Тезисы доклада на конференции "Комп'ютерний моніторинг та інформаційні технології 2005", ДонНТУ, 2005
ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ С ОТКРЫТЫМ АТМОСФЕРНЫМ КАНАЛОМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С КРИПТОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАЩИТОЙ
Орлов Д.Ю., Михайлов И.В., Краснокутский В.А.
Донецкий национальный технический университет
В этом докладе рассматриваются особенности атмосферных оптических линий связи, и методы их криптографической защиты, вопросы создания таких линий на базе недорогих элементов с целью получения дешевых и функциональных систем для массового рынка, способных заменить традиционные решения.
Поиски в ресурсах сети Интернет оказали, что стоимость самых дешевых систем передачи данных на основе атмосферных оптических линий связи вряд ли будет меньше тысячи долларов. Российские производители предлагают решения от 1200 долларов АОЛС БОКС-10МЛ (50 – 250м, 10Мб/c). Зарубежные системы на порядок дороже. Высокая цена объясняется нацеленностью на рынок операторов связи и создание надежных высокоскоростных магистральных каналов передачи данных, в которых часто используется резервирование использованием гораздо менее скоростного, но более стойкого к погодным катаклизмам, радиоканала. Сложное внутреннее устройство, прецизионные оптика и механика, относительно малые объемы производства определяют цену.
Простые подсчеты позволяют предположить, что стоимость атмосферной оптической линии уже сейчас может быть в пределах пятисот долларов при ее упрощении и обладании удовлетворительной функциональностью.
Разрыв в цене обусловлен, затратами на разработку и продвижение продукции и все еще относительно небольшими объемами производства. Поэтому разработка системы, изначально нацеленной на массовый рынок, окупится при гораздо более низкой цене отдельных изделий.
Сложность продвижения в данной нише рынка обязывает производить максимально конкурентоспособный товар, легкий в установке, настройке и эксплуатации, не обремененный излишними, удорожающими продукт, функциями, совместимый с самым распространенным сетевым интерфейсом.
Продукт должен обладать доступной ценой и иметь функциональность, способную удовлетворить основную массу покупателей. При этом система имеет шансы быть внедренной только тогда, когда она будет применяться не только в тех случаях, когда другие проводные или беспроводные системы неприменимы или малоэффективны, но и существенно облегчать задачу прокладки сети в случаях, когда у заказчика остается альтернатива использования классической прокладки кабеля.
Кроме сильной зависимости от погодных условий, иным неблагоприятным фактором является недоверия к ОАЛС по причине низкой изученности побочных нюансов их использования, что объясняется новизной применяемой технологии. И потому необходимо использование различные методов повышения надежности АОЛС, в частности использование алгоритмов помехозащищенного кодирования передающихся данных, криптографической защиты и т.д. Широкий канал позволяет производить помехозащищенное кодирование с большим коэффициентом избыточности.
Использование дублирующей линии, работающей в микроволновом диапазоне не является приемлемым решением, так как сильно удорожает систему в целом, усложняет ее обслуживание и первичную инсталляцию.
Низкая охваченность рынка дешевых систем конечных клиентов позволяет поставить целью исследовать возможные варианты разработки и внедрения системы АОЛС, способной максимально удовлетворить потребность данного сектора рынка.
При отсутствии жестких требований к защите отказ от использования криптозащиты данных сильно удешевит систему, при отсутствии высоких скоростей передачи возможно использование программное шифрование на уровне приложений.
Процессы криптографического преобразования и помехоустойчивого кодирования должны идти параллельно, поэтому возможна реализация соответствующих модулей в виде двух независимых устройств, или же наоборот, совмещение в одном.
При реализации криптографического модуля на базе микропроцессора или микроконтроллера целесообразно применение программных шифров., т.е. таких систем шифрования, которые использую операции над компьютерными словами и учитывают специфику обработки данных в процессорной системе криптомодуля.
В данной системе с целью оптимизации затрат на аппаратуру, и получение более высоких скоростей шифрования целесообразно использование так называемы скоростных шифров [2].
Наиболее подходящими для применения в компьютерных системах являются блочные шифры. На процесс синтеза алгоритмов блочного шифрования существенное влияние оказывают параметры скорости работы алгоритма и сложности реализации алгоритма.
С целью экспериментальной проверки возможности создания систем было проведено моделирование и на основе удачного моделирования собран экспериментальных образец упрощенной системы оптического канала передачи данных с использованием недорогой элементной базы, за основу была взята схема, предложенная Андреем Вялковым [3].
Достоинством протестированного решения является возможность предоставить удаленный доступ к персональной ЭВМ по последовательному каналу(COM-порту) на удалении 130 метров с максимально возможной для данного канала скоростью передачи данных – сто пятнадцать килобит в секунду.
Результаты моделирования показали жизнеспособность таких устройств, дали основу полагать в возможности дальнейшей разработки системы, функционирующей при расстоянии между приемо-передающими устройствами до двухсот метров и скорости передачи до 10 мегабит в секунду. Перспективы массового применения систем с такими характеристиками весьма велики при условии стоимости аппаратуры одного канала до пятисот долларов и совместимости с распространенными сетевыми интерфейсами Ethernet и Fast Ethernet.
Литература
[1] Пратт В. Лазерные системы связи. М., 1972
[2] Молдовян А.А. Криптография: скоростные шифры. СПб.: БХВ‑Петербург, 2002, 496 с.