Способ организации защищенной системы связи

Изобретение относится к области телекоммуникаций. Технический результат заключается в сокращении времени организации сети связи с одновременным обеспечением гарантированной защиты от несанкционированного доступа передаваемых по радиоэфиру настроечных данных. В способе осуществляют обмен сигналами-маяками между центром управления связью (ЦУС) и N≥1 радиостанциями. Из ЦУС на выбранной радиочастоте излучают маяки настройки (МН) с открытыми ключами ЦУС для каждой из радиостанций сети. Радиостанции обнаруживают МН путем сканирования частотного диапазона и после подтверждения его подлинности излучают на радиочастоте приема МН в заданные непересекающиеся моменты времени маяк ответа (МО) с сеансовым ключом, зашифрованным открытым ключом ЦУС. ЦУС принимает МО от каждой радиостанции и после подтверждения его подлинности передает для каждой радиостанции маяк настроечных данных (МНД), содержащий заранее рассчитанные для нее настроечные данные, зашифрованные принятым сеансовым ключом. Радиостанции принимают МНД от ЦУС и после подтверждения их подлинности расшифровывают с помощью сеансовых ключей содержащиеся в них настроечные данные, которые далее используют для настройки своих параметров. 3 ил.

 

Изобретение относится к области телекоммуникаций, а именно к способам автоматического построения и настройки сетей связи с обеспечением защиты передаваемой информации и предназначено для автоматической защищенной настройки сети связи при отсутствии заранее организованных каналов связи.

Известен способ организации защищенной сети связи, описанный в протоколах SSL и TLS (стандарт IETF RFC 5256) [2], в котором между сервером и другими узлами сети на транспортном уровне происходит отправка от сервера сообщения, содержащего открытый ключ сервера, ответного сообщения от узла сети, в котором содержится симметричный сеансовый ключ, зашифрованный открытым ключом сервера, в результате чего сеансовый ключ становится известен обеим сторонам, и последующего обмена между сервером и узлом сети информационными сообщениями, зашифрованными сеансовым ключом.

Также известен способ организации защищенной сети связи, описанный в протоколе IPSec (стандарты IETF RFC 2401-2412). В указанном способе на сетевом уровне организуется защищенная сеть связи, в которой последовательно осуществляется обмен видоизмененными IP-пакетами для взаимной аутентификации между узлами сети, а затем обмен шифрованными пакетами, включающими вставку для проверки целостности сообщений.

Недостатками перечисленных аналогов является то, что они могут работать только при уже организованной на канальном и физическом уровнях сети связи.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому способу является способ организации системы связи, описанный в изобретении RU 2549120 - «Средство передачи данных телекоммуникационной сети и телекоммуникационная сеть». Указанный способ заключается в том, что в сети, содержащей несколько радиостанций и головную радиостанцию, выполняющую роль центра управления связью (ЦУС), радиостанции начинают рассылку сигналов-маяков настройки или сообщений на заранее не заданной частоте каждая, которые обнаруживаются головной радиостанцией с помощью сканирующего приемника и другими устройствами, входящими в блок обнаружения и определения типа сигнала головной радиостанции, после чего головная радиостанция определяет настроечные данные, соответствующие обнаруженным маякам, настраивается такими данными и рассылает на обнаруженных частотах радиостанций сигналы-маяки ответа, после получения которых радиостанции переходят в сеть головной станции, настраиваясь с помощью входящего в их состав блока управления каналом в соответствии с принятыми маяками.

Недостатком способа является большая продолжительность настройки сети, связанная с необходимостью создания и пересылки настроечных данных по каждому обнаруженному маяку радиостанции, а также отсутствие гарантированного шифрования настроечных данных, которые пересылаются в радиоэфире в открытом виде и вследствие этого могут быть перехвачены и использованы, например, для преднамеренного нарушения функционирования сети.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке способа организации сети связи, позволяющего сократить время создания и пересылки настроечных данных в сети с одновременным обеспечением их шифрования.

Достигаемый технический результат - сокращение времени организации сети связи с одновременным обеспечением гарантированной защиты от несанкционированного доступа передаваемых по радиоэфиру настроечных данных.

Для достижения технического результата в известном способе, включающем обмен сигналами-маяками между центром управления связью (ЦУС) и N≥1 радиостанциями, согласно изобретению из ЦУС на выбранной радиочастоте осуществляют излучение маяков настройки, содержащих открытый ключ ЦУС для каждой из радиостанций сети; радиостанции обнаруживают маяк настройки путем сканирования частотного диапазона, проверяют его подлинность и в случае подтверждения подлинности маяка настройки излучают на радиочастоте приема маяка настройки в заданный момент времени маяк ответа с сеансовым ключом, зашифрованным открытым ключом ЦУС; ЦУС принимает маяк ответа от каждой радиостанции, проверяет его подлинность и в случае подтверждения подлинности маяка ответа передает для каждой радиостанции маяк настроечных данных, содержащий заранее рассчитанные для нее настроечные данные, зашифрованные принятым сеансовым ключом; радиостанции принимают маяки настроечных данных от ЦУС, проверяют их подлинность и в случае подтверждения подлинности маяков настроечных данных расшифровывают с помощью сеансовых ключей содержащиеся в них настроечные данные, которые далее используют для настройки своих параметров.

Техническая проблема решается за счет предложенного нового алгоритма обмена сигналами-маяками между ЦУС и N (N≥1) радиостанциями в процессе организации сети связи, который может быть представлен диаграммой, представленной на фиг. 1, где обозначено:

1 - центр управления связью;

2.1…2.N - N радиостанций;

МН - маяк настройки, передаваемый от ЦУС к N радиостанциям;

МО1…MON - маяки ответа, передаваемые от N радиостанций к ЦУС;

МНД1…МНДN - маяки настроечных данных, передаваемые от ЦУС к N радиостанциям.

Заявляемый способ организации защищенной системы связи включает нижеперечисленные этапы.

А). Этап передачи маяков настройки (МН) от ЦУС к радиостанциям

На данном этапе ЦУС:

1) с использованием специального программного обеспечения, например программы автоматизированного расчета радиоданных (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011613837), осуществляет расчет настроечных данных НДi для каждой из N радиостанций сети;

2) среди доступного для организации сети набора радиочастот выбирает номинал для излучения МН, например, по критерию минимального уровня шума;

3) формирует МН, в состав которого включается «открытый ключ», генерируемый на основе заранее введенного «закрытого ключа», и идентификационный номер ЦУС idC;

4) осуществляет непрерывное излучение сформированного МН на частоте .

Одновременно радиостанции сканируют набор частот, доступный для организации сети связи, с задержкой на каждой частоте сканирования на время Δτ=2τмн, достаточное для гарантированного приема МН (где τмн - длительность МН).

Б). Этап передачи маяков ответа (МО) от радиостанций к ЦУС

На данном этапе радиостанции после приема МН:

1) проверяют подлинность МН путем анализа содержащегося в нем идентификационного номера ЦУС idC;

2) если идентификационный номер ЦУС idC неизвестен, то отбрасывают принятый МН;

3) если идентификационный номер ЦУС idC известен, то делают вывод о подлинности МН и формируют МО, в состав которого включают «сеансовый ключ» cryptoi, зашифрованный содержащимся в МН «открытым ключом», и идентификационный номер радиостанции idi;

4) излучают МО на частоте f0 с уникальной, заранее установленной, например, по уникальному идентификационному номеру радиостанции idi задержкой delayi для предотвращения коллизии МО при приеме ЦУС;

В это же время ЦУС осуществляет прием МО от радиостанций на частоте f0 в заданные моменты времени, определяемые для каждой радиостанции idi задержкой delayi.

В). Этап передачи маяка настроечных данных (МНД) от ЦУС к радиостанции

На данном этапе ЦУС после приема МО:

1) проверяет подлинность МО путем анализа содержащегося в нем идентификационного номера радиостанции idi;

2) если идентификационный номер радиостанции idi неизвестен, то отбрасывает принятый МО;

3) если идентификационный номер радиостанции idi известен, то расшифровывает с использованием «закрытого ключа» и извлекает из МО «сеансовый ключ» cryptoi радиостанции;

4) формирует маяк настроечных данных (МНД) для радиостанции, в состав которого включает НДi, зашифрованный «сеансовым ключом», и idi идентификационный номер радиостанции;

5) излучает МНД на частоте f0.

Одновременно радиостанции:

1) осуществляют прием МНД от ЦУС на частоте f0;

2) проверяют подлинность МНД путем анализа содержащегося в нем идентификационного номера idi;

3) если идентификационный номер idi не принадлежит радиостанции, то отбрасывают принятый МНД;

4) если идентификационный номер idi принадлежит радиостанции, то расшифровывают с использованием «сеансового ключа» и извлекают из МНД настроечные данные НД;

5) устанавливают свои параметры согласно принятым в МНД настроечным данным НД.

Настройка сети считается завершенной, когда ЦУС передал МНД всем подлежащим настройке радиостанциям.

В представленном алгоритме для шифрования настроечных данных применяются известные схемы асимметричного шифрования с симметричным сеансовым ключом, такие как SSL, TLS, RSA-KEM, ГОСТ Р 34.10-2012 и т.п. [2].

Согласно этим схемам в ЦУС генерируется «закрытый (секретный) ключ», который должен храниться в тайне. На основе «закрытого ключа» генерируется «открытый ключ», по которому невозможно восстановить «закрытый ключ» (по сути, «открытый ключ» - это специальным образом шифрованный «закрытый ключ»). ЦУС в составе МН высылает по открытому каналу всем радиостанциям свой «открытый ключ». Радиостанции генерируют симметричные «сеансовые ключи» (которые действуют только в течение данного соединения), шифруют их полученным от ЦУС «открытым ключом» (при этом они сами не способны расшифровать его обратно) и затем отправляют в адрес ЦУС в составе МО. ЦУС расшифровывает «сеансовые ключи» радиостанций своим «закрытым ключом», шифрует с использованием полученный от радиостанций «сеансовых ключей» настроечные данные и отсылает их в составе МНД в адрес радиостанций. Радиостанции расшифровывают настроечные данные с использованием своих «сеансовых ключей». В результате обеспечивается гарантированная защита от несанкционированного доступа настроечных данных, передаваемых в сети по радиоэфиру.

Сокращение времени организации сети связи с применением предложенного алгоритма по сравнению с прототипом может быть оценено следующим образом.

Предположим, что ЦУС и все радиостанции включены одновременно. Обозначим через τМН, τМО, τМНД длительности маяков настройки, ответа и настроечных данных, соответственно.

Также обозначим через F количество частот (каналов), выделенных для настройки сети.

Время организации сети связи при применении прототипа.

Временные параметры организации сети связи при применении прототипа определяются диаграммой обмена маяками, представленной на фиг. 2, где обозначено:

1 - центр управления связью;

2.1…2.N - N радиостанций;

МН1…MHN - маяки настройки, передаваемые от N радиостанций в ЦУС;

MO1+ПНД1 - маяк ответа с пакетом настроечных данных, передаваемый от ЦУС к первой радиостанции;

MON+ПНДN - маяк ответа с пакетом настроечных данных, передаваемый от ЦУС к N-й радиостанции.

В прототипе каждая радиостанция передает МН, который обнаруживается ЦУС с помощью сканирующего приемника. На сканирование всего множества каналов ЦУС требуется время

Если на каждом канале находится не более одной радиостанции, то МН от всех радиостанций будут обнаружены ЦУС за время ТПI. Однако существует вероятность того, что один и тот же частотный канал будет одновременно выбран 2≤М≤N радиостанциями. С учетом выбора радиостанциями для излучения МН одних и тех же частот, МН от всех радиостанций будут получены ЦУС за время .

Затем ЦУС последовательно передает на частоте принятого МН для каждой радиостанции ответный маяк, фактически включающий МО и МНД. Полное время передачи ответного маяка ЦУС составит

Полное время организации сети с применением прототипа может быть оценено

Время организации сети связи при применении заявляемого способа.

Временные параметры организации сети связи при применении заявляемого способа определяются диаграммой обмена сигналами-маяками, представленной на фиг. 1.

Согласно заявляемому способу ЦУС передает на заранее выбранной частоте МН, который обнаруживается всеми радиостанциями. Коллизии при приеме МН радиостанциями исключены, так как все радиостанции работают на прием. Для приема МН всеми радиостанциями требуется время

Затем все радиостанции передают МО на частоте в заданные непересекающиеся моменты времени. Продолжительность передачи МО может быть оценена

Далее ЦУС на частоте передает МНД для каждой радиостанции за время

Полное время организации сети заявленным способом может быть оценено

Итоговый выигрыш во времени организации сети связи заявляемого способа по сравнению с прототипом составит

Анализ выражения (9) показывает, что выигрыш (γ>0) заявляемого способа по сравнению с прототипом во времени организации сети связи будет обеспечен при выполнении условия

На практике, при организации сети связи условие (10), как правило, всегда будет выполняться. Действительно, в силу того, что настраиваемые радиостанции размещаются на ограниченной территории (в пределах «радиовидимости») при использовании прототипа высока вероятность выбора этими радиостанциями для первичной рассылки МН одних и тех же частот (М>1). Указанное совпадение обусловлено тем обстоятельством, что радиостанции, находясь примерно в одинаковой помехово-сигнальной обстановке, стремятся выбрать для передачи МН «лучшие» для себя (с минимальным уровнем «шума») частоты, которые с высокой вероятностью оказываются одинаковыми.

Рассчитанное согласно (9) количественное значение выигрыша заявляемого способа по сравнению с прототипом во времени организации сети связи для различных значений М=2, 4 и 6, а также τМНМОМНД и F=100 представлено фиг. 3.

Таким образом, заявляемый способ по сравнению с прототипом за счет предложенного нового алгоритма обмена сигналами-маяками между ЦУС и радиостанциями обеспечивает сокращение времени организации сети связи с одновременной гарантированной защитой от несанкционированного доступа передаваемых по радиоэфиру настроечных данных.

Источники информации

1. Кузнецов А.В., Бессонов В.В. Технология создания самоорганизующейся радиосети с функциями когнитивного радио на основе принципов программно-определяемого радио // XV международная научно-техническая конференция «Кибернетика и высокие технологии XXI века». - Воронеж, 2014. - Т. 1. - С. 176-187.

2. Шнайер Б. Прикладная криптография. Протоколы, алгоритмы, исходные тексты на языке Си = Applied Cryptography. Protocols, Algorithms and Source Code in С. - M.: Триумф, 2002. - 816 c.

Способ организации защищенной системы связи, включающий обмен сигналами-маяками между центром управления связью (ЦУС) и N≥1 радиостанциями, отличающийся тем, что из ЦУС на выбранной радиочастоте осуществляют излучение маяков настройки, содержащих открытый ключ ЦУС для каждой из радиостанций сети; радиостанции обнаруживают маяк настройки путем сканирования частотного диапазона, проверяют его подлинность и в случае подтверждения подлинности маяка настройки излучают на радиочастоте приема маяка настройки в заданные непересекающиеся моменты времени маяк ответа с сеансовым ключом, зашифрованным открытым ключом ЦУС; ЦУС принимает маяк ответа от каждой радиостанции, проверяет его подлинность и в случае подтверждения подлинности маяка ответа передает для каждой радиостанции маяк настроечных данных, содержащий заранее рассчитанные для нее настроечные данные, зашифрованные принятым сеансовым ключом; радиостанции принимают маяки настроечных данных от ЦУС, проверяют их подлинность и в случае подтверждения подлинности маяков настроечных данных расшифровывают с помощью сеансовых ключей содержащиеся в них настроечные данные, которые далее используют для настройки своих параметров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области беспроводной связи. Техническим результатом является содействие инициализации маршрутизатора для пользователя.

Изобретение относится к области связи, а именно к связыванию между пользователем и интеллектуальным устройством. Технический результат – повышение эффективности связывания пользователя и интеллектуального устройства.

Изобретение относится к беспроводной связи и предназначено для уведомления о качестве приема для выполнения высокоскоростной пакетной связи с использованием адаптивной модуляции и планирования.

Изобретение относится к беспроводной связи. Устройство управления передачей данных включает: модуль получения, выполненный с возможностью получения информации о первой помехе, указывающей первую помеху от передачи данных, в которой участвует узел передачи данных, не являющийся целью управления, и информации о второй помехе, указывающей вторую помеху от передачи данных, в которой участвует другой узел передачи данных, являющийся целью управления, в отношении каждого из узлов передачи данных, являющихся целью управления; и модуль классификации, выполненный с возможностью отнесения узлов передачи данных к группам, связанным с определением радиоресурса, который может использовать узел передачи данных на основе информации о первой помехе и информации о второй помехи в отношении узлов передачи данных.

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат заключается в использовании конфигурации, в которой UE может осуществлять связь с по меньшей мере двумя сотами.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи.

Изобретение относится к системам связи. Технический результат заключается в повышении эффективности обработки связи по нисходящему каналу LTE на физическом уровне.

Изобретение относится к области радиосвязи и предназначено для модификации плана моментов времени измерения характеристик канала связи на основе мобильности терминала (UE).

Изобретение относится к области передачи данных в системе интеллектуального дома. Техническим результатом является обеспечение возможности отправления мобильным терминалом инструкции управления на устройство Zigbee за счет осуществления связи с сервером, который пересылает инструкцию на шлюз Zigbee .

Изобретение относится к области беспроводной связи и предназначено для системы долгосрочного развития и взаимодействия в беспроводной локальной сети. Различные варианты осуществления могут содержать использование правил выбора сети доступа и управления трафиком, основанных на дополнительных параметрах сети радиодоступа.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении надежности связи.

Изобретение относится к области связи. Технический результат изобретения заключается в экономии объема передаваемых служебных сигналов из ресурсов для всех UE.

Изобретения относятся к поддержке переменных интервала между поднесущими и продолжительности символа для передачи символов OFDM и других форм сигнала, связанных с ними циклических префиксов.

Изобретение относится к способу и системе для осуществления связи полезной нагрузки спутника. Технический результат заключается в уменьшении количества транзитных участков спутниковой связи, необходимых для доставки данных.

Изобретение относится к технике связи. Техническим результатом является уменьшение затрат системы, связанных с получением базовой станцией информации о состоянии канала.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении качества характеристик ответных сигналов, подвергаемых кодовому мультиплексированию.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для передачи сообщений с подводной лодки, находящейся в погруженном состоянии. Технический результат состоит в передаче сообщений с подводной лодки бесконтактным методом.
Изобретение относится к радионавигации и технике связи и может использоваться для определения пространственных координат (ПК) объекта - источника радиоизлучения (ИР), находящегося на стационарном или подвижном объекте.

Изобретение относится к системе беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в увеличении эффективности передачи информации о состоянии канала связи.

Изобретение относится к области техники систем мобильной связи Задачей изобретения является предоставление гарантии, что пользовательское оборудование (UE) в смешанной сети: сотовой и связи устройства с устройством (D2D), может работать должным образом при переходе передачи между сотовым подкадром и подкадром RX D2D или между подкадром TX D2D и подкадром RX D2D.

Изобретение относится к области передачи данных между устройством-источником и целевым устройством и предназначено для более эффективного использования энергетических ресурсов. Изобретение раскрывает передачу кадра данных от устройства-источника на целевое устройство, причем устройство-источник и целевое устройство используют протокол, определяющий командный кадр запроса для опроса ожидающих данных, предусматривающую получение в устройстве-источнике данных, подлежащих передаче на целевое устройство, генерирование командного кадра запроса для опроса на целевом устройстве данных, ожидающих отправки на устройство-источник, назначение данных, подлежащих передаче в командном кадре запроса, и передачу командного кадра запроса с назначенными данными, подлежащими передаче на целевое устройство. 8 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области телекоммуникаций. Технический результат заключается в сокращении времени организации сети связи с одновременным обеспечением гарантированной защиты от несанкционированного доступа передаваемых по радиоэфиру настроечных данных. В способе осуществляют обмен сигналами-маяками между центром управления связью и N≥1 радиостанциями. Из ЦУС на выбранной радиочастоте излучают маяки настройки с открытыми ключами ЦУС для каждой из радиостанций сети. Радиостанции обнаруживают МН путем сканирования частотного диапазона и после подтверждения его подлинности излучают на радиочастоте приема МН в заданные непересекающиеся моменты времени маяк ответа с сеансовым ключом, зашифрованным открытым ключом ЦУС. ЦУС принимает МО от каждой радиостанции и после подтверждения его подлинности передает для каждой радиостанции маяк настроечных данных, содержащий заранее рассчитанные для нее настроечные данные, зашифрованные принятым сеансовым ключом. Радиостанции принимают МНД от ЦУС и после подтверждения их подлинности расшифровывают с помощью сеансовых ключей содержащиеся в них настроечные данные, которые далее используют для настройки своих параметров. 3 ил.

Наверх