Способы предотвращения съема информации через излучения волоконно-оптических линий связи

Одно из принципиальных преимуществ волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) по сравнению с другими — повышенная скрытность передаваемых оптических сигналов. Конструкция оптических кабелей такова, что излучение через боковую поверхность оптического волокна (ОВ) эффективно экранируется защитными оболочками и элементами конструкции кабеля. Только наружная оболочка кабеля обеспечивает экранировку в 80—120 дБ, что снижает уровень мощности ниже квантового предела обнаружения. Тем не менее, применение ВОЛС полностью не обеспечивает защищенность передаваемой информации. Небольшая часть оптического излучения, в результате специальных действий нарушителя, все же может быть выведена из ОВ, а при наличии высокочувствительной оптико-электронной аппаратуры, может быть сфокусирована и про- детектирована.

В основе утечки оптического излучения лежит какое-либо физическое явление, которое за счет воздействий на ОВ, приводит к увеличению рассеиваемой мощности, т.е. к изменению характеристик направленного излучения в ОВ. Причины изменения характеристик распространения направленного излучения является неоднородность характеристик ОВ. Естественные причины возникновения неоднородности характеристик ОВ могут быть следующими:

  • — непрерывные и плавные изменение радиуса сердцевины или оболочки;
  • — несогласованность числовых апертур сочленяемых ОВ;
  • — беспорядочность молекулярной структуры материала сердцевины и оболочки (флуктуации концентрации входящих в состав стекла атомов): диффузия и испарение легирующих примесей; осаждение слоев внутри ОВ при изготовлении;
  • — изменение свойств материала сердцевины: неоднородности размерами порядка длины волны; дефекты (пузыри, примеси); флуктуации состава окислов (в основном в многокомпонентных стеклах);
  • — межмодовая дисперсия и дифференциальное модовое затухание: наличие различных мод, их взаимодействие и преобразование мод высокого порядка в моды низкого порядка и наоборот.

Эти причины определяют возможность перехвата (несанкционированного съема) информационного излучения, распространяющегося в ОВ. Вспомогательные воздействия нарушителя на ОВ, приводящие к выводу части оптического сигнала из ОВ ВОЛС, называются способами перехвата информации, передаваемой по ВОЛС.

Вывод части оптического сигнала может быть осуществлен:

  • 1) с боковой поверхности ОВ ВОЛС;
  • 2) в местах кабельных стыков, муфт, разъемов, свариваний и сращиваний;
  • 3) с торцевой поверхности ОВ ВОЛС при использовании направленных ответвителей, размещенных в ВОЛС в период ее строительства.

Перехват информации, основанный на выводе части оптического сигнала с боковой поверхности О В (без его разрыва), может быть как распределенный так и локальный. Распределенный перехват характеризуется «сбором» оптического излучения на определенном участке ВОЛС, локальный перехват предполагает воздействие противника на ОВ в конкретном месте ВОЛС. Способы перехвата информации, основанные на выводе части оптического сигнала с боковой поверхности ОВ можно классифицировать на три группы.

К первой группе относятся способы, использующие боковое излучение оптической мощности, которое возникает при распространении оптических сигналов без использования специальных средств. Такие способы называют пассивными. Ко второй группе относятся способы (активные), основанные на использовании противником специальных средств. Активный перехват — это перехват оптического излучения, вызываемого при дополнительных воздействиях (механических, акустических, термических, химических, рентгеновских) нарушителя на О В.

К третьей группе относятся компенсационные способы перехвата, основанные на вводе в ОВ компенсирующего излучения взамен отведенного.

Способы перехвата всех групп представлены на рис. 8.22.

Обнаружение перехвата информации при применении нарушителем способов первой группы значительно затруднено, так как параметры распространяющегося излучения практически не изменяются. Однако и мощность выводимого бокового излучения очень мала, что ухудшает достоверность приема противником перехваченных сигналов. Это вынуждает нарушителя использовать для перехвата информации такие участки ВОЛ С, на которых уровень бокового излучения повышен (места изгибов, соединения участков оптической линии, участки с повышенным давлением грунта).

Способы перехвата второй группы позволяют вывести через боковую поверхность ОВ излучение практически любой необходимой

Способы несанкционированного съема информации из оптического волокна мощности

Рис. 8.22. Способы несанкционированного съема информации из оптического волокна мощности. Но при этом, чем больше мощность выводимого из ОВ излучения, тем сильнее изменение параметров (уменьшение мощности, изменение модовой структуры излучения) распространяющегося излучения в основном канале связи а, следовательно, легче обнаружить перехват информации из ОВ ВОЛС. Способы перехвата, основанные на физическом воздействии на световод (изгибы, механическое давление и др.), позволяют легко осуществить регулировку уровня мощности выводимого излучения. В способах, использующих для вывода X- и Y-образные ответвители, накладные ответвители, регулировка мощности дополнительного излучения затруднена. Кроме того, они требуют отработанных технологий и не обеспечивают преимуществ перед способами, использующими физические воздействия на ОВ.

Способы третьей группы обеспечивают скрытность «подключения», но сопряжены с техническими трудностями при их реализации, поскольку вывод излучения, формирование и обратный ввод через боковую поверхность оптического сигнала представляют сложную научно-техническую задачу. Приведем несколько реальных примеров, подтверждающих возможность съема информации с ВОЛС.

Результаты экспериментального исследования рассеивания световой мощности из пучка оптических волокон, диаметр сердцевины которых 30 мкм, длина 1 м и толщина оболочки 1,5 мкм (у эксплуатируемых О В диаметр оболочки в 2—12 раз превышает диаметр сердцевины), показали, что отношение световой энергии, рассеянной через боковую поверхность жгута волокон, к энергии, прошедшей через жгут, составило ~ 15 % [11].

Сжатия короткого отрезка ОВ на нерегулярной поверхности может быть достаточно для существенного увеличения света, локально рассеиваемого вне ОВ. Вывод из ОВ оптического излучения возможен также за счет изгиба противником ОВ с радиусом превышающим допустимое значение г > г [12,13].

Мощность оптического сигнала, выводимого из ОВ при его изгибе противником, составляет некоторую часть от общей, рассеиваемой за счет изгиба, мощности Р . Теоретически рассеиваемая при изгибе ОВ мощность оптического сигнала может быть определена следующим образом:

где Рк — мощность оптического сигнала, рассеиваемая из ОВ при его изгибе с радиусом г; RK — критический радиус изгиба ОВ, при котором наступает его перелом.

где dc — диаметр сердцевины; NA — числовая апертура ОВ; Ап — разница показателей преломления сердцевины П и оболочки л2 (&п = п ~ п2)- Например, при dc = 30 мкм, NA = 0,17, c/qq = 125 мкм, получаем критический радиус изгиба ОВ RK = 2 мм, гдоп = 31 мм.

Известна конструкция ответвителя оптического сигнала, не требующего разрыва ОВ, который представляет собой сектор круга, сделанный из оргстекла 114J. В торце сектора сделан полукруглый канал. При установке ОВ оказывается в круглом канале, при этом происходит изгиб оси ОВ под небольшим углом, что вызывает излучение части оптического сигнала из ОВ. Излученный сигнал отражается зеркальным покрытием стенок канала. При установке в канал кабеля в нем снимается часть внешней оболочки и часть вспененного эластомера, примыкающего непосредственно к ОВ.

Для перехвата информации может использоваться способ, основанный на переходе через боковую поверхность оптического излучения из одного волокна в другое. Это может быть осуществлено путем травления или полировки волокон, с целью сближения их сердцевин вплотную друг к другу, либо путем сплавления пары волокон и вытяжки, обеспечивающей их тесное сжатие [15].

Характерным следствием применения всех способов перехвата информации из ОВ ВОЛС является изменение характеристик оптического сигнала; мощности (интенсивности), фазы, частоты, поляризации, модового состава, скорости распространения оптического сигнала. Так как перехват неизбежно связан с отводом части мощности оптического сигнала, то общим признаком всех рассматриваемых способов является уменьшение значения мощности (интенсивности) оптического сигнала. В то же время, использование указанных способов перехвата в сочетании с высокочувствительной аппаратурой приводит к чрезмерно малому изменению величины мощности оптического сигнала и составляет сотые/тысяч- ные доли процента от мощности оптического излучения [16], поэтому обнаружение утечки оптической мощности является чрезвычайно сложной задачей.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >