Одной из наиболее важных и стремительно развивающихся научно-технологических областей является сфера телекоммуникаций. В этой области производится разработка систем, которые могут обеспечить бесперебойную и качественную связь между отдельными людьми и странами в любой точке планеты, под водой и в космосе. Кроме того, они открывают быстрый доступ к телефонии, интернету, телевидению, онлайн-банковским операциям и многим другим услугам.
Сегодня наиболее распространенные типы телекоммуникационного оборудования обладают недостаточным уровнем защиты от перехвата злоумышленниками, даже несмотря на высокую скорость передачи данных. К тому же, способы перехвата и атаки сообщений непрерывно совершенствуются. Поэтому для обеспечения защиты информации, конфиденциальность которой имеет важное значение для государственных или частных компаний, требуются телекоммуникационные системы, способные противостоять как известным, так и перспективным кибератакам.
В Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» ученые нашли решение этой проблемы. Специалистами была разработана защищенная система передачи информации, действующая на принципах теории хаоса.
«Мы разработали прототип системы связи, которая использует для передачи данных нелинейные хаотические сигналы. Их использование позволяет не только значительно повысить сложность расшифровки сообщения, но и скрыть сам факт передачи данных, поскольку в хаотической системе сигнал, несущий полезную информацию, по своим спектральным характеристикам схож с естественными шумами, присутствующими в любом канале связи».
– Ассистент кафедры систем автоматизированного проектирования СПбГЭТУ «ЛЭТИ», резидент Молодежного НИИ Вячеслав Геннадьевич Рыбин
Преимущества разработки
Значительная часть систем связи все еще использует генераторы классических гармонических сигналов (сигналов со строгой периодичностью), которые очень легко обнаружить. В основе прототипа ученых ЛЭТИ лежит генератор хаотических сигналов с новым способом модуляции. Генерируемые подобным способом сигналы являются непериодическими и шумоподобными (т.е. похожи на сигнал, который не несет информации), поэтому их трудно выявить и правильно интерпретировать. Таким образом, злоумышленнику потребуются значительно большие вычислительные и временные мощности (по сравнению с атакой на обычную систему радиосвязи) для обнаружения и дешифровки сигнала, а также определения момента начала и завершения передачи сообщения. В перспективе предложенный метод коммуникаций может лечь в основу линий спецсвязи нового поколения, которые будут обеспечивать высокий уровень безопасности при передаче данных
Хаотическая система связи имеет и определенные ограничения, над преодолением которых работает научный коллектив Молодежного НИИ СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Во-первых, скорость передачи информации с помощью хаотических сигналов пока ниже по сравнению с таковой для известных систем связи. Это ограничение может быть решено с помощью использования для обработки данных более мощных компьютеров и более производительных аппаратных средств генерации.
Во-вторых, по своим параметрам хаотический сигнал подобен шуму, что затрудняет его обработку и фильтрацию. Наличие шума в канале связи может искажать полезный сигнал и приводить к ошибкам расшифровки сообщения. Поскольку классические алгоритмы фильтрации неприменимы для очистки от шума хаотических сигналов, для решения этой задачи ученые ЛЭТИ разрабатывают специальные алгоритмы обработки сигналов. Пока же предложенный принцип связи на основе теории хаоса можно реализовать в телекоммуникационном оборудовании с низкими шумами в канале передаче данных, например, оптоволоконных системах связи.
Результаты разработок исследователей ЛЭТИ опубликованы в научном журнале Applied Sciences. Сейчас ученые работают над повышением скорости передачи информации действующего прототипа.
#Наука #НаукаЛЭТИ