Способ обнаружения медленного вывода оптического излучения через боковую поверхность волоконно-оптической линии связи
Владельцы патента RU 2251810:
Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики - РФЯЦ-ВНИИЭФ (RU)
Изобретение относится к технике оптической связи и может использоваться для контроля за медленным выводом оптического излучения из ВОЛС. Технический результат заключается в обнаружении несанкционированного доступа к передаваемой по ВОЛС информации. Для этого принимают оптические сигналы из ВОЛС, их детектируют, сравнивают текущие значения сигнала в цифровой форме с контрольным значением сигнала, являющимся одним из предыдущих значений сигнала, и формируют сигнал тревоги, при несанкционированном доступе суммируют отклонения текущих значений сигнала с учетом знака от опорного значения, являющегося одним из предыдущих значений сигнала, запоминают суммарное значение отклонений в запоминающем устройстве, сравнивают текущее суммарное значение отклонений сигнала с записанным пороговым значением, сигнал тревоги формируют также в случае достижения текущего суммарного значения отклонений порогового значения. 2 ил.
Изобретение относится к способам обнаружения вывода оптического излучения из волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) через боковую поверхность и может быть использовано в качестве дополнения к способам постоянного контроля волоконно-оптической линии связи в волоконно-оптических системах передачи конфиденциальной информации.
Известен способ обнаружения доступа к волоконно-оптической линии связи из патента “Устройство, контролирующее работу волоконно-оптической связи, и приемник, включающий в себя упомянутое устройство” (Патент Франции №2568431 от 1988 г. по заявке №8411970 от 1984 г.). Способ по своему функциональному назначению является наиболее близким к заявляемому и поэтому выбран в качестве прототипа.
Способ состоит в том, что принимаемые с волоконно-оптической линии оптические сигналы детектируются и усиливаются до необходимой величины. После этого, для устранения импульсных помех и уменьшения влияния шумов, сигнал интегрируется и преобразуется из аналоговой формы в цифровую с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Аналого-цифровое преобразование производится периодически с заданной частотой. Полученное текущее значение контрольного сигнала сравнивается с одним или несколькими предыдущими значениями. В случае, если разница превышает заданное (пороговое) значение, включается сигнал тревоги. Сравнение позволяет обнаружить нарушение в работе системы связи (внесение дополнительного затухания в ВОЛС) при условии, что быстрые изменения свидетельствуют о преднамеренном нарушении, а медленные изменения сигнала считаются изменением параметров системы из-за внешних воздействующих факторов. Но возможно применение способов с медленным выводом оптического излучения. Время внесения затухания в ВОЛС, соответствующего порогу срабатывания, превышает время хранения текущих значений сигнала. В этом случае система не сможет их обнаружить. Это позволит периодически выводить излучение малыми порциями и достигнуть скрытного вывода достаточно большой мощности оптического сигнала.
Техническая реализация указанного способа представлена на фиг.1. Оптические сигналы, принимаемые с волоконно-оптической линии 1, детектируются фотодетектором 2 и усиливаются усилителем фототока 3. Далее сигналы поступают на формирователь выходных сигналов 4 и интегратор 5. Таким образом, на выходе формирователя 4 образуются выходные информационные сигналы. С выхода интегратора 5 последовательность сигналов преобразуется таким образом, что на выходе интегратора формируется низкочастотный контрольный сигнал, изменение амплитуды которого пропорционально изменению величины затухания оптического сигнала в волоконно-оптической линии связи. Далее контрольный сигнал преобразуется в цифровую форму с помощью аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) 7, который тактируется генератором 6. Сигналы с выхода АЦП 7 поступают в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 8 и цифровой компаратор 9. Компаратор 9 сравнивает значение полученного сигнала с одним или несколькими предыдущими из ОЗУ 8. Если амплитуда поступившего сигнала меньше, чем у одного или нескольких предыдущих на заданную величину, то включается формирователь сигнала тревоги 10.
К недостатку данного способа контроля следует отнести невозможность определения несанкционированного доступа к оптическому излучению через боковую поверхность ВОЛС в случае постепенного (или периодического, малыми порциями, не превышающими порог срабатывания) вывода оптического излучения через боковую поверхность в случае, если время достижения уровня срабатывания превышает время хранения предыдущего (предыдущих) значения.
Решаемая техническая задача - обнаружение несанкционированного доступа к передаваемой по волоконно-оптической линии связи информации при медленном выводе оптического излучения через боковую поверхность оптического волокна.
Техническим результатом является повышение вероятности обнаружения несанкционированного доступа за счет обнаружения медленных и плавных нарушений, проводимых длительное время при условии, что изменения затухания за счет внешних воздействий (изменение температуры окружающей среды, старение элементов и т.д.) и медленного старения элементов не будет вызывать ложных срабатываний.
Этот технический результат достигается с помощью способа обнаружения медленного вывода оптического излучения через боковую поверхность волоконно-оптической линии связи, заключающегося в приеме, детектировании оптических сигналов с волоконно-оптической линии связи, усилении, интегрировании и аналого-цифровом преобразовании полученных аналоговых электрических сигналов, сравнении их в цифровой форме с контрольным значением и, в случае снижения амплитуды сигнала ниже контрольного значения на заданную величину, формировании сигнала тревоги.
Новым является то, что предварительно задают опорное значение сигнала, относительно которого определяют отклонения текущих значений сигнала с учетом знака, после чего производят их суммирование и сравнение полученной суммы с заранее заданным пороговым значением, при превышении которого формируют сигнал тревоги, причем опорное значение сигнала через заданные промежутки времени корректируют с учетом изменений текущего значения сигнала.
Совокупность существенных признаков заявляемого способа позволяет повысить вероятность обнаружения доступа за счет обнаружения медленных нарушений при условии, что изменения затухания, обусловленные внешними воздействиями и старением элементов, не приводят к ложным срабатываниям.
На фиг.1 представлена функциональная схема фотоприемного устройства, реализующего способ-прототип.
На фиг.2 представлена функциональная схема фотоприемного устройства, реализующего заявляемый способ.
На фиг.1 и 2: 1 - волоконно-оптическая линия связи; 2 - фотодетектор; 3 - усилитель фототока; 4 - формирователь выходного сигнала; 5 - интегратор; 6 - тактовый генератор; 7 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП); 8 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ); 9 - устройство сравнения; 10 - устройство сигнализации; 11 - таймер; 12 - арифметико-логическое устройство (АЛУ).
Предлагаемый способ состоит в том, что одновременно с периодическим сравнением контрольного сигнала с предыдущим значением (одним или несколькими), происходит вычисление алгебраической суммы отклонений этого же сигнала от контрольного уровня, полученного в результате обработки большого количества предыдущих выборок и установленного на длительное время. При медленном отборе мощности оптического сигнала через боковую поверхность значение суммы будет отрицательным и все время увеличивающимся с каждым отсчетом. В конечном итоге сумма достигнет установленной величины, соответствующей сигналу тревоги. Медленные эксплуатационные изменения параметров носят случайный и знакопеременный характер, поэтому в этом случае величина суммы будет колебаться около нулевого значения и не сможет достигнуть установленного значения. Путем установления нового контрольного уровня происходит обнуление суммы. Таким образом, учитывается очень медленное ухудшение параметров, обусловленное старением элементов.
На фиг.2 представлена функциональная схема фотоприемного устройства, реализующего заявляемый способ.
Оптические сигналы с волоконно-оптической линии 1 детектируются фотодетектором 2, усиливаются усилителем фототока 3 и поступают на выход через формирователь выходных сигналов 4. Сигналы с выхода усилителя фототока 3 поступают на вход интегратора 5, с выхода которого - на вход АЦП 7, где преобразуются из аналоговой формы в цифровую. АЦП тактируется генератором 6, сигналы с которого поступают на вход таймера 11. Таймер отсчитывает время, в течение которого происходит вычисление суммы. С выхода АЦП 7 сигналы поступают в арифметико-логическое устройство (АЛУ) 12, которое производит суммирование (с учетом знака) полученного значения с ранее полученной суммой. Сумма хранится в ОЗУ 8. Цифровой компаратор 9 сравнивает текущее значение сигнала, поступившего с выхода АЦП 7, с предыдущим (или несколькими предыдущими), а также полученную сумму с заданной пороговой величиной. Если текущее значение оказалось ниже предыдущего (предыдущих) на предельную величину или сумма достигла заданной величины, то устройство сигнализации 10 формирует сигнал тревоги. Таймер 11 отсчитывает промежуток времени, через который производится установка нулевой суммы в ОЗУ 8. Таким образом, медленные изменения затухания, которые произойдут за время, превышающее время хранения текущих значений, будут обнаружены, так как приведут к постоянному увеличению суммы (с отрицательным знаком) и, в конечном итоге, к достижению значения срабатывания устройства сигнализации.
В макете устройства, реализующем заявляемый способ, были использованы следующие элементы и устройства:
Приемный оптический модуль ПРОМ-370 (фотодетектор, усилитель фототока, формирователь выходного сигнала), операционный усилитель 1401УД2 (Интегратор), микроконтроллер PIC 16C58A (Тактовый генератор, АЦП, ОЗУ, АЛУ, устройство сравнения), линейка светодиодов АЛ307, пъезозвонок PS-562 (устройство сигнализации).
Испытания макетного образца показали следующие результаты: обнаружение постоянного изменения затухания на 0,3% через 45 минут.
Способ обнаружения медленного вывода оптического излучения через боковую поверхность волоконно-оптической линии связи, заключающийся в приеме оптических сигналов из ВОЛС, их детектировании, усилении, интегрировании и аналого-цифровом преобразовании полученных аналоговых электрических сигналов, сравнении текущего значения сигнала в цифровой форме с контрольным значением сигнала, являющимся предыдущим значением сигнала и формировании сигнала тревоги, отличающийся тем, что при несанкционированном доступе к ВОЛС посредством медленного отбора оптического излучения малыми порциями, суммируют отклонения текущих значений сигнала от контрольного значения с учетом знака в течение времени, задаваемым таймером и запоминают суммарное значение отклонений в запоминающем устройстве, сравнивают текущее суммарное значение отклонений сигнала за период, задаваемый таймером с записанным суммарным значением отклонений, являющимся предыдущим суммарным значением отклонений или опорным значением сигнала, а сигнал тревоги формируют в случае снижения текущего суммарного значения отклонения сигнала относительно опорного значения отклонений на величину больше порогового значения, причем пороговое значение сигнала через заданные промежутки времени корректируют с учетом изменений текущего значения сигнала.
