Линии связи и каналы передачи данных в компьютерных сетях

Радиоканалы для целей передачи информации используют частотные диапазоны:

• 902-928 МГц - расстояние до 10 км, пропускная способность до 64 Кбит/с;

• 2,4 ГГц и 12 ГГц: до 50 км, до 8 Мбит/с.

Более низкие частоты (например, 300 МГц) мало привлекательны из-за ограничений пропускной способности, а большие частоты (более 30 ГГц) работоспособны для расстояний не более 5 км из-за поглощения радиоволн в атмосфере.

Заметную роль в поглощении радиоволн играет вода. Сильный дождь, град или снег могут привести к прерыванию связи. Поглощение в атмосфере ограничивает использование частот более 30 ГГц. Атмосферные шумы, связанные, в основном, с грозовыми разрядами, доминируют при низких частотах (до 2 МГц).

Для использования частоты 2,4 ГГц необходимы направленные антенны и прямая видимость между приемником и передатчиком.

На аппаратном уровне здесь могут использоваться радиорелейное оборудование, радиомодемы или радиобриджи.

 
Радиорелейные каналы передачи данных 
Радиорелейные каналы связи состоят из последовательности станций, являющихся ретрансляторами. Связь осуществляется в пределах прямой видимости, дальности между соседними станциями - до 50 км. Цифровые радиорелейные линии связи (ЦРРС) применяются в качестве региональных и местных систем связи и передачи данных, а также для связи между базовыми станциями сотовой связи.

 
 
Спутниковые каналы передачи данных  
Для организации спутниковой радиолинии необходимы две земные станции и спутник, обращающийся на орбите вокруг Земли. Комплекс Земных станций, один или несколько спутников, обращающихся на околоземной орбите, и систему управления ими называют системой спутниковой связи (ССС). Принципиально возможны два пути организации связи с использованием искусственных спутников Земли (ИСЗ):

• пассивного типа, имеющих большую отражающую поверхность для падающих радиоволн,
• активного типа, имеющих на борту приемопередатчики соответствующего диапазона волн, приемопередающие антенные устройства и устройства электропитания.

С системами первого типа эксперименты проводятся уже несколько десятков лет, но, несмотря на использование пассивных спутников различного типа, пока не удалось получить на Земле устойчивого отраженного сигнала, достаточного для создания надежной радиолинии. Системы второго типа обеспечивают устойчивый радиосигнал и ныне активно применяются для создания радиолиний дальней связи самого различного назначения, в том числе и для использования в компьютерных сетях. В сравнении с наземными линиями связи, организуемыми по кабельным линиям, спутниковая связь обладает такими преимуществами, как короткое время развертывания, возможность ее использования в труднодоступных районах, мобильность. При достаточном энергетическом потенциале радиолинии может быть организован канал с широкой полосой пропускания, а значит и с высокой скоростью передачи. К недостаткам спутниковых радиолиний следует отнести подверженность внешним помехам, возможность постановки прицельных преднамеренных помех, что важно для военных и других радиолиний, требующих высокой надежности, возможность перехвата информации, передаваемой по радиолинии, высокую стоимость эксплуатации. В ряде применений ограничительной является большая задержка сигнала, обусловленная большой длиной радиолинии земля - спутник - земля и обратно. Для ИСЗ с высокими орбитами она может достигать 0.3 с. при распространении сигнала в одном направлении, а с учетом обратного канала - до 0.6 с.

 
Сотовые каналы передачи данных 
Радиоканалы сотовой связи строятся по тем же принципам, что и сотовые телефонные сети. Сотовая связь - это беспроводная телекоммуникационная система, состоящая из сети наземных базовых приемо-передающих станций и сотового коммутатора (или центра коммутации мобильной связи). 
 
Базовые станции подключаются к центру коммутации, который обеспечивает связь, как между базовыми станциями, так и с другими телефонными сетями и с глобальной сетью Интернет. По выполняемым функциям центр коммутации аналогичен обычной АТС проводной связи.  
 
LMDS (Local Multipoint Distribution System) - это стандарт сотовых сетей беспроводной передачи информации для фиксированных абонентов. Система строится по сотовому принципу, одна базовая станция позволяет охватить район радиусом несколько километров (до 10 км) и подключить несколько тысяч абонентов. Сами БС объединяются друг с другом высокоскоростными наземными каналами связи либо радиоканалами. Скорость передачи данных до 45 Мбит/c.  
 
Радиоканалы передачи данных WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) аналогичны Wi-Fi. WiMAX, в отличие от традиционных технологий радиодоступа, работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции. Эксперты считают, что мобильные сети WiMAX открывают гораздо более интересные перспективы для пользователей, чем фиксированный WiMAX, предназначенный для корпоративных заказчиков. Информацию можно  передавать на расстояния до 50 км со скоростью до 70 Мбит/с. 
 
Радиоканалы передачи данных MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System). Эти системы способна обслуживать территорию в радиусе 50—60 км, при этом прямая видимость передатчика оператора является не обязательной. Средняя гарантированная скорость передачи данных составляет 500 Кбит/с — 1 Мбит/с, но можно обеспечить до 56 Мбит/с на один канал. 
 
Радиоканалы передачи данных для локальных сетей. Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК) и инфраструктурное соединение (для подключения несколько ПК к одной точке доступа). Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до 54 Мбит/с при инфраструктурном соединении. 
 
Радиоканалы передачи данных Bluetooht - это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и может быть использована для создания домашних сетей. Скорость передачи данных не превышает 1 Мбит/с.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНИЧЕСКИХ КАНАЛОВ УТЕЧКИ ИНФОРМАЦИИ.

Под информацией обычно понимаются сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления [1].

К защищаемой информации относится информация, являющаяся предметом собственности и подлежащая защите в соответствии с требованиями правовых документов или требованиями, устанавливаемыми собственником информации . Это, как правило, информация ограниченного доступа, содержащая сведения, отнесенные к государственной тайне, а также сведения конфиденциального характера.

Совокупность операций сбора, накопления, ввода, вывода, приема, передачи, записи, хранения, регистрации, уничтожения, преобразования и отображения информации часто называют обобщенным термином обработка информации .

К техническим средствам передачи, обработки, хранения и отображения информации ограниченного доступа (ТСПИ) относятся :

технические средства автоматизированных систем управления, электронно-вычислительные машины и их отдельные элементы, в дальнейшем именуемые средствами вычислительной техники (СВТ); средства изготовления и размножения документов; аппаратура звукоусиления, звукозаписи, звуковоспроизведения и синхронного перевода; системы внутреннего телевидения; системы видеозаписи и видеовоспроизведения; системы оперативно-командной связи; системы внутренней автоматической телефонной связи, включая и соединительные линии перечисленного выше оборудования и т.д. Данные технические средства и системы в ряде случаев именуются основными техническими средствами и системами (ОТСС) .

Под техническим каналом утечки информации (ТКУИ) понимают совокупность источника информации (передатчика), линии связи (физической среды – канал с шумами), по которой распространяется информационный сигнал, и технических средств перехвата информации (приемника). Для понимания физического смысла ТКУИ  и основных вопросов защиты информации  (ЗИ) рассмотрим элементарную модель произвольного технического канала утечки (Рис. 1).

Где Uc1- напряжение сигнала с передатчика;      

Uc2 - напряжение  сигнала передатчика с учетом  затухания, полученного в месте  нахождения приемного устройства.

Рис. 1. Элементарная модель канала утечки информации.

В соответствии с представленной моделью, канал утечки информации включает передатчик, собственно канал и приёмник. Под передатчиком будем понимать произвольный источник защищаемой информации, независимо от формы её существования. Это может быть и некое техническое средство, человеческая речь, ПЭВМ и т.п. Канал, в общем случае, это некая материальная среда, в которой происходит распространение сигнала передатчика. Канал утечки имеет две основные характеристики – погонное затухание и некий уровень шумов. Реализацией такого обобщённого канала может служить твёрдое тело (стена, труба), проводная линия, область пространства (для электромагнитной волны), воздушная среда и т. д. Приёмник, в данной модели, это потенциальный противник вместе с техническими средствами перехвата информации (или без них).

Общая классификация ТКУИ включает следующие виды:

-Каналы утечки, обрабатываемой техническими средствами приема, обработки, хранения и передачи информации

 - Каналы утечки речевой информации

  -  Каналы утечки информации при ее передаче по каналам связи

   - Технические каналы утечки видовой информации

1)Под техническими средствами приема, обработки, хранения и передачи информации   (ТСПИ)   понимают   технические   средства,   непосредственно обрабатывающие конфиденциальную информацию. К ним относятся: электронно-вычислительная техника, АТС для ведения секретных переговоров, системы оперативно-командной и громкоговорящей связи, системы звукоусиления, звукового сопровождения и звукозаписи и т.д.

При выявлении ТКУИ ТСПИ необходимо рассматривать как систему, включающую основное оборудование, оконечные устройства,   соединительные  линии   (совокупность   проводов   и   кабелей, прокладываемых между отдельными ТСПИ и их элементами), распределительные и коммутационные устройства, системы электропитания, системы заземления. Такие технические средства называют также основными техническими средствами.

Наряду с ТСПИ в помещениях устанавливаются технические средства и системы, непосредственно не участвующие в обработке конфиденциальной информации, но использующиеся совместно с ТСПИ и которые могут находиться в зоне электромагнитного поля, создаваемого ТСПИ. Такие технические средства и системы называются вспомогательными техническими средствами и системами (ВТСС).  К ним  относятся:  технические  средства  открытой  телефонной, громкоговорящей связи, системы пожарной и охранной сигнализации, средства и системы  кондиционирования,  электрофикации,  радиофикации,  часофикации, электробытовые приборы и т.д.

В качестве ТКУИ наибольший интерес представляют ВТСС, имеющие выход за пределы контролируемой зоны (КЗ). Контролируемая зона - территория (либо здание, группа помещений, помещение), на которой исключено неконтролируемое пребывание лиц и транспортных средств, не имеющих постоянного или разового допуска. В КЗ, посредством проведения технических и режимных мероприятий, должны быть созданы условия, предотвращающие возможность утечки из нее конфиденциальной информации. КЗ определяется руководством организации, исходя из конкретной обстановки в месте расположения объекта и возможностей использования технических средств перехвата.

Кроме соединительных линий ТСПИ и ВТСС за пределы КЗ могут выходить провода и кабели, к ним не относящиеся, но проходящие через помещения, где установлены технические средства, а также металлические трубы систем отопления, водоснабжения и другие токопроводящие металлоконструкции. Такие провода, кабели и токопроводящие элементы называются посторонними проводниками.

Случайной антенной является цепь ВТСС или посторонние проводники, способные принимать ПЭМИН. Случайные антенны могут быть сосредоточенными и распределенными. Сосредоточенная случайная антенна представляет собой компактное техническое средство (например, телефонный аппарат). К распределенным случайным антеннам относятся кабели, провода, металлические трубы и другие токопроводящие коммуникации.

В зависимости от физической природы возникновения информационных сигналов, а также среды их распространения и способов перехвата, ТКУИ можно разделить на электромагнитные, электрические, параметрические и вибрационные.

К электромагнитным относятся ТКУИ, возникающие за счет различного вида побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН) ТСПИ:

- электромагнитные излучения элементов  ТСПИ;

- излучений на частотах работы  высокочастотных (ВЧ) генераторов ТСПИ  и  ВТСС; 

- излучений на частотах самовозбуждения  усилителей низкой частоты (УНЧ) ТСПИ.

Отметим что, ПЭМИН — это нежелательное информационное электромагнитное излучение, возникающее в результате нелинейных процессов в электрических цепях при обработке информации техническими средствами и приводящее к утечке информации.

Электромагнитные излучения элементов ТСПИ. В ТСПИ носителем информации является электрический ток, параметры которого (амплитуда, частота, либо фаза) изменяются по закону изменения информационного сигнала. При прохождении электрического тока по токоведущим элементам ТСПИ вокруг них возникает электрическое и магнитное поля. В силу этого элементы ТСПИ можно рассматривать как излучатели электромагнитного поля, несущего информацию.

Электромагнитные излучения на частотах работы ВЧ-генераторов ТСПИ и ВТСС. В состав ТСПИ и ВТСС могут входить различного рода высокочастотные генераторы. К таким устройствам можно отнести: задающие генераторы, генераторы тактовой частоты, генераторы стирания и подмагничивания магнитофонов, гетеродины радиоприемных и телевизионных устройств и т.д. В результате внешних воздействий информационного сигнала (например, электромагнитных колебаний) на элементах ВЧ-генераторов наводятся электрические сигналы, которые могут вызвать паразитную модуляцию собственных ВЧ-колебаний генераторов. Эти модулированные ВЧ-колебания излучаются в окружающее пространство.

Электромагнитные излучения на частотах самовозбуждения УНЧ ТСПИ. Самовозбуждение УНЧ ТСПИ (например, усилителей систем звукоусиления и звукового сопровождения, магнитофонов, систем громкоговорящей связи и т.п.) возможно за счет образования случайных паразитных обратных связей, что приводит к переводу усилителя в режим автогенерации сигналов. Сигнал на частотах самовозбуждения, как правило, оказывается промодулированным информационным сигналом. Самовозбуждение наблюдается, в основном, при переводе УНЧ в нелинейный режим работы, т.е. в режим перегрузки.