении исправного состояния радиоканала при сохранении работоспособности. Под отказом — событие, заключающееся в нарушении работоспособности. Так как основным функциональным назначением СРС ОВД является своевременная передача сообщений легальным пользователям с требуемыми показателями качества связи и защищенности информации, то за количественную меру определения надежности радиоканала и СРС в целом можно принять вероятность ошибочного Р(ош) или правильного приема Р(пр) информации. Вероятность правильного (или ошибочного) приема информации может характеризовать и достоверность передачи информации.
В [4] наступление повреждения или отказа радиоканала определяется следующим образом:
Р(пр) < 0,997 — наступление отказа;
0,997 < Р(пр) < 0,998 — наступление повреждения;
0,998 < Р(пр) < 1 — исправное состояние.
С учетом (2) можно записать:
р — р (тр) _ п х п
р (кч ) — р (кч ) п(н) х п( д)
п — п(тр)
п (н) — п(н)
п — п(тр)
п(д) — п( д)
р > р(тР)
р (ЗИ ) — р (ЗИ )
К показателям защищенности информации в СРС ОВД относятся показатели конфиденциальности, целостности и скрытности [1].
п — п(тр)
п ( К ) — п (К )
п ~> ТГ(тР) , ч
п( ц ) — пц , (3)
п — п(тр)
П(Ск ) — П(Ск )
где П(Кр) , П(Цтрр> , П(Ср) — соответственно требуемые значения показателей
конфиденциальности, целостности и скрытности.
Под показателем конфиденциальности П(К) предлагается понимать вероятность того, что противник не сможет дешифровать передаваемые в радиоканале сообщения [5]:
Р(деш) ^ Р(дШ)\Р(Х1 )_ Р(Х1 ) ,
при всех XI , К1 , У].
X = {Х1, Х2,..., Хт} — множество возможных сообщений, У = {У1, У2,..., Уп} — множество зашифрованных сообщений, К = {К1 К2,..., Кк} — множество возможных ключей. У = /(X, К).
P(Xi | Yj) — условная вероятность события Xi при наступлении события Yj.
То есть криптосистема, применяемая в СРС ОВД, обеспечивает конфиденциальность передаваемых сообщений, если выполняется равенство
pX\yj )-р(х).
Для обеспечения конфиденциальности передаваемых сообщений установлен единый стандарт криптографического преобразования данных.
Целостность передаваемых сообщений обеспечивается криптографическими методами и под показателем целостности Пц можно понимать вероятность навязывания ложных сообщений Р(ц [6]:
77 — р < р(тр)
П(Ц) - Р(Ц) - Р(Ц)
Р —L ,
Р(Ц) 2К
где Р(ц)(тр) — вероятность навязывания ложных сообщений требуемая, К — число двоичных разрядов в имитовставке Y. Под имитовставкой Y понимается число, вычисляемое на основе передаваемого сообщения
Y = f(x) ,
где x — передаваемое сообщение. Имитовставка необходима для проверки подлинности передаваемого сообщения.
В свою очередь скрытность работы СРС можно определить вероятностью обнаружения Р(обн) противником функционирования сети радиосвязи, которая зависит от отношения сигнал/помеха. В общем случае обеспечение скрытности работы СРС носит вероятностный характер и можно говорить только о снижении вероятности обнаружения (повышении скрытности) передачи информационных сигналов по радиоканалу.
Сети радиосвязи относятся к объектам разведки, которые создают электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение СРС делится на основное (в полосе частот излучения основного сигнала), побочное (в полосе частот вне спектра излучения основного сигнала), паразитное (непреднамеренное), обусловленное излучением элементов (например, гетеродинов) приемопередающих устройств радиоэлектронных средств (РЭС). Такие излучения информативны для средств радиоразведки.
Основное излучение РЭС не всегда может быть доступно для приема средствами радиоразведки. Если основное излучение сосредоточено в узкой области пространства (что характерно для фиксированного радиоканала), вероятность обнаружения такого излучения очень мала. В этом случае РЭС демаскируется своими побочными и непреднамеренными электромагнитными излучениями (ПЭМИ). Для снижения уровня ПЭМИ применяют экранирование элементов РЭС. Экранирование как средство снижения заметности должно применяться на всех этапах конструирования элементов РЭС и радиосетей.
Однако СРС ОВД строятся по функционально-территориальному принципу. Их основная задача — обеспечить надежной и качественной связью мобильных абонентов. Поэтому антенны приемопередающих устройств сетей радиосвязи имеют круговые диаграммы направленности, и основное излучение СРС доступно для средств радиоразведки. Вероятность обнаружения информационного сигнала средствами радиоразведки зависит от соотношения сигнал/помеха в полосе разведывательного приемника. Как правило, средствам радиоразведки заранее неизвестно, с каким сигналом придется работать. Основным признаком наличия сигнала на входе разведывательного приемника является то, насколько мощность сигнала превышает мощность собственных шумов приемника.
В связи с этим одной из важных задач при проектировании СРС является обеспечение скрытности работы РЭС за счет снижения мощности сигнала, передаваемого по радиоканалу, и применение оптимальных методов его приема и обработки.
Для обеспечения скрытности необходимо, чтобы отношение сигнал/помеха q соответствовало своему минимальному значению [7]:
Я — Я{пор)
Р,
(С )
Р
(пом) у
где q(пор) — пороговое значение отношения сигнал/помеха, обеспечивающее заданное качество функционирования СРС, Р(с) — мощность сигнала, Р(пом) — мощность помехи.
Таким образом, для обеспечения требуемых надежности и качества обслуживания абонентов, повышения временной скрытности работы СРС при увеличении пропускной способности радиоканала необходимо максимизировать отношение сигнал/помеха, а для обеспечения энергетической скрытности работы СРС — минимизировать указанное отношение.
Вероятность обнаружения противником функционирования сети радиосвязи будет определяться выражением
Г г. Л Г г. \(тр) Гг. Л
робн)
— робн)
р
( с )
р
(пом) у
Р с ) р
(пом) у
р
( с )
р
(пом) у
где Р^овн) — требуемое значение вероятности обнаружения работы СРС противником.
Пороговое отношение сигнал/помеха наряду с вероятностной характеристикой скрытности РЭС может служить показателем радиозаметности СРС ОВД. При этом каждой вероятности скрытности СРС соответствует своё пороговое значение отношения сигнал/помеха и необходимо его минимизировать.
Минимизация критического отношения сигнал/помеха достигается:
1. Применением широкополосных сигналов (ШПС).
2. Передачей информационных сигналов на фоне маскирующих помех.
3. Применением обратной связи в СРС для адаптации к помеховой обстановке.
4. Использованием временного метода передачи информационного сигнала.
Снижение мощности основного излучения возможно за счет оптимального выбора структуры информационного сигнала и организации его приема. Поэтому необходим такой способ модуляции и демодуляции несущих колебаний, при котором на приемной стороне обеспечивается требуемая достоверность сообщений при минимальной мощности несущего сигнала. Для узкополосных СРС ОВД необходимо наличие обратного канала между элементами (радиостанциями) радиосетей, позволяющего в сложной электромагнитной обстановке обеспечить надежную и качественную связь между абонентами при пороговом отношении сигнал/помеха.
С учетом (3) можно записать
Р
( ЗИ )
р(тР) _ ТТ
— Р (ЗИ ) ~ П( К)
х п{ц) х п,
( СК )
п
(К)
п
( Ц )
п
(Ск )
ТГ(тР)
— П(К)
ГГ(тР)
— П( Ц )
ГГ(тР)
— П(Ск )■
Выполнение (1) с требуемыми показателями возможно на основе совершенствования частотно-территориального планирования (ЧТП) СРС ОВД, заключающегося в решении вопросов обеспечения качества связи и защищенности информации на этапе проектирования сетей радиосвязи.
В настоящее время под ЧТП СРС понимают комплекс мероприятий, направленный на обеспечение электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и сетей радиосвязи, вопросы защищенности информации не рассматриваются [2, 3]. В то же время частотно-территориальное планирование должно быть одним из важнейших этапов проектирования защищенных СРС ОВД, обеспечивающим их организацию на заданной территории в условиях противодействия угрозам информационной безопасности, выполнения установленных требований по электромагнитной совместимости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бабкин А. Н., Бардаев Э. А. Постановка задачи проектирования защищенных сетей радиосвязи органов внутренних дел // Вестник Воронежского института МВД России. — 2015. — №3. — С.16— 22.
2. Левин Б. Р. Теория надежности радиотехнических систем : математические основы: учебное пособие для вузов. — М. : Советское радио, 1978. — 264 с.
3. Бабкин А. Н., Эсауленко А. А. Повышение надежности эксплуатации радиоканала // Авиационное радиоэлектронное оборудование : сб. ст. по материалам 23-й межвуз. научно-практической конференции «Перспектива — 2013». — Воронеж : ВУНЦ ВВС «ВВА», 2013. — С24—26.
4. Бабкин А. Н., Эсауленко А. А. Способ контроля радиоканала // Вестник Воронежского института МВД России. — 2013. — №1. — С. 8—13.
5. Рябко Б. Я., Фионов А. Н. Криптографические методы защиты информации : учебное пособие для вузов. — М. : Горячая линия—Телеком, 2005. — 229 с.
6. Защищенные радиосистемы цифровой передачи информации / П. Н. Сердюков [и др]. — М. : АСТ, 2006. — 403 с.
7. Бабкин А. Н., Солодуха Р. А., Бардаев Э. А. Исследование своевременности доведения сообщений в защищенной сети радиосвязи органов внутренних дел // Вестник ВИ МВД России. — 2016. — №1. — С. 17—26.
REFERENCES
1. Babkin A. N., Bardaev E.A. Postanovka zadachi proektirovaniya zaschischennyih setey radiosvyazi organov vnutrennih del // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. — 2015. — #3. — S.16— 22.
2. Levin B. R. Teoriya nadezhnosti radiotehnicheskih sistem : matematicheskie osno-vyi: uchebnoe posobie dlya vuzov. — M. : Sovetskoe radio, 1978. — 264 s.
3. Babkin A. N., Esaulenko A. A. Povyishenie nadezhnosti ekspluatatsii radiokanala // Avi-atsionnoe radioelektronnoe oborudovanie : sb. st. po materialam 23-y mezhvuz. nauchno-prakticheskoy konferentsii «Perspektiva — 2013». — Voronezh : VUNTs VVS «VVA», 2013. — S. 24—26.
4. Babkin A. N., Esaulenko A. A. Sposob kontrolya radiokanala // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. — 2013. — #1. — S. 8—13.
5. Ryabko B. Ya., Fionov A. N. Kriptograficheskie metodyi zaschityi informatsii : uchebnoe posobie dlya vuzov. — M. : Goryachaya liniya—Telekom, 2005. — 229 s.
6. Zaschischennyie radiosistemyi tsifrovoy peredachi informatsii / P. N. Serdyukov [i dr]. — M. : AST, 2006. — 403 s.
7. Babkin A. N., Soloduha R. A., Bardaev E. A. Issledovanie svoevremennosti dovedeniya soobscheniy v zaschischennoy seti radiosvyazi organov vnutrennih del // Vestnik VI MVD Rossii. — 2016. — #1. — S.17—26.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ
Бабкин Александр Николаевич. Начальник кафедры информационной безопасности. Кандидат технических наук, доцент.
Воронежский институт МВД России.
E-mail: alex_babk@mail.ru., babkian@mail.vimvd.ru
Россия, 394065, г. Воронеж, проспект Патриотов, 53. Тел. (473) 200-52-40.
Babkin Alexander Nicolayevich. The chief of the chair of Information Security. Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor.
Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia. E-mail: alex_babk@mail.ru., babkian@mail.vimvd.ru
Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 200-52-40. УДК 396.621
ИЗДАНИЯ ВОРОНЕЖСКОГО ИНСТИТУТА МВД РОССИИ
Математические модели сигналов и устройств для повышения эффективности радиотехнических и информационно-технических систем : монография / О. В. Четкин [и др.]. — Воронеж : Воронежский институт МВД России, 2017. — 110 с.
Рассмотрены методы построения математических моделей цифровых синтезаторов частот с частотной модуляцией; предложены существенные параметры математических моделей, характеризующие звуки речи, уникальность голоса, а также обсуждены вопросы оценки изменения состояния защищенности радиотехнических и информационно-технических систем. Для широкого круга специалистов по теории и практике анализа и синтеза радиотехнических и информационно-технических систем, адъюнктов, аспирантов, курсантов, слушателей и студентов.
