Способ защиты оптического кабеля от несанкционированного доступа к передаваемой по его волокнам информации, система защиты информации, передаваемой по волокнам оптического кабеля от несанкционированного доступа, и комбинированный оптический кабель

 

Использование: в волоконно-оптической линии связи. Сущность изобретения: контролируют величину неоднородности распространения по кабелю электромагнитного излучения в радиочастотном диапазоне, который вводят в волноводный канал с постоянным по длине волновым сопротивлением, выполненный в виде электропроводящей оболочки, охватывающей по крайней мере один электропроводник, расположенный вдоль волокон, а о наличии несанкционированного доступа к передаваемой по волокнам информации судят по изменению величины неоднородности распространения электромагнитного излучения в радиочастотном диапазоне. Система защиты содержит комбинированный кабель и фиксатор изменения параметров распространения электромагнитного излучения радиочастотного диапазона, подключенный к электропроводнику. 3 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи и может быть использовано в коммерческих волоконно-опти- ческих системах передачи информации (локальных сетях).

Известен способ защиты информации, передаваемой по волокнам оптического кабеля, заключающийся в том, что вводят в сердцевину волокна оптического кабеля и его светонаправляющую оболочку электромагнитное излучение в виде оптических сигналов, контролируют неравномерность распространения этих сигналов по сердцевине и по оболочке волокна. По величине этой неравномерности судят о наличии несанкционированного доступа к оптическому волокну.

Для реализации этого способа используют систему защиты информации, передаваемой по волокнам оптического кабеля, содержащую передатчики и приемники оптических сигналов, блоки ввода оптических сигналов в сердцевину и оболочку кабеля, разделители излучений и спектральный демультиплексор.

Для реализации описанных способа и устройства используют оптический кабель, волокна которого содержат помимо светопроводящей сердцевины также и светопроводящую оболочку с параметрами распространения сигналов, соответствующими параметрам распространения сигналов в сердцевине [1] Недостатком известного способа, а также системы и кабеля является повышенная сложность реализации, обусловленная необходимостью использования двухканальных оптических волокон, трудоемкость изготовления которых, а следовательно, и стоимость в десятки раз превышают трудоемкость изготовления и стоимость волокон оптических кабелей общепромышленных типов. Сложность реализации известного способа и системы обусловлена также сложностью аппаратурного обеспечения, характеризующегося применением компонентов прецизионной интегральной оптической техники. Такие уникальные устройства, сложные в изготовлении, монтаже и настройке, помимо высокой стоимости настолько усложняют систему, что она не может быть использована в локальных сетях коммерческих предприятий.

Наиболее близкими по своей технической сущности являются способ и система, обеспечивающие защиту от несанкционированного доступа к передаваемой по оптическим волокнам информации, основанные на применении встроенных в линии связи интерферометров.

Способ защиты кабеля от несанкционированного доступа к передаваемой по волокнам оптического кабеля информации заключается в контроле величины неоднородности распространения по кабелю электромагнитного излучения в виде светового сигнала и оценке изменения этой величины, по которой судят о наличии несанкционированного доступа. Световой сигнал разветвляют и подают в проложенные попарно в кабеле оптические волокна, из которых ответвляют в расположенные по трассе кабеля интерферометры. Неоднородность распространения сигналов по оптическим волокнам обуславливает появление интерференции, по величине которой судят о наличии несанкционированного доступа.

Для реализации этого способа использована система защиты информации, передаваемой по волокнам оптического кабеля, от несанкционированного доступа, содержащая оптический кабель и фиксатор изменения параметров распространения электромагнитного излучения в оптическом диапазоне вдоль кабеля. Оптический кабель в этой системе снабжен парой параллельно проложенных волокон, а фиксатор изменения параметров распространения электромагнитного излучения вдоль кабеля выполнен в виде по меньшей мере одного интерферометра, содержащего источник опорного сигнала и разветвители, образующие замкнутые петли для прохождения световых сигналов по оптическим волокнам во встречных направлениях [2] Однако и этим способу и системе присущи недостатки, заключающиеся в ограниченных функциональных возможностях и сложности схемной реализации. Повышенная сложность схемной реализации обусловлена наличием избыточного, нежели это необходимо для передачи информации, количества излучателей и фотоприемников, устройств, обеспечивающих исключение влияния контрольных сигналов на передаваемую информацию (использование которых также ведет к сокращению количества передаваемой по кабелю информации), а также наличием большого числа разветвителей в линии связи, ухудшающих ее передаточные характеристики. Ограниченность функциональных возможностей обусловлена невозможностью одновременного контроля одной системой группы более пары оптических волокон, так как введение множества оптических переключателей приводит к нестабильности интерференционных сигналов, превосходящей по величине нестабильность, обусловленную несанкционированным доступом. По этой причине известная система не может быть использована для контроля от несанкционированного доступа группы кабелей локальной сети.

Сложность схемной реализации обусловлена также наличием парного световода для каждой контролируемой линии, который может быть использован для передачи сигналов только с использованием частотных разделителей, применение которых при отсутствии защиты от несанкционированного доступа позволило бы удвоить объем передаваемой по оптическим волокнам информации.

Отмеченные недостатки не позволяют использовать известные способ и систему в коммерческих устройствах передачи информации, где предъявляются повышенные требования к простоте реализации локальной сети, относительно невысокой стоимости, простоте монтажа и обслуживания.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является гибридный коаксиальный кабель, содержащий оптическое волокно и электропроводник, расположенные внутри электропроводящей оболочки [3] Недостатком этого кабеля является сложность защиты информации, передаваемой по оптическим волокнам, от несанкционированного доступа, требующая использования вышеописанных или аналогичных методов и средств.

Сущность изобретения заключается в том, что по способу защиты оптического кабеля от несанкционированного доступа к передаваемой по его волокнам информации, заключающемуся в контроле величины неоднородности распространения по кабелю электромагнитного излучения и оценке изменения этой величины, по которой судят о наличии несанкционированного доступа, используют комбинированный кабель с волноводным каналом с постоянным по длине кабеля волновым сопротивлением, выполненным в виде электропроводящей оболочки, охватывающей расположенный вдоль волокон по меньшей мере один электропроводник, оптические волокна располагают в этом волноводном канале, а о наличии несанкционированного доступа судят по изменению величины неоднородности распространения электромагнитного излучения в этом волноводном канале в радиочастотном диапазоне, введенного в этот волноводный канал.

Для защиты информации, передаваемой по волокнам оптического кабеля, от несанкционированного доступа путем контроля изменения параметров распространения электромагнитного излучения радиочастотного диапазона используют систему, содержащую оптический кабель с волокнами и фиксатор изменения параметров распространения электромагнитного излучения вдоль кабеля, при этом кабель снабжен волноводным каналом с постоянным по длине кабеля волновым сопротивлением, выполненным в виде электропроводящей оболочки, охватывающей волокна и расположенный вдоль них электропроводник, фиксатор выполнен в виде фиксатора изменения параметров распространения электромагнитного излучения радиочастотного диапазона и подключен к электропроводнику.

При контроле в радиочастотном диапазоне параметров волноводного канала комбинированного оптического кабеля несанкционированный доступ к передаваемой по оптическому волокну информации фиксируется как нарушение взаимного геометрического положения оболочки кабеля и расположенного внутри него электропроводника. Это обусловлено тем, что для отвода части мощности передаваемого по оптическому волокну сигнала необходимо вывести это волокно из оболочки для изгиба с радиусом кривизны, обеспечивающим выход светового излучения из волокна. При этом изменяются геометрические характеристики волноводного тракта в радиочастотном диапазоне, что особенно резко проявляется при использовании в качестве электропроводника металлического покрытия волокна.

К изменению характеристик волноводного тракта ведет также разрезание или надрезание, а также удаление немеханическим способом электропроводящей оболочки для обеспечения физического доступа к волокну и даже чрезмерный изгиб электропроводящей оболочки без нарушения ее целостности (при попытке ввести в полость внутри электропроводящей оболочки какой-либо щуп для несанкционированного доступа за счет изгиба всего кабеля). В любом случае изменение геометрических параметров волноводного канала приводит к изменению волнового сопротивления на участке несанкционированного доступа. Это изменение волнового сопротивления фиксируется системой защиты, которая в зависимости от вида реализации на конкретном объекте прерывает связи и/или подает аварийный сигнал.

Способ, система и устройство допускают множество частных случаев реализации, некоторые из которых рассмотрены ниже.

При использовании в качестве фиксатора изменения параметров распространения электромагнитного излучения импульсного рефлектометра радиочастотного диапазона на диаграмме отраженного излучения на участке, соответствующем удалению участка несанкционированного доступа по кабельной трассе, проявляется всплеск, который можно фиксировать как визуально, так и автоматизированными системами, сравнивающими по величине отраженные импульсы, полученные при очередном зондировании, с величиной соответствующих импульсов, полученных при предыдущем зондировании.

При использовании генератора качающейся частоты, подключенного к электропроводнику кабеля через фидер, при согласованной нагрузке в волноводном канале возникает режим бегущей волны и на отводах, расположенных вдоль фидера, фиксируются одинаковые по величине напряжения. При появлении в волноводном канале неоднородности, за исключением моментов, в которые между отводами фидера укладывается целочисленное количество длин волн, напряжения на отводах приобретают различные значения, пороговое значение разности которых фиксируется схемой сравнения.

При использовании измерителя КСВН при появлении в согласованном с нагрузкой волноводном канале неоднородности возникает стоячая волна, которая и фиксируется при превышении заданного порогового уровня.

При использовании генератора, настраиваемого на фиксированную частоту, в зависимости от того, соединен ли на противоположном подключаемому к фиксатору конце электропроводник с электропроводящей оболочкой или разомкнут (теоретически линия нагружена на бесконечно большое или бесконечно малое сопротивление), устанавливают частоту, при которой в начале кабеля образуется пучность тока. При этом в точке подсоединения электропроводника к фиксатору напряжение приобретает минимальное по величине значение. При появлении в волноводном канале неоднородности узел пучности тока смещается и на входе фиксатора напряжение возрастает. По достижении пороговой величины фиксатор регистрирует несанкционированный доступ.

Для компенсации температурных и прочих нестабильностей волноводного тракта и регистрирующей аппаратуры при контроле во время эксплуатации может быть использована автоподстройка частоты со скоростью, соответствующей скорости изменения этих параметров, или автоподстройка канала с использованием реактивного шлейфа.

В различных вариантах использования фиксаторов изменения параметров волноводного тракта может быть использовано металлизированное покрытие волокна в качестве электропроводника, расположенного внутри электропроводящей оболочки, может быть использован также силовой элемент кабеля, поверхность которого должна быть выполнена из металла с повышенной электропроводностью (меди и т.п.).

Как частный случай исполнения системы волноводный канал может быть образован парой электропроводников или парой групп электропроводников, подключенных к симметричному выходу фиксатора неоднородности.

Для реализации предлагаемого способа и системы волноводный канал кабеля должен обладать постоянным по длине кабеля волновым сопротивлением.

На чертеже приведен пример реализации изобретения.

В комбинированном оптическом кабеле 1 оптические волокна 2 расположены внутри электропроводящей металлической оболочки (оплетки) 3. Вдоль оптических волокон 2 внутри оболочки 3 проложен электропроводник 4. Электропроводник является внутренним проводником волноводного канала с постоянным волновым сопротивлением в радиочастотном диапазоне, внешним (обратным) проводником которого является электропроводящая оболочка 3. К электропроводнику 4 подключен фиксатор 5 изменения параметров распространения электромагнитного излучения радиочастотного диапазона (работающий в области от единиц до нескольких сот мегагерц). В качестве фиксатора изменения параметров распространения электромагнитного излучения могут быть использованы импульсный рефлектометр радиочастотного диапазона; генератор качающейся частоты, подключенный к электропроводнику 4 через фидер 6 с отводами, подключенными к схеме 7 сравнения, причем конец кабеля 1 нагружен на сопротивление 8, величина которого равна волновому сопротивлению волноводного канала; измеритель КСВН; генератор, настраиваемый на фиксированную частоту, величина которой обеспечивает появление в начале кабеля пучности тока в токе подключения фиксатора изменения волнового сопротивления 9 (пучность тока обеспечивается установкой частоты или подстройкой реактивного шлейфа).

На чертеже приведен пример, когда в качестве электропроводника 4 использован металлический силовой элемент оптического кабеля 1 (обеспечивающий его прочностные характеристики при затягивании в трассу), но схема в принципе не меняется и в не показанных на чертеже частных случаях исполнения, когда в качестве электропроводника 4 использованы как дополнительно прокладываемые электропроводники в общепринятом в кабельной технике смысле, так и дополнительно прокладываемые проводники, например, в виде металлизированного покрытия волокна.

При использовании попарно расположенных внутри оболочки 3 электропроводников 4 фиксатор 5 изменения параметров распространения электромагнитного излучения вдоль кабеля может быть подключен к двум проводникам или двум группам проводников симметричным относительно оболочки 4 выходом (на чертеже не показано).

Электропроводник 4 с электропроводящей оболочкой 3, как и не показанная на чертеже пара проводников 4, может быть подключен к группе кабелей 1 через переключатель 10, обеспечивающий согласование волновых сопротивлений.

При эксплуатации волоконно-оптической системы передачи информации контроль осуществляют следующим образом.

При использовании импульсного рефлектометра периодически фиксируют рефлектограммы и сравнивают их с ранее полученными. При наличии расхождения величин отраженных сигналов, превышающего пороговое значение, судят о наличии несанкционированного доступа.

При использовании генератора качающейся частоты или измерителя КСВН, или генератора, настроенного на фиксированную частоту, в случае несанкционированного доступа фиксируют выходной сигнал, превышающий пороговое значение, по которому судят о наличии доступа.

При контроле нескольких кабелей 1 поочередно подключают их к фиксатору 5 изменения параметров распространения электромагнитного излучения, в случае необходимости (для частного случая выполнения с использованием настраиваемого генератора сигнала фиксированной частоты) перестраивая частоту при подключении каждого конкретного кабеля 1 локальной сети.

Предложение позволяет за счет применения стандартных широко применяемых технических средств производить защиту локальных сетей с волоконно-оптическими линиями связи от несанкционированного доступа. Простота реализации при независимости от параметров оптического сигнала, а также возможность контроля одним комплектом аппаратуры группы кабелей локальной сети при относительно малых затратах позволяют использовать предложение для коммерческих локальных сетей с волоконно-оптическими линиями связи, используемых для передачи конфиденциальной информации.

Формула изобретения

1. Способ защиты оптического кабеля от несанкционированного доступа к передаваемой по его волокнам информации, заключающийся в контроле величины неоднородности распространения по кабелю электромагнитного излучения и оценке изменения этой величины, по которой судят о наличии несанкционированного доступа, отличающийся тем, что используют комбинированный оптический кабель с волокнами и волноводным каналом, имеющим постоянное по длине волновое сопротивление, выполненным в виде электропроводящей оболочки, охватывающей по крайней мере один электропроводник, установленный вдоль волокон, расположенных в этом волноводном канале, а о наличии несанкционированного доступа к передаваемой по волокнам информации судят по изменению величины неоднородности распространения электромагнитного излучения в радиочастотном диапазоне, введенного в этот волноводный канал.

2. Система защиты информации, передаваемой по волокнам оптического кабеля, от несанкционированного доступа, содержащая оптический кабель с волокнами и фиксатор изменения параметров распространения электромагнитного излучения вдоль кабеля, отличающаяся тем, что оптический кабель снабжен волноводным каналом с постоянным по длине кабеля волновым сопротивлением, выполненным в виде электропроводящей оболочки, охватывающей волокна, и расположенного вдоль них электропроводника, при этом фиксатор выполнен в виде фиксатора изменения параметров распространения электромагнитного излучения радиочастотного диапазона и подключен к электропроводнику.

3. Комбинированный оптический кабель, содержащий электропроводящую оболочку и расположенные внутри нее по меньшей мере одно оптическое волокно и электропроводник, установленный вдоль оптического волокна, отличающийся тем, что он содержит волноводный канал с постоянным по длине кабеля волновым сопротивлением, выполненный в виде электропроводящей оболочки и электропроводника.

РИСУНКИ

Рисунок 1