Способ повышения достоверности передаваемой радиосигналом информации
A METHOD FOR INCREASING THE RELIABILITY OF INFORMATION TRANSMITTED BY A RADIO SIGNAL

Изобретение относится к радиотехнике, а именно, к защите информации от информационного «вброса» в системах связи.
Известен «Способ защиты информации в метеорном радиоканале путем шифрования случайным природным процессом» [1] по патенту РФ на изобретение №2265957, основанное на применении дистанционной генерации ключа для защиты от несанкционированного доступа в системах связи, в котором ключ не передается от одного абонента к другому, а создается на передающей и приемной сторонах метеорного радиоканала одновременно путем измерения одного и того же случайного процесса, который не доступен криптоаналитику (другому абоненту). Принцип генерации ключа состоит в том, что на приемном и передающем пунктах системы метеорной связи измеряется случайная для данного метеорного радиоотражения характеристика - время распространения сигнала от передатчика к приемнику.
2
Недостатком способа [1] является громоздкость, большое энергопотребление, высокая себестоимость применяемой аппаратуры и ее эксплуатации, Другим существенным недостатком прототипа является низкая (~10 бит/с) пропускная способность используемого метеорного радиоканала, что «затормаживает» и замедляет процесс обмена конфиденциальной информацией.
Известен «Способ повышения достоверности передачи цифрового сообщения» [2] по патенту РФ на изобретение №2642803, заключающийся в том, что вводят избыточность цифрового сообщения для защиты от информационного «вброса», с помощью добавления эталонных маркеров; для этого до начала передачи цифрового информационного сигнала доводят до участников информационного взаимодействия значение эталонных маркеров, которое вводят и хранят в базе данных аппаратно-программных комплексов, входящих в состав информационной сети, и не меняют в установленном временном интервале, затем в процессе подготовки передаваемых сообщений в передающем аппаратно-программном комплексе формируют цифровое сообщение таким образом, что после каждого передаваемого информационного сигнала «1» вводят дополнительный эталонный маркер через известный заданный интервал времени, меньший, чем интервал между информационными сигналами, а после передаваемого информационного сигнала «0» через заданный интервал времени эталонный маркер не вводится, после получения цифрового сообщения в принимающем аппаратно-программном комплексе анализируют временные интервалы между сигналами, выделяют эталонные маркеры и формируют истинное значение переданного цифрового информационного сигнала из фактически принятого сообщения вне зависимости от типа и величины помех, действующих на передаваемое сообщение.
Недостатком известного способа [2] является то, что возможен взлом любого шифра вычислительными средствами, а также велика сложность обработки сигналов в режиме непосредственного приема информации.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является «Способ защиты информации» [3] по патенту РФ на изобретение №2423800, основанный на двусторонней передачи и последующего обнаружения зондирующих радиосигналов, исходящих от расположенных на обоих концах радиолинии устройств связи. Зондирующие радиосигналы несут отметки момента времени своего излучения, привязанные к предварительно сведенным шкалам времени. Задают, исходя из требуемой степени надежности защиты информации, интервал времени работы устройств связи на обоих концах радиолинии. В течение заданного времени на обоих концах радиолинии накапливают два совпадающих друг с другом набора двоичных эквивалентов оцифрованных результатов измерений случайного природного процесса. В качестве упомянутого природного процесса используют случайные изменения фазы принимаемых зондирующих сигналов, являющихся суперпозицией различных парциальных лучей, действующих на входе приемного устройства. Эти парциальные лучи обладают непредсказуемыми набегами фазы, приобретенными в процессе их распространения в многолучевой среде от передатчика к приемнику. В каждом из упомянутых устройств связи, накопленные наборы измерений подвергают одинаковым необратимым математическим преобразованиям и образуют в упомянутых устройствах связи шифрующую на передающем конце и дешифрующую на приемном конце последовательности. Шифрующая и дешифрующая последовательности представляют собой две идентичные копии ключа симметричного шифрования, единого для приемного и передающего устройств связи. Далее применяют шифрование и дешифрование сообщений с использованием ключа. При этом пополняют упомянутые накопленные наборы двоичных эквивалентов результатов измерений двоичными эквивалентами результатов очередных измерений результирующей фазы принимаемых зондирующих радиосигналов. В качестве механизма распределения сгенерированных ключей симметричного шифрования между участниками информационного обмена (устройствами связи, расположенными на противоположных концах радиолинии) используют свойства взаимности условий многолучевого распространения радиоволн как в прямом, так и в обратном направлениях.
Недостатками прототипа [3] являются, возможность взлома любого шифра вычислительными средствами, сложность в исполнении, высокая себестоимость применяемой аппаратуры и ее эксплуатации.
Технический результат предполагаемого изобретения - повышение достоверности передаваемой радиосигналом информации при введении нового информативного параметра - точки стояния (места излучения).
Способ повышения достоверности передаваемой радиосигналом информации, заключающийся в том, что выполняют операцию взаимного опознавания участников информационного обмена и синхронизуют шкалы времени устройств связи участников, задают интервал времени работы средств защиты информации, в течение которого на обоих концах радиолинии накапливают два совпадающих друг с другом набора двоичных эквивалентов оцифрованных результатов измерений случайного природного процесса изменений фазы принимаемых зондирующих сигналов, являющихся суперпозицией распространяющихся в многолучевой среде парциальных лучей с непредсказуемыми набегами фазы, над накопленными наборами двоичных эквивалентов каждым из устройств связи выполняют совпадающие на обоих концах радиолинии необратимые математические преобразования, формируют на приемном и передающем концах пару одинаковых копий ключа симметричного шифрования, накопленные наборы двоичных эквивалентов пополняют двоичными эквивалентами оцифрованных результатов очередных измерений фазы зондирующих радиосигналов, при этом в качестве механизма распределения ключей симметричного шифрования используют свойства взаимности условий многолучевого распространения радиоволн.
Для повышения достоверности передаваемой информации предлагается устройство, функциональная схема которого приведена на фиг. 1, состоящее из узлов связи (1, 2, … N), расположенных в положительной части пространства ОХY и линий связи.
i
i
Узел связи представлен на фиг. 2. и состоит из блоков: 1 - приемопередатчик, 2 - устройство обработки информации и 3 - хранитель координат точек стояния, электрически связанных между собой (фиг. 2). Узлы связи являются мобильными, в случае перемещения они передают друг другу координаты местонахождения для каждого момента времени t. Кроме того, для каждого момента времени, все координаты передаются в хранитель координат точек стояния. Первая точка приема сигнала в момент времени t имеет координаты первая - 1  вторая - 2  n-ая  Линии связи представляет собой физическую среду, по которой передаются электрические информационные сигналы. Введем понятие противника. Противник - объект, вбрасывающий заведомо ложную или искаженную информацию. Противник имеет свой узел связи, перехватывающий полезную, информацию, модифицирующий и вбрасывающий ее во все узлы связи.
1
2
1
2
i
i
i
i
Считаем, что узел связи имеет возможность определить направление на источник излучения. Рассмотрим первый и второй узлы связи (фиг. 3). Известны углы α и α и расстояние между узлами связи. Математический аппарат, позволяющий вычислить координаты х и у в прямоугольной системе координат OXY, если противник находится в точке ху имеет вид: определяется угол ∠xy = 180 - α - α, затем по теореме синусов определяют координаты ху  Полученные координаты поступают в хранитель координат точек стояния, затем в устройство обработки информации. После чего происходит попарное сравнение координат (х и х), (у и у) с известными значениями. Если значение х не совпало ни с одним x, а значение у с у точек стояния узлов связи, то полученная информация свидетельствует о недостоверности («вбросе») передаваемой информации.
0
0
0
с
с
c
0
0
Аналогичные рассуждения можно выполнить в системе координат XYZ. Рассмотрим, узел связи расположенный в точке А (х, у, z) фиг. 4, принявший сигнал от источника излучения находящегося в точке стояния Р(х, у, 0). Если рассмотреть проекцию точки Р на плоскость OXY, то мы получим уравнение прямой АР, которое будет иметь вид у=(х-x))tgα+у и соответственно проекция данной точки будет принадлежать этой прямой. Модуль вектора
Из свойств прямоугольного треугольника следует что
Из полученных выражений получаем:
i
i
i
c
Если у нас имеется система состоящая из n узлов связи фиг. 5, расположенных в точках А (х, y, z), i=1, 2, … n, то принимая координату x=t, при t∈R приходим к системе
Тогда координаты источника излучения противника можно выразить однопараметрическим уравнением множества точек:
i
Принимая, что P(t)=Р, получим
i
i
i
i
i
i
Сравнивая попарно координаты (х и х), (у и y), (z и z) с известными значениями, занесенными в базу хранителя координат точек стояния, и если значение х не совпало ни с одним x, значение у с у, а значение z с z точек стояния приемопередатчиков, то полученная информация свидетельствует о недостоверности («вбросе») передаваемой информации.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ на изобретение №2265957.
2. Патент РФ на изобретение №2642803.
3. Патент РФ на изобретение №2423800.