СПОСОБ ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ МЕЖДУ ПЕРЕДАЮЩЕЙ И ПРИЕМНОЙ СТОРОНАМИ В СЕТИ С НАЗЕМНЫМИ И КОСМИЧЕСКИМИ АБОНЕНТАМИ
METHOD FOR PACKET TRANSMISSION OF MESSAGES BETWEEN TRANSMITTING AND RECEIVING SIDES IN NETWORK WITH GROUND AND SPACE SUBSCRIBERS

Изобретение относится к системам передачи информации и может найти применение в спутниковых системах связи.
В настоящее время передача управляющей информации на космические аппараты (КА) производится либо непосредственно с наземных станций, либо через спутники ретрансляторы (см. Крэсснер Г.Н. и др. «Введение в системы космической связи», М.: Связь, 1967, с.11 и 12; Кравец В.Г. и др. «Основы управления космическими аппаратами», М., Машиностроение, 1983, с.175-184; The officerin Tactical Command and Tactical Data Information Exchange Systems (ОТСIХS/TADIXS) and the transition to the Military strategic and Tactical Relay System (Milstar). The sisnaval Postgraduate School/ Monterey, California, March 1987, c.57-59; Godfrey R.D. The Evolution of the Tracking and Data Relay Sattelit System (TDRSS). EASCON'75 Record IEEE Electronic and Aerospace System Convention, Washington, D.C. 1975).
Недостатками этих способов является незащищенность информации от перехватов и ее искажений при передаче в условиях меняющихся помех и недостаточная оперативность доставки сообщений.
Известны способы передачи сообщений, основанные на технологии коммутации пакетов. При формировании пакетов сообщение разбивают на блоки символов. Каждый пакет состоит из блока символов, к которому добавлен заголовок и конечная часть. Заголовок содержит указатель начала пакета, номер пакета и адресные данные. Конечная часть состоит из символов для обнаружения ошибок (контрольной группы) и байта конца пакета. Каждый пакет передается по своему маршруту, состоящему из пунктов коммутации пакетов, которые соединены между собой каналами связи. В пунктах коммутации пакетов проверяется адресный заголовок пакета и определяется кратчайший незанятый путь или маршрут от данного пункта до получателя пакета. Многомерные маршруты позволяют одновременно и независимо друг от друга передавать пакеты сообщения по нескольким одномерным маршрутам. На приемной стороне пакеты могут быть приняты не по порядку, однако правильный порядок следования пакетов восстанавливается по номерам пакетов. При этом актуальной является задача сокращения времени доставки пакетов и сообщения.
Пакетную передачу сообщений поддерживают многие сетевые протоколы. Наиболее распространенным подходом к пакетной передаче сообщений является подход, определяемый рекомендациями МСЭ - ТХ.25. Разновидностью пакетной коммутации является также технология FR (Frame Relay) и стандартизованная технология передачи, мультиплексирования и коммутации - ATM (Asynchronous Transfer Mode). Своевременная передача сообщений в таких системах достигается за счет высокой надежности маршрутов. Сократить время передачи сообщений можно также за счет резервирования маршрутов помехоустойчивыми кодами. Наиболее эффективно, с точки зрения уменьшения времени доставки сообщения, использование пакетной передачи сообщений в сетях с многомерной маршрутизацией, размерность которых позволяет одновременно и независимо передавать большое число пакетов.
Известен способ пакетной передачи сообщений в сетях связи с многомерной маршрутизацией, при котором на передающей стороне из сообщений формируют пакеты, причем каждый пакет содержит контрольную группу для обнаружения ошибок, затем пакеты по многомерному маршруту передают на приемную сторону. На приемной стороне для каждого пакета проверяют контрольную группу, и для пакетов, в которых обнаруживают ошибки, формируют запрос на повторную их передачу, а безошибочные пакеты запоминают, после безошибочного приема всех пакетов получают принятое сообщение (Уайндер С. Справочник по технологиям и средствам связи. Пер. с англ. - М.: Мир, 2000, стр.299).
Недостатком этого способа является большое время доставки сообщения из-за необходимости повторной передачи пакетов, в которых были обнаружены ошибки, что снижает оперативность доставки сообщений.
По технической сущности наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является способ пакетной передачи сообщений в сетях связи с многомерной маршрутизацией, при котором на передающей стороне сообщение кодируют помехоустойчивым кодом, символы которого объединяют в пакеты с формированием в них контрольных групп для обнаружения ошибок, далее пакеты по многомерному маршруту передают на приемную сторону. На приемной стороне для каждого пакета проверяют контрольную группу, и пакеты, в которых обнаруживают ошибки, стирают, а из символов пакетов, в которых не обнаруживают ошибки, формируют помехоустойчивый код, который затем декодируют с исправлением стираний, в результате получают принятое сообщение (Лагутенко О.И. Современные модемы. М.: Эко-Трендз, 2002, с.154).
Недостатком этого способа является большое время доставки сообщений, обусловленное использованием длинных помехоустойчивых кодов, время кодирования и декодирования которых занимает значительное время, что существенно влияет на оперативность доставки сообщений.
Задачей, решаемой предложенным изобретением, является снижение времени передачи сообщений, повышение надежности их передачи в неблагоприятных условиях (наличие радиоперехвата и/или сложной помеховой обстановки).
Решение указанной задачи обеспечено тем, что способ пакетной передачи сообщений между передающей и приемной сторонами в сети с наземными и космическими абонентами, заключающийся в формировании на передающей стороне из потока сообщений абонентов пакетов данных согласно предложенному изобретению из пакетов данных формируют блоки пакетов и устанавливают последовательность их передачи в сеансах связи путем ранжирования по степени значимости содержащихся в них сообщений, при этом пакеты в блоках объединяют в группы и формируют за счет этого в каждом блоке последовательность групп пакетов, количество которых увеличивают синхронно с повышением вероятности перехвата или искажений сообщений из-за сложной помеховой обстановки, причем последовательность передачи групп пакетов периодически изменяют, а блоки передают в последовательности, соответствующей их ранжированию, начиная с наиболее значимых блоков.
Это позволяет вести передачу сообщений с учетом конкретной обстановки, в частности неблагоприятной помеховой обстановки, за счет формирования из передаваемой информации групп пакетов, объем информации в которых уменьшается в соответствии с усложнением условий передачи.
Предложенный способ осуществляется следующим образом.
На передающей стороне, в соответствии с конкретной обстановкой, сложившейся на момент сеанса связи, формируют блоки пакетов, которые ранжируют по степени их значимости (например, по существующей системе грифованности, т.е. сообщения, имеющие определенный гриф конфиденциальности, относят к одной группе, имеющие другой гриф к другой, и т.д.). Пакеты в каждом блоке объединяют в группы, при этом количество групп увеличивают (с соответствующим уменьшением их объема) с ухудшением условий передачи. Условия передачи могут характеризоваться долей успешно переданных к общему количеству передаваемых сообщений или соотношением сигнал/шум (для измерения которого может быть применено, например, устройство для измерения отношения сигнал/шум по патенту RU №75054). Для повышения криптозащищенности передаваемой информации целесообразно периодически изменять последовательность передачи групп пакетов в блоках сообщений, что позволяет исключить возможность полного восстановления информации при перехвате сообщений. На принимающей стороне сообщения формируются из пакетов за счет стыковки их информационных частей.
1
2
3
1
2
3
Пакеты сообщений объединяются в блоки S, S, S, где S - например, высшая степень конфиденциальности, S - средняя, S - низшая, т.е. блоки ранжируются по их значимости.
1
2
3
1
2
3
1
12
13
14
1
11
12
2
13
14
15
3
16
17
16
19
2
1
2
3
21
22
23
24
3
1
2
3
Помеховая обстановка Р определяется, например, по уровню соотношения сигнал-помеха и имеет, например, три уровня P, P и P, где P соответствует наиболее благоприятной обстановке, P - средней и P - самой неблагоприятной. В соответствии с этим, в блоках S формируются несколько групп пакетов. Например, в первом блоке S формируются группы из 2-х, 3-х или 4-х пакетов соответственно S, S, S. Для наиболее благоприятной P-S, S, для средней P-S, S, S, для P-S, S, S, S. Второй блок S при P не содержит групп, а при P и P содержит группы из 2-х пакетов (S, S, S, S соответственно). В блоке S из-за его низкого ранга нет необходимости формировать группы пакетов при любой помеховой или благоприятной для перехвата обстановке. В сеансе связи блоки передаются в соответствии с их значимостью, в данном случае в следующей последовательности - S, S, S.
Повышение криптозащищенности в сеансе связи достигается за счет периодического изменения последовательности передачи групп пакетов в блоках, снижая этим вероятность перехвата сообщений. За счет формирования блоков пакетов и их ранжирования по значимости, а также формирования в блоках групп пакетов, число которых увеличивается при ухудшении помеховой обстановки, повышается надежность передачи сообщений и снижается время обработки передаваемого информационного потока, что повышает оперативность доставки информации.
Изменение количества пакетов в группах, а следовательно, и изменение их объема в соответствии с конкретными условиями на момент сеанса связи повышает надежность и оперативность передачи сообщений, при этом в случае перехвата какого-либо пакета, злоумышленник получает только небольшую часть сообщения. Кроме того, при сбоях передачи осуществляется повторная передача только части сообщений, что снижает нагрузку на каналы передачи сообщений и повышает оперативность доставки информации.