Разработка и исследование систем обнаружения и блокирования средств мобильной связи, организованных по методу кодовой развертки Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 004.056(075.8)

Н.Ю. Игнатьева, В.С. Слободкин НГТУ, Новосибирск

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ОБНАРУЖЕНИЯ И БЛОКИРОВАНИЯ СРЕДСТВ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ, ОРГАНИЗОВАННЫХ ПО МЕТОДУ КОДОВОЙ РАЗВЕРТКИ

Введение

Вопрос защиты информации от утечки по техническим каналам с развитием технологий передачи данных на большие расстояния требует постоянной доработки. Применение мобильных средств (сотовой телефонии) в качестве средств съема информации, использование широкополосных шумоподобных сигналов в разного рода закладных устройствах и «жучках» является развитием радиоканала утечки информации и для его защиты необходимо применение новых методов и средств защиты информации. Если рассмотреть проблему утечки информации по радиоканалу, то блокировка сигналов с АМ, ЧМ, ФМ, комбинированной модуляцией и даже шифрованием уже имеет массу технических реализации. Иначе обстоит дело с вопросом блокировки широкополосных шумоподобных сигналов (сигналов с кодовой разверткой). Основной проблемой в данном вопросе является факт обнаружения подобного сигнала, так как стандартные методы блокировки с помощью мощных генераторов шума (ГШ) не дают должного результата, а постоянное применение ГШ высокой мощности нарушает допустимые нормы излучения и является вредным для здоровья человека.

Устройствами съема информации с дальнейшей передачей по каналу с кодовой разверткой могут быть всевозможные «жучки» (создание и эксплуатация которых требует большого знания данной технологии и большинству простых пользователей недоступно), а также сотовые телефоны стандарта CDMA (Code Division Multiple Access). Этот стандарт не является новым. Долгое время он использовался в военных целях, а на рынке услуг сотовой связи появился совсем недавно. Единственным оператором сотовой связи данного стандарта в России является компания Skylink, использующая стандарт CDMA 450. На первом этапе нашей работы основной задачей была разработка методов глушения и создание эффективного и недорогого устройства блокирования сотовой связи стандарта CDMA 450. На втором этапе основной задачей является разработка методов и средств обнаружения и детектирования широкополосного шумоподобного сигнала. Данная задача включает в себя не только разработку обнаружителя сигналов CDMA 450 (работа над которым уже ведется), но и в дальнейшем разработку устройства обнаружения любого широкополосного сигнала (начиная от сигналов «жучков», заканчивая дистанционными детонаторами). Одновременно с обнаружителем ведется работа над разработкой универсального интеллектуального средства блокирования сигналов с кодовой разверткой, которое будет использоваться для глушения обнаруженных сигналов. Комбинация обнаружителя и подавителя позволит эффективно блокировать радиоканал утечки информации (канал управления) с использование кодовой

развертки. Для реализации данных устройств требуется глубокое изучение технологии ШПС (широкополосного сигнала), анализа его слабых мест и способов воздействия на него.

Основные теоретические положения

Системы со сложными шумоподобными сигналами (ШПС) применяются уже более 50 лет. В мире существует множество систем ШПС.

Достоинства ШПС:

- Высокая помехозащищенность по отношению к узкополосным помехам большой мощности;

- Возможность разделения абонентов по кодовому признаку, скрытность передачи;

- Устойчивость к многолучевому распространению;

- Высокая разрешающая способность при радиолокационных и навигационных измерениях.

Важным параметром ШПС-системы является выигрыш при обработке (processing gain), который показывает степень улучшения отношения сигнал/шум при преобразовании полученного приемником шумоподобного сигнала в требуемый информационный сигнал.

Для формирования фазоманипулированных сигналов часто прибегают к использованию рекуррентных кодов, одной из разновидностей которых являются последовательности максимальной длины, получившие название М-последовательностей. Общий принцип рекуррентности заключатся, в том, что при вычислении любого элемента последовательности используется определенное количество ее же ранее сформированных элементов.

Стремление к максимальной длине кодовых последовательностей объясняется улучшением их свойств, что приводит к увеличению помехозащищенности систем связи. Увеличение же числа различных последовательностей позволяет увеличивать количество абонентов.

Реализация

Устройство блокирования, разработанное в ходе нашей работы, выгодно отличается от стандартных схем глушения сигналов сотовой связи. В большинстве блокираторов используются мощные генераторы шума, сигнал которых превышает мощность естественного шума и информационного сигнала. Такой подход малоэффективен для стандарта CDMA, так как в системах с кодовой разверткой мощность сигнала изначально меньше мощности шума, что не влияет на качество связи. Помехой для подобного сигнала может быть только такой же сигнал. В CDMA есть защита и на этот случай - кодовое разделение сигналов, в результате которого сигнал одного абонента не может воздействовать на сигнал другого, что достигается благодаря применению кодов Уолша. Каждый код Уолша ортогонален друг другу и одному абоненту ставится в соответствие один из кодов, так что при сложении с другим сигналом (кодом Уолша) их сумма равна нулю. Поэтому

для блокирования связи необходимо воздействовать непосредственно на сигнал абонента, попавшего в радиус действия блокиратора. Данным воздействием может быть прицельная помеха, добавляемая к сигналу, либо модификация самого сигнала, таким образом, чтоб он воспринимался приемной аппаратурой базовой или мобильной станции, но информационная составляющая в нем была бы нарушена.

На первом этапе нашей работы было создано устройство блокирования связи, использующее прицельную помеху (рис. 2). Данная помеха создается генератором на регистрах сдвига, генерирующим псевдослучайную последовательность, которая является аддитивной помехой для сигнала с кодовой разверткой. Данная помеха является импульсной и ставится в через определенные частотные временные интервалы для достижения максимальной эффектности и снижения интегральной мощности излучения.

Данный подход позволяет создать недорогое устройство, обладающее большей дальностью действия, чем равные ему по мощности генераторы шума и низким интегральным уровнем излучения.

На втором этапе будет создано устройство, позволяющее детектировать сигнал стандарта CDMA и активировать блокирующее устройство. В данном устройстве может применятся один из следующих алгоритмов поиска сигнала:

- Свертка сигнала многократным домножением на ВЧ составляющую (количество зависит от частоты сигнала). Данный подход ограничен аппаратными возможностями на сегодняшний день, так как при данной свертке сильно частоты сигналов доходят до нескольких десятков гигагерц;

- Второй подход заключается в выявлении в потоке бит различных сигналов заданной последовательности. Данный вероятностный метод проще и позволяет уверенно обнаруживать сигналы длительностью от 20 мкс. Чем больше время ожидания сигнала (время накопления бит сигнала), тем с большей вероятностью определяется наличие сигнала;

- На третьем этапе создается устройство блокирования, работающее совместно с обнаружителем и позволяющее модифицировать фазовую составляющую принятого сигнала, в результате чего достигается высокая дальность и эффективность глушения связи. Данный подход позволяет добиться большой дальности действия при небольшой мощности устройства, получить селективность блокируемых сигналов - блокироваться будут лишь абоненты, находящиеся в радиусе действия обнаружителя, а также добиться хорошего соотношения цена/качество для прибора (рис. 3).

Рис. 2. Блок-схема устройства подавления канала связи

Рис. 3. Блок-схема интеллектуального устройства обнаружения и подавления канала связи

Применение

Принципы построения подобных систем используются и для реализации поисковой техники в современных системах защиты информации, например:

- Автоматизированный контроль зоны покрытия сотовых систем.

- Обнаружение несанкционированных источников (абонентских станций).

- Обеспечение конфиденциальности переговоров в бизнесе, политике, на производстве, других сферах деятельности и защиты прав человека.

- Обеспечение требуемой комфортности при проведении общественных мероприятий (богослужения в соборах, представления в театрах, кинотеатрах и т.д.), где сотовая связь неуместна.

- Разработка антитеррористической техники (устранение каналов связи и передачи информации на исполняемые устройства дистанционного управления).

Необходимо помнить, что в Уголовном кодексе предусмотрена ответственность за незаконное прослушивание телефонных переговоров.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вернигоров Н.С. Особенности устройств съема информации и методы их блокировки / учеб. пособие / Н.С. Вернигоров. - Томск: В-Спектр, 2006. - 120 с.

2. New Wave Instruments - Linear Feedback Shift Registers. - 2005. - Электрон. данные. -

Режим ресурса:

http://www.newwaveinstruments.com/resources/articles/m_sequence_linear_feedback_shif

t_register_lfsr.htm

© Н.Ю. Игнатьева, В.С. Слободкин, 2007