СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СЕТЬ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
METHOD OF DETECTING UNAUTHORISED ACTIONS ON SATELLITE COMMUNICATION NETWORK

Изобретение относится к средствам мониторинга сетей спутниковой связи и может быть использовано для обнаружения несанкционированных воздействий на сети спутниковой связи, а также для определения местоположения источника несанкционированных воздействий.
Спутниковая радиосвязь - космическая радиосвязь между земными радиостанциями, осуществляемая посредством ретрансляции радиосигналов через один или несколько спутников Земли [ГОСТ 24375-80 Радиосвязь. Термины и определения.. М., Стандартинформ, 37 с.].
Сеть связи - технологическая система, включающая в себя средства и линии связи и предназначенная для электросвязи или почтовой связи [ФЗ от 7 июля 2003 г. №126-ФЗ «O связи». М., Кремль, 37 с.].
Под сетью спутниковой связи будем понимать технологическую систему, включающую в себя земные станции спутниковой связи, ретрансляционные спутники Земли и направления спутниковой связи между земными станциями, предназначенную для обмена информацией между земными станциями, входящими в сеть спутниковой связи.
Под несанкционированным воздействием понимают воздействие на защищаемую информацию с нарушением установленных прав и (или) правил доступа, приводящее к утечке, искажению, подделке, уничтожению, блокированию доступа к информации, а также к утрате, уничтожению или сбою функционирования носителя информации [ГОСТ Ρ 50922-2006. Защита информации. Основные термины и определения. М., Стандартинформ, 16 с.].
Известен способ формирования сигнала помехи для защиты платного телевизионного канала от несанкционированного доступа и устройство для его осуществления (патент РФ RU №2007052, класс 5 H04N 7/16, опубл. 30.01.1994), сущность которого заключается в применении устройства формирования сигнала помехи, которое включает источник сигнала, антенну, видеомагнитофон, магистральный кабель, магистральный ответвитель, усилитель, усилитель-распределитель, блок формирования помех, управляемый частотно-селективный модулятор, блок памяти. Недостатком данного способа является использование только в каналах платного телевизионного канала, кроме того данный способ уменьшения вероятности несанкционированного доступа не способен увеличить помехозащиту по отношению к "паразитным" (несанкционированным) сигналам, которые могут использовать ресурсы бортового ретранслятора космического аппарата в собственных целях.
Наиболее близким по количеству сходных признаков и по выполняемым функциям является способ, заложенный в изобретении («Способ предотвращения несанкционированного доступа в спутниковых системах связи и устройство для его осуществления», патент RU(11) №2419252 С2, класс H04W 12/02, G06F 27/00, опубл. 27.08.2010). Данное изобретение выбрано в качестве прототипа.
Способ, заложенный в способе-прототипе, заключается в том, что определяют местоположение источника несанкционированных воздействий и формируют провал в диаграмме направленности в направлении "паразитного" сигнала, для чего входной сигнал подвергают быстрому вейвлет и фурье преобразованиям и определяют структурные параметры и спектральные характеристики входного сигнала, после чего продолжают обработку в модифицированной нейронной сети Кохонена, за счет чего более точно определяют структурные параметры входного сигнала, затем по полученной статистике строят созвездие входного сигнала и сравнивают его с эталонным созвездием полезного сигнала, если созвездия не совпали, то производят согласованную фильтрацию "лишних" скачков фаз, амплитуд или частот, после чего повторно сравнивают созвездия входного и эталонного сигналов, после чего проводят сравнение посимвольной скорости, в случае не совпадения символьных скоростей накладывают временную маску эталонного сигнала, и пропускают только те отчеты, которые соответствуют символьной скорости полезного сигнала, сравнивают полученный сигнал с синхропосылкой, в случае не совпадения повторяют проделанные операции, тем самым подвергают входной сигнал согласованной фильтрации в режиме реального времени.
Недостатком способа-прототипа является относительно низкая вероятность обнаружения несанкционированных воздействий на сеть спутниковой связи за счет низкой своевременности обнаружения несанкционированных воздействий, обусловленная большими временными затратами на сложные преобразования входного сигнала, и невозможность использования способа-прототипа для сетей спутниковой связи.
Техническим результатом является повышение вероятности обнаружения несанкционированного воздействия на сеть спутниковой связи за счет своевременного обнаружения факта несанкционированного воздействия на сеть спутниковой связи, а также расширение возможностей способа-прототипа по обнаружению несанкционированных воздействий для сетей спутниковой связи.
Технический результат в предлагаемом способе достигается тем, что определяют местоположение источника несанкционированных воздействий и формируют провал в диаграмме направленности в направлении "паразитного"сигнала. Дополнительно предварительно задают частоты приема и передачи, время работы, режимы работы и координаты земных станций спутниковой связи, осуществляют обмен тестовыми сигналами в направлениях спутниковой связи, измеряют время прохождения тестовых сигналов на всех направлениях спутниковой связи, передают на главную станцию сети от каждой земной станции по образованным каналам спутниковой связи данные об измеренном времени прохождения тестового сигнала на каждом направлении спутниковой связи, формируют базу данных эталонного времени прохождения сигнала на каждом направлении спутниковой связи. Контролируют время прохождения сигналов каждой земной станцией в направлениях спутниковой связи в процессе функционирования сети спутниковой связи, передают на главную станцию сети по образованным каналам спутниковой связи данные об измеренном времени прохождения сигнала на каждом направлении спутниковой связи, сравнивают эталонное и измеренное время прохождения сигналов от каждой земной станции на направлении спутниковой связи. При отсутствии отклонения значений эталонного и измеренного времени прохождения сигнала делают вывод об отсутствии несанкционированных воздействий на контролируемом направлении спутниковой связи, входящим в сеть спутниковой связи. Если же выявлено различие, то принимают решение по результатам сравнения о наличии несанкционированных воздействий на сеть спутниковой связи, регистрируют это несанкционированное воздействие, определяют направление на станцию-источника несанкционированных воздействий путем изменения диаграммы направленности приемной антенны спутника-ретранслятора, определяют местоположение станции-источника несанкционированных воздействий по наклонной дальности и направлению диаграммы направленности приемной антенны спутника-ретранслятора.
Проведенный анализ позволил установить, что аналоги, тождественные признакам заявленного способа отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна». Введенные отличительные признаки: измерение времени прохождения сигналов от каждой земной станции в процессе функционирования сети спутниковой связи, поиск несанкционированных воздействий в сетях спутниковой связи в них не встречаются. Следовательно, заявленный способ удовлетворяет критерию «изобретательский уровень». «Промышленная применимость» заявленного способа обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены средства обнаружения несанкционированных воздействий на сеть спутниковой связи, реализующие данный способ.
Заявленный способ поясняется чертежами:
фиг. 1 - алгоритм способа обнаружения несанкционированных воздействий на сеть спутниковой связи;
фиг. 2 - вариант реализации предлагаемого способа.
Описание алгоритма (фиг. 1): в блоке 1 задают исходные данные для работы сети спутниковой связи (частоты приема и передачи, координаты, режимы и время работы земных станций, входящих в состав сети спутниковой связи). В блоке 2 производится обмен тестовыми сигналами в направлениях спутниковой связи, входящими в состав сети спутниковой связи, после чего производится измерение времени прохождения тестового сигнала в направлениях спутниковой связи (блок 3) и данные об измеренном времени прохождения сигнала на каждом направлении спутниковой связи передаются на главную станцию сети спутниковой связи по образованным каналам спутниковой связи (блок 4). В блоке 5 на главной станции сети спутниковой связи формируют базу данных эталонного времени прохождения сигнала на каждом направлении спутниковой связи в сети. Далее в блоке 6 приступают к измерению (контролю) времени прохождения сигналов каждой земной станцией в процессе функционирования сети спутниковой связи и передают данные об измеренном времени прохождения сигнала в каждом направлении спутниковой связи по образованным каналам спутниковой связи на главную станцию сети (блок 7). В блоке 8 вычисляют разность эталонного времени прохождения сигнала и измеренного: . В блоке 9 сравнивают отклонение измеренного значения времени и эталонного. Если отклонение времени передаваемого сигнала от эталонного значения не выявлено, то переходим на блок 6 и осуществляем сравнение измеренного времени прохождения сигнала на другом направлении спутниковой связи. Если же выявлено отклонение времени прохождения сигнала от эталонного значения, то осуществляется переход на блок 10, где осуществляется регистрация сигнала о наличии несанкционированного воздействия на сеть спутниковой связи. Далее в блоке 11 определяется направление на станцию-источника несанкционированных воздействий путем изменения диаграммы направленности приемной антенны спутника-ретранслятора и в блоке 12 определяется расстояние до станции-источника несанкционированных воздействий от спутника ретранслятора:
где С - скорость света, ξ - диэлектрическая проницаемость среды, µ - магнитная проницаемость среды,  - скорость распространения электромагнитной волны [Бондарев Б.В. Калашников Н.П. Спирин Г.Г. Курс общей физики. Кн. 2. - М.: Высш. шк., 2003. - 438 с].
В блоке 13 осуществляется определение местоположения станции по наклонной дальности и направлению диаграммы направленности приемной антенны спутника-ретранслятора.
На фиг. 2 показан вариант реализации предлагаемого способа. Представлен фрагмент сети спутниковой связи, состоящей из трех земных станций (ЗС) спутниковой связи, одного спутника-ретранслятора на геостационарной орбите и станции - источника несанкционированных воздействий. ЗС 1 является главной станцией данной сети спутниковой связи. До начала функционирования сети спутниковой связи осуществляется обмен тестовыми сигналами во всех направлениях спутниковой сети связи, входящих в представленный фрагмент сети спутниковой связи. В качестве тестовых сигналов можно использовать служебные сигналы, используемые для установления связи в сети спутниковой связи. На каждой ЗС производят измерение времени прохождения тестовых сигналов для каждого направления спутниковой связи и передают эти данные на главную станцию сети спутниковой связи (ЗС 1), где формируют базу данных эталонного времени прохождения сигнала на каждом направлении сети спутниковой связи  Далее в процессе функционирования сети спутниковой связи (обмена информацией) осуществляется контроль времени прохождения сигналов на каждой ЗС, входящей в состав сети спутниковой связи, и эти данные передаются на главную станцию сети спутниковой связи для анализа. На главной станции осуществляют сравнение измеренного времени прохождения сигналов, переданного с других станций сети спутниковой связи, с эталонными значениями, хранящимися в базе данных эталонного времени прохождения сигналов в направлениях спутниковой связи, входящими в состав данной сети спутниковой связи. Если , то принимают решение об отсутствии несанкционированных воздействий на сеть спутниковой связи. Если же обнаружено различие во времени прохождения сигнала, то делается вывод о наличии несанкционированного воздействия на сеть спутниковой связи, которое регистрируется на главной станции сети спутниковой связи.
Факт наличия несанкционированного воздействия на сеть спутниковой связи можно объяснить тем, что при стационарном размещении ЗС на местности можно найти время прохождения сигнала между двумя ЗС по формуле
з
где R - радиус Земли, Н - высота орбиты ИСЗ ретранслятора для стационарной орбиты, φ - широта ЗС, Δλ - относительная долгота, С - скорость света, ξ - диэлектрическая проницаемость среды, µ - магнитная проницаемость среды, i и j - номера ЗС в сети спутниковой связи [материалы сайта http://www.vsat-tel.ru, дата обращения на сайт: 25.02.2015 г.].
Как видно из формулы, время прохождения сигнала между ЗС является постоянной величиной, которая зависит только от магнитной и диэлектрической проницаемости среды распространения электромагнитных волн, и при отклонении времени прохождения сигнала между земными станциями спутниковой связи от эталонного значения можно сделать вывод о наличии сигнала посторонней станции (станции-источника несанкционированных воздействий), что является объективной основой для осуществления данного способа. В предлагаемом способе используется практический способ измерения эталонного времени прохождения сигнала между станциями, входящими в состав сети спутниковой связи в виде тестовых сигналов, что позволяет более точно определить эталонное время прохождения сигнала между земными станциями.
Далее осуществляется определение местоположения станции-источника несанкционированных воздействий: для чего рассчитывают наклонную дальность до источника несанкционированных воздействий по формуле  [материалы сайта http://www.vsat-tel.ru, дата обращения на сайт: 25.02.2015 г.], и определяют направление на станцию-источника несанкционированных воздействий по направлению диаграммы направленности приемной антенны спутника-ретранслятора. После определения направления производится «провал» диаграммы направленности в направлении несанкционированного сигнала.
Таким образом, реализация предложенного способа обнаружения несанкционированных воздействий на сеть спутниковой связи позволит повысить вероятность обнаружения несанкционированных воздействий на сеть спутниковой связи за счет своевременного обнаружения факта несанкционированного воздействия на сеть спутниковой связи, расширит возможности по обнаружению несанкционированных воздействий в сетях спутниковой связи, обеспечивая тем самым достижение технического результата.