Специальная техника и информационная безопасность

ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СОГЛАСОВАННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ, С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЕМ ДИСПЕРГИРУЮЩИХ СВОЙСТВ СРЕДЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

А.М. Бонч-Бруевич, д.т.н., профессор П.Б. Петренко, д.т.н, профессор М.П. Сычев (МГТУ им. Н.Э. Баумана)

Радиосигналы с относительной полосой частот η больше 0.25 или с шириной спектра более 1.5 ГГц находят широкое применение в областях связи, радиолокации, радиоизмерений. Широкополосные и сверхширокополосные сигналы характеризуются относительной полосой частот (1)

низверх

низверх

ffff

+−

= 2η, (1)

где верхf

и низf — соответственно верхняя и нижняя частоты спектра по уровню – 10 дБ относительно максимума излучения. В ряде случаев, к сверхширокополосным относят системы с относительной шириной спектра больше 0.2 и абсолютной полосой частот больше 500 МГц [1, 2].

Широкополосные сигналы обладают рядом особенностей, влияющих на их прохождение по каналу связи и обработку при приеме. Применение широкополосных сигналов позволяет получить лучшие точностные характеристики для систем радиоизмерений и обеспечить более высокую помехоустойчивость систем радиосвязи. Кроме того, для широкополосных систем проще обеспечить условие электромагнитной совместимости ввиду низкой спектральной плотности сигналов. Преимущества систем, использующих сигналы с широким спектром, реализуются в первую очередь за счет применения алгоритмов согласованной фильтрации. Согласованная фильтрация (СФ) позволяет «свернуть» сигнал в короткий импульс большой амплитуды. Эффективность применения согласованного фильтра зависит в основном от уровня искажения сигнала и отношения сигнал/шум в канале связи. В качестве показателей качества СФ можно использовать следующие критерии:

- амплитуду импульса, соответствующего главному максимуму сигнала на выходе согласованного фильтра;- отношение амплитуд главного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра к среднему уровню

сигнала на выходе фильтра;- ширину импульса, соответствующую главному максимуму сигнала на выходе согласованного фильтра на

уровне -3 дБ от максимального значения.В связи с тем, что в известной литературе уделено недостаточное внимание вопросам влияния среды

распространения на характеристики СФ, в работе поставлена цель изучения влияния искажений широкополосного сигнала, вызванных диспергирующими свойствами среды и оценка соответствующих показателей качества СФ. Анализ проведен на примере сигнала с линейно-частотной модуляцией (ЛЧМ), однако полученные оценки справедливы и для других видов широкополосных сигналов, при условии совпадения частотного диапазона.

Диспергирующей средой передачи данных называется такая среда распространения, в которой монохроматические составляющие сигнала с различными частотами распространяются с разной фазовой скоростью [3] (явление зависимости фазовой скорости волны от частоты называется дисперсией). К таким средам распространения относиться ионосфера, а также аналогичные явления возможны в кабелях, волноводах и т.д. Рассмотрим более подробно распространение широкополосного сигнала в ионосфере и модель ионосферы как диспергирующей среды.

Ионосфера, представляет собой слой ионизированного газа, который находится на высотах порядка 60-400 км. Концентрация электронов в ионосфере меняется в зависимости от ряда факторов - высоты, метеоусловий, времени суток и года и географической широты размещения радиолокационных и радиотехнических средств.

Ионосфера обладает дисперсными свойствами, то есть при распространении через нее происходит изменение фазовых соотношений между гармоническими составляющими широкополосного сигнала. Именно это приводит к искажению формы сигнала в ионосфере. Фазовые сдвиги вдоль пути распространения выражаются следующим соотношением [1]

22 (1 0.5 / )плL

f f dlcπϕ = − , (2)

где fпл- плазменная частота, определяемая величиной концентрации электронов в ионосфере, f – частота зондирующего сигнала.

Функция ( )tϕ представляет собой фазо-частотную характеристику (ФЧХ) диспергирующей среды. В ионосфере показатель преломления ( )n f зависит от частоты и концентрации электронов эN

35

Телекоммуникации, связь и сети

2( ) 1 80.8 /эn f N f= − . (3)Аппроксимация распределения концентрации электронов, применительно к слоистой модели ионосферы,

может быть проведена с использованием [4]. Для наклонных трасс распространения сигнала зависимость концентрации электронов от высоты и угла наклона трассы распространения сигнала может быть представлена следующей зависимостью:

2 2 2 221 1

max1 1

sin sin1( , ) 1.7 exp ( )2m m

R h Rh h R R h Rh h RN h Nh h h h

β ββ� �+ + − − + + − −

= −� �− −� �� �, (4)

где β − угол наклона трассы распространения ЭМВ относительно горизонта, R − радиусЗемли, 1h − нижняя граница ионосферы, мh − высота слоя ионосферы с максимальной концентрацией

электронов. Соответствующие графики приведены на рис.1.

L,м

N

Рис.3 Распределение концентрации электроновв зависимости от угла места и дальностидо объекта в слоях ионосферы

0 200 400 600 800 1000 1200

5 .1011

1 .1012N l b,( )

NE l b,( )

N l 1.047,( )

N l 0.785,( )

N l 0.524,( )

l

12 3

4

Рис.1 Аппроксимация концентрации электронов в ионосфере по высоте для различных трасс распространения( 1- вертикальная трасса, 2-4 наклонные трассы под углами 60, 45,30 град. соответственно)

Существует ряд методов измерения электронной концентрации в ионосфере, а также математических моделей, которые позволяют на основании полученных экспериментальных результатов получать оценку зависимости величины электронной концентрации от высоты.

Модели ионосферы можно разделить на несколько типов:- эмпирические модели, основанные на статистическом анализе параметров ионосферы;- физические модели, основанные на решении систем уравнений, описывающих динамику ионосферы;- адаптивные модели, управляемые в реальном времени по текущим данным ионосферных измерений.Из эмпирических моделей наиболее развитой и распространенной моделью является модель IRI. [5] Эта

модель использует данные всемирной сети ионозондов и прямых спутниковых измерений. Модель позволяет рассчитывать электронную плотности, электронную и ионную температуры на высотах от 50 до 2000 км. Эта модель доступна в on-line режиме на [5]

Используя эту модель можно построить зависимости профиля электронной концентрации от высоты. На рис.2 показано семейство профилей электронной концентрации, по изменениям в течение суток,

(нижняя кривая соответствует электронной концентрации в 2 часа ночи, верхняя – в 1 дня, графики построены через каждый час), построенное на основе модели IRI. Видно, что величина концентрации электронов в ионосфере может изменяться в широких пределах и зависит от времени суток. Кроме того, следует учитывать зависимость электронной концентрации от географических координат антенны, времени года, солнечной активности.

Изменение времени распространения гармонического сигнала, обусловленное диспергирующими свойствами среды равно

22 2

0 0

1 402Lпл эL L

f dl N dlcf cf

τ = =� �. (5)

36

3,1/ м

Специальная техника и информационная безопасность

100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000

2

4

6

8

10

12

14

16

18x 10

10

Рис. 2 Семейство профилей электронной концентрации

Из возможных видов искажений наиболее существенны фазо-частотные искажения, вызываемые нелинейностью ФЧХ среды, которые приводят к непостоянству времени группового запаздывания отдельных частот [3]

02

( ) 80.81 2ц интгр

d t Nrtdf c cf

ψπ

= +ﾻ. (6)

Оценить искажение широкополосного сигнала в ионосфере по данным, полученным для каждой монохроматической составляющей можно с помощью методики, предложенной в [6].

Например для ЛЧМ сигнала эти искажения будут проявляется в искажениях огибающей.

На рис.3 показаны результаты математического моделирования искажений ЛЧМ- сигнала, минимальная частоты спектра которого 570 МГц, а максимальная 1230 МГц, интегральная концентрация электронов на трассе распространения составляет 8ￗ1016.

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 10-7

0

0.5

1

1.5

2

2.5

16

570 ,1230

8*10

мин

мах

И

fМГцfМГц

N

==

=

Фτ

Ф

1ППτ

2ППτ

Сτ

С

Рис.3 Огибающая ЛЧМ - сигнала, прошедшего ионосферу

37

3/1, мNe

кмh,

( ),u tВ

7, 10t c −ￗ

Телекоммуникации, связь и сети

Очевидно, что искажения за счет диспергирующих свойств среды будут влиять на результаты согласованной фильтрации.

В качестве тестового сигнала для моделирования и анализа влияния ионосферных искажений на выделение сигнала согласованным фильтром примем ЛЧМ сигнал со средней частотой 10 ГГц, шириной спектра 1 ГГц, и длительностью 0.1 мкс.

Для этого сигнала определим зависимости показателей качества согласованной фильтрации, то есть амплитуды главного максимума, отношение амплитуды максимума к среднему уровню сигнала и ширину главного максимума по уровню -3 дБ от максимального значения.

Результаты моделирования показаны в таблице 1:

Таблица 1 Параметры согласованной фильтрации в зависимости от протяженности трассы распространения ЭМВ.

Протяженность трассы, км

max/ max0 max/mean, дБ ∆0.7, мкс τзад, мкс

0 1 20 0.005 050 1 20 0.005 0.006100 0.9 19.8 0.005 0.013250 0.85 19.6 0.006 0.031500 0.8 18.5 0.008 0.062750 0.6 17 0.01 0.11000 0.5 16 0.02 0.131250 0.45 15.5 0.03 0.161500 0.4 15 0.04 0.2

Во втором столбце показано, как меняется величина максимума сигнала на выходе согласованного фильтра по отношению к величине сигнала в отсутствии искажений. Потери, связанные с распространением волны не учитывались, оценка велась только для дисперсных искажений. В третьем столбце показано отношение, максимального уровня сигнала к среднему уровню на выходе фильтра, выраженное в децибелах. В четвертом столбце показывается время запаздывания сигнала, на выходе СФ относительно входного сигнала.

Результаты моделирования показаны на графиках 4-6

0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

x 10-7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Рис. 4 Сигнал на выходе фильтра, без учета дисперсных искажений

38

( ),u tВ

7, 10t c −ￗ

Специальная техника и информационная безопасность

0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

x 10-7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Рис. 5 Сигнал с учетом дисперсных искажений ионосферы, соответствующих трассе распространения 1000 км.

0 500 1000 15000.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Рис. 6 Отношение максимума сигнала на выходе фильтра к максимуму на выходе фильтра без учета дисперсных искажений

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 106

8

10

12

14

16

18

20

Рис. 7 Отношение максимального уровня сигнала к среднему, в дБ, от отношения сигнал-шум.

39

( ),u tВ

7, 10t c −ￗ

0

maxmax

,Lкм

max( ( )) ,( ( ))u t дБ

mean u t

/ ,S NдБ

Телекоммуникации, связь и сети

Анализ результатов показывает, что дисперсные искажения влияют на форму широкополосного сигнала, что приводит к снижению показателей качества согласованной фильтрации.

Для сравнения построим график зависимости отношения максимального уровня сигнала на выходе фильтра к среднему уровню для случая, когда на ЛЧМ сигнал наложен белый шум

На рис.7 показана зависимость отношения максимального уровня сигнала на выходе согласованного фильтра к среднему значению, в случае наложения белого шума, в децибелах. Видно, что согласованный фильтр может обеспечивать хорошее выделение сигнала из шума даже при отношениях сигнал-шум -50 дБ.

Сравнивая результаты моделирования для ионосферных и шумовых искажений можно заметить, что на отношение максимального уровня сигнала к среднему ионосферные искажения влияют меньше, чем шумовые, в частности значение 16 дБ при отношении сигнал/шум -10 дБ соответствует протяженности ионосферной трассы 1500 км. В то же время, шумовые искажения практически не влияют на максимальный уровень сигнала на выходе согласованного фильтра (за счет шума в первую очередь увеличивается амплитуда боковых выбросов), а ионосферные искажения приводят к значительному уменьшению и расширению главного максимума. Такие искажения приводят к росту ошибок принятия решения. Кроме того, ионосферные искажения приводят к запаздыванию по времени главного максимума на выходе согласованного фильтра. Этого типа искажений не появляется при воздействии аддитивной помехи.

Таким образом, проведенное исследование показывает, что ионосферные искажения оказывают сильное влияние на возможность выделения широкополосного сигнала согласованным фильтром. Для уменьшения влияние искажений, вносимых диспергирующей средой распространения можно использовать корректирующие фильтры, которые должны компенсировать разность фазовых задержек для различных монохроматических составляющих спектра сигнала. Кроме того, можно сделать вывод, что искажения, вызванные диспергирующими свойствами среды, не могут быть адекватно представлены моделью, основанной на введении аддитивной помехи. Это связано с тем, что влияние дисперсных искажений носит принципиально другой характер, чем аддитивная помеха, и этот вид искажений требует особенных механизмов компенсации.

Литература

1. Revision of part 15 of the commission’s rules regarding ultra-wideband transmission systems. First report and order. FCC 02-48. – Federal Communications Commission, 2002.

2. ГОСТ Р 51319-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Приборы для измерения индустриальных радиопомех. Технические требования и методы измерений. –М.: Издательство стандартов, 2002.

3. Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для Вузов, М. Советское радио, 1970, с 560

4. Космические траекторные измерения /Под. Ред. П.А.Агаджанова, В.Е.Дулевича, А.А.Коростелева.- М.: Сов. радио, 1969.- 504с.

5. http :// nssdc . gsfc . nasa . gov / space / model / models / iri . html 6. Петренко П.Б., Бонч-Бруевич А.М. Моделирование и оценка ионосферных искажений широкополосных

радиосигналов в локации и связи //Вопросы защиты информации. 2007. №3. С. 24-29

КОМПЛЕКСЫ СИСТЕМ ОПЕРАТИВНО-РОЗЫСКНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

Д.т.н., профессор А.И.Куприянов, С.А.Размахнин (МАИ ГТУ)

Термин “СОРМ” означает систему оперативно-розыскных мероприятий, которую используют уполномоченные государственные органы, осуществляющие розыскную деятельность.

В России такими органами являются Федеральная Служба Безопасности Российской Федерации, Министерство Внутренних Дел, Служба по контролю за незаконным оборотом наркотиков и др, однако сейчас взаимодействие с оператором связи в рамках розыскной осуществляет только Федеральная Служба Безопасности. Все остальные министерства и ведомства выполняют свои запросы через неё. Тремя основными законодательными актами, регламентирующими оперативно-розыскную деятельность, являются Федеральный закон "Об оперативно - розыскной деятельности", Федеральный закон "Об органах Федеральной службы безопасности в Российской Федерации", а также Федеральный закон “О связи”.

Нормативные документы, регламентирующие процессы разработки, внедрения и использования комплексов СОРМ указывают, что система оперативно-розыскных мероприятий должна иметь возможность предоставлять уполномоченным органам всю необходимую информацию для проведения расследований, будь-то содержание телефонных переговоров граждан, сведения из их электронной почтовой переписки, информацию об их работе в Интернете.

40

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/space/model/models/iri.html

Специальная техника и информационная безопасность

Всемогущество комплексов СОРМ. Миф или реальность ?Сегодня комплексы СОРМ умеют многое. Ими оснащены все АТС, все узлы коммутации подвижной связи,

Интернет-узлы провайдеров Интернет и всех поставщиков услуг связи. Любой сотовый или городской телефон, любой почтовый ящик российского сервиса услуг электронной почты, любая услуга связи, представленная на рынке, могут быть прослушаны и записаны.

Любой сервис связи, с которым поставщик услуг выходит на российский рынок должен быть интегрирован с СОРМ. Без интеграции в СОРМ поставщик услуг не получит лицензию на право оказания услуг связи,.

Сказанное относится ко всем без исключения технологиям связи и поставщикам услуг. Исключений не делается ни для российских компаний, ни для западных фирм, продвигающих свои технологии и продукты на российском рынке. Поэтому когда любая компания начинает предлагать на российском рынке новые услугу связи, будь то новый сервис мгновенного обмена сообщениями или услуги электронного документооборота, можно быть уверенными, что данный сервис интегрирован в СОРМ.

При этом, какие бы гарантии данная компания не давала о защищённости данного сервиса и о конфиденциальности той информации, которая передаётся с его помощью, нужно понимать что в данном сервисе реализованы интерфейсы, которые позволяют получать доступ уполномоченным органам ко всей информации, передающийся с его помощью. В противном случае, поставщик не имел бы права делать на этой услуге связи свой бизнес.

Вместе с тем необходимо помнить, что доступ к такой информации допускается только на основании судебного решения или в соответствии с порядком, предусмотренным статьей 8 Федерального закона "Об оперативно - розыскной деятельности", а сотрудники уполномоченного органа несут ответственность за соблюдение законности при проведении подобных мероприятий. Именно поэтому честным и законопослушным гражданам не стоит беспокоиться из-за того, что их конституционные права на тайну телефонных переговоров и сообщений, передаваемых по сетям связи, могут быть нарушены.

Внедрение комплекса СОРМ – ответственность оператора связи.Расходы на интеграцию сервиса связи в комплекс СОРМ полностью ложатся на поставщика услуг связи.

Если вы хотите продавать новую услугу связи, то в её себестоимость вам обязательно придётся включить стоимость её интеграции в комплекс СОРМ. Это определено приказом Министра Связи и Информатизации №130 “О порядке внедрения системы технических средств обеспечения оперативно-розыскных мероприятий на сетях телефонной, подвижной и беспроводной связи и персонального радиовызова общего пользования”. В этом приказе указано, что реализация требований СОРМ к коммутационному оборудованию и организация каналов связи для комплекса СОРМ осуществляется оператором связи. Так же на оператора связи ложится обязанность по эксплуатации данного оборудования и каналов связи. Это означает, что покупать устройства СОРМ, устанавливать и поддерживать их в работоспособном состоянии должен поставщик услуг связи. Уполномоченный орган отвечает только за установку и эксплуатацию пультов управления(ПУ) комплексами СОРМ. Однако это ещё не весь перечень расходов, которые несёт поставщик услуг связи.

В случае, если компания разработает новый сервис связи, то она за свой счёт должна будет разработать и комплекс СОРМ для него.

Для того чтобы понять, почему так происходит, нам вначале придётся разобраться в существующих видах услуг связи и устройств СОРМ, разработанных для них.

Виды и разновидности технических комплексов СОРМ.Комплексы СОРМ можно разделить на три вида:- СОРМ для фиксированной связи. - СОРМ для подвижной или беспроводной связи.- СОРМ для систем документальной электросвязи(СДЭС) или СОРМ для сервисов.Для всех трёх видов услуг связи разработаны общие технические требования(ОТТ) к комплексам СОРМ.

Данные общие технические требования утверждены в приказах Министра Связи России №2, №15, №47 и №70.Общие технические требования определяют основные подходы к реализации комплекса СОРМ для данных

услуг связи. Спецификация и подробное описание интерфейсов, механизмов взаимодействия систем связи и комплексов СОРМ должно приводиться в частных технических требованиях(ЧТТ) на комплексы СОРМ для данных видов услуг. Однако, такие ЧТТ разработаны и утверждены только для услуг фиксированной и подвижной связи. Для систем документальной электросвязи(сервисов связи) такие частные технические требования не утверждены до сих пор, несмотря на то, что общие технические требования к СДЭС были разработаны и утверждены ещё в марте 1999 года приказом Государственного комитета Российской Федерации по связи и информатизации №47 “Об утверждении общих технических требований к системе технических средств по обеспечению функций оперативно-розыскных мероприятий на сетях(службах) документальной электросвязи”.

Комплексы СОРМ для систем документальной электросвязи - будущее не определено.В приказе Государственного комитета по связи и информатизации №47 сказано, что: “В

зависимости от технологических особенностей отдельных типов сетей передачи данных и телематических служб

41

Телекоммуникации, связь и сети

требования настоящих ОТТ могут быть детализированы частными техническими требованиями ФСБ России и утверждёнными Госкомсвязи России”. Это приводит к тому, что для каждого нового внедряемого сервиса связи приходится разрабатывать и согласовывать частные технические требования, а после этого приходится тратить значительные средства на разработку новых устройств СОРМ, созданных исключительно для данного сервиса.

Допустим вы планируете выйти на рынок с двумя новыми сервисами, реализующими технологию “мобильный офис”, и разработанные вами сервисы работают по одинаковому принципу, используют одни и те же механизмы и протоколы обмена данными, но отличаются друг от друга хотя бы в одном используемом функциональном компоненте. Даже в этом случае вам придётся разрабатывать два независимых комплекса СОРМ для каждого из созданных сервисов, причём их итоговая стоимость может значительно отличаться друг от друга, неоправданно завышая рыночную стоимость одной услуги относительно другой.

Сложившийся подход мешает эффективному развитию бизнеса, значительно замедляет скорость выхода новых технологий на рынок, и вместе с тем он не позволяет эффективно решать задачи, связанные с оперативно-розыскной деятельностью. Для того чтобы понять почему так происходит рассмотрим, устройство комплексов СОРМ более подробно.

Комплекс СОРМ состоит функционально из четырёх компонент:- комплекс средств или механизмов, осуществляющих съём на узлах сервиса информации, передаваемой и

принимаемой конкретным пользователем данного сервиса(“съёмник”); - устройство приёма и обработки поступающей от съёмников информации;- пульт управления с которого производится работа с устройствами приёма и обработки информации;- каналы передачи данных между узлами комплекса СОРМ.Сложившаяся практика такова что, для каждого нового сервиса приходится заново разрабатывать и

согласовывать все компоненты комплекса. Однако можно реализовать подход, позволяющий не менять или в случае необходимости разрабатывать заново только один компонент комплекса – средство(или механизм), осуществляющий съём на узлах сервиса информации, передаваемой и принимаемой конкретным пользователем данного сервиса. Сейчас отсутствуют принципиальные технические трудности в создании унифицированного пульта управления и устройства приёма и обработки поступающей от “съёмников” информации, поскольку протоколы транспортных и прикладных уровней описаны и стандартизованы. Конечно, постоянно идёт процесс создания новых протоколов, но его интенсивность не сопоставима со скоростью процесса создания новых сервисов связи на базе существующих протоколов передачи данных.

Во всём мире нынешнее время уже называют временем сервисов и услуг связи. Ближайшие пять, десять, пятнадцать лет будут эрой услуг связи. Этот бум уже начался. Достаточно

посмотреть на развитие сервисов электронной коммерции, электронного документооборота, социальных сетей, сервисов связи с использованием текстовых, аудио и видео данных.

Если существующий подход к созданию комплексов СОРМ не будет пересмотрен, то возможны только два варианта развития событий. Первый - наиболее вероятный вариант состоит в том, что в нашей стране любые технологии связи будут внедряться с огромным отставанием относительно всего остального развитого мира, и пропасть в развитии телекоммуникационных сервисов нашей страны и ведущих технологических зарубежных держав будет только увеличиваться. Второй, менее вероятный вариант состоит в том, что уполномоченные государственные органы будут оперативно разрабатывать комплексы СОРМ для появляющихся на рынке сервисов, но в этом случае им придётся тратить всё больше и больше ресурсов на эксплуатацию разрозненных, не унифицированных комплексов.

Необходимо изменить существующий подход. Нужно разработать классификацию СДЭС и для каждого типа СДЭС описать и стандартизовать интерфейсы устройства приёма и обработки информации, взаимодействующие с комплексом средств, осуществляющих съём на узлах сервиса информации, передаваемой и принимаемой конкретным пользователем данного сервиса. Так же необходимо внести соответствующие изменения в наше законодательство, чётко определив план и сроки работ по вводу в эксплуатацию комплексов СОРМ для новых услуг связи.

То, в чём отечественный СОРМ бессилен.К поставщику услуг связи предъявляется требование, о том что “СОРМ должна обеспечить возможность

съёма информации, передаваемой и принимаемой любым конкретным пользователем в процессе предоставления любых услуг”, поэтому поставщик услуги связи обязан, несмотря на используемые в сервисе технологии шифрования и кодирования, разработать интерфейс, который бы позволял снимать в открытом виде всю передаваемую информацию по средством этого услуги. Однако никто не запрещает потребителю услуги воспользоваться навесными средствами шифрования point to point (“точка точка”), при использовании которых комплекс СОРМ будет бессилен, поскольку перехваченный им трафик будет зашифрованным и для его анализа потребуется решать задачу дешифрации, затратную по времени и по ресурсам. Решение этой проблемы потребует внесение изменений в российское законодательство, которые бы запрещали пользователям услуг использовать средства шифрации, не являющимися встроенными в используемый ими сервис связи. Кроме того, потребуется

42

Специальная техника и информационная безопасность

обязать операторов связи обеспечивать выявление фактов использования их абонентами таких средств шифрования.

Список нормативно-правовых документов, регламентирующих процесс разработки, внедрения и использования комплексов СОРМ:

1. Федеральный закон от 12.08.95 N 144-ФЗ "Об оперативно - розыскной деятельности". 2. Федеральный закон от 03.04.95 N 40-ФЗ "Об органах Федеральной службы безопасности в Российской

Федерации".3. Федеральный закон N 126-ФЗ “О Связи” от 07.07.2003. 4. Приказ Министерства Российской Федерации по Связи и Информатизации от 25 июля 2000 г. N 130 “О

порядке внедрения системы технических средств обеспечения оперативно-розыскных мероприятий на сетях телефонной, подвижной и беспроводной связи и персонального радиовызова общего пользования”.

5. Указ Президента Российской Федерации от 01.09.95 N 891 "Об упорядочении организации и проведения оперативно - розыскных мероприятий с использованием технических средств".

6. Указ Госкомсвязи России от 20.04.99 N 70 "О технических требованиях к системе технических средств для обеспечения функций оперативно - розыскных мероприятий на сетях электросвязи Российской Федерации".

7. Указ Гостелекома России от 09.07.99 N 15 "О технических требованиях СОРМ в транкинговых системах подвижной радиотелефонной связи".

8. Указ Минсвязи России от 29.11.99 N 2 "О технических требованиях к каналам обмена информацией между СОРМ и ПУ в транкинговых системах подвижной радиотелефонной связи".

9. Приказ Государственного комитета Российской Федерации по связи и информатизации №47 от 27.03.99 “Об утверждении общих технических требований к системе технических средств по обеспечению функций оперативно-розыскных мероприятий на сетях(службах) документальной электросвязи”

10. “Технические требований к узлам телематических служб и передачи данных для обеспечения проведения оперативно-розыскных мероприятий” и “Технические требования к устройству системы технических средств по обеспечению функций оперативно-розыскных мероприятий на узлах телематических служб и передачи данных”, утвержденные Министерством Связи Российской Федерации от 10.07.2003 г.

11. Постановление Правительства Российской Федерации от 27 августа 2005 г. N 538 “Об утверждении Правил взаимодействия операторов связи с уполномоченными государственными органами, осуществляющими оперативно - розыскную деятельность”.

12. Приказ Министерства Связи Российской Федерации от 30 декабря 1996 года N 145 “О порядке проведения сертификационных испытаний технических средств СОРМ”.

13. Приказ Министерства Связи Российской Федерации от 18 февраля1997 N 25 “О порядке взаимодействия организаций связи и органов ФСБ России при внедрении технических средств системы оперативно-розыскных мероприятий на сетях электросвязи России”.

14. Постановление Правительства Российской Федерации от 1 июля 1996 г. N 770 “Об утверждении положения о лицензировании деятельности физических и юридических лиц, не уполномоченных на осуществление оперативно-розыскной деятельности, связанной с разработкой, производством, реализацией, приобретением в целях продажи, ввоза в Российскую Федерацию и вывоза за ее пределы специальных технических средств, предназначенных(разработанных, приспособленных, запрограммированных) для негласного получения информации, и перечня видов специальных технических средств, предназначенных (разработанных, приспособленных, запрограммированных) для негласного получения информации в процессе осуществления оперативно-розыскной деятельности”.

15. Приказ Министерства связи Российской Федерации от 31 января 1996 г. N 9 “Об организации работ по обеспечению оперативно-розыскных мероприятий на сетях подвижной связи”.

16. Указ Президента Российской Федерации от 9 января 1996 года N 21 “О мерах по упорядочению разработки, производства, реализации, приобретения в целях продажи, ввоза в Российскую Федерацию и вывоза за ее пределы, а также использования специальных технических средств, предназначенных для негласного получения информации”.

17. Приказ Министерства Связи Российской Федерации от 8 ноября 1995 года N 135 “О порядке внедрения системы технических средств по обеспечению оперативно-розыскных мероприятий на электронных АТС на территории Российской Федерации”.

18. Письмо Министерства Связи Российской Федерации от 11 ноября 1994 года N 252-у “О Порядке внедрения СОРМ на ВСС Российской Федерации”.

19. Приказ Министерства Связи Российской Федерации от 24 июня 1992 года N 226 “Об использовании средств связи для обеспечения оперативно-розыскных мероприятий Министерства безопасности Российской Федерации”.

43

Телекоммуникации, связь и сети

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЕЖУРНЫХ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ МВД РОССИИ

М.Б. Пименов (НИЛ-8 НИИСТ ГУ НПО «СТиС» МВД России)

Обработка информации при выработке управленческих решений

Документированная информация составляет основу управления, эффективность которого в значительной степени базируется на производстве и потреблении информации. В современном обществе информация стала полноценным ресурсом производства, важным элементом социальной и политической жизни общества. Качество информации определяет качество управления. В современных условиях для повышения качества управления необходимо уделять достаточное внимание совершенствованию работы с документами, так как управленческое решение всегда базируется на информации, носителем которой является документ на различных основах.

В настоящее время в органах внутренних дел Российской Федерации установлено около 100 000 ЭВМ, эксплуатируется свыше 3 000 автоматизированных информационных систем, базы данных которых содержат около 1 млрд единиц хранения данных об объектах учета. На базе унифицированных программно-технических комплексов информационно-аналитических и информационных центров ОВД автоматизированы основные централизованные оперативно-справочные, разыскные и криминалистические учеты общего пользования федерального и регионального уровней. В Главном информационно-аналитическом центре МВД России и информационных центрах МВД, ГУВД, УВД по субъектам Российской Федерации в составе автоматизированных банков данных общего пользования внедряются типовые интегрированные банки данных федерального (ИБД-Ф) и регионального (ИБД-Р) уровней оперативно-справочного, разыскного и криминалистического назначения.

Базы данных используют технологии хост-терминал, клиент-сервер либо являются распределёнными информационными системами с децентрализацией информационных ресурсов. В первом случае считается, что машина пользователя использует дисковое пространство сервера или мэйнфрэйма. Во втором случае возможность обработки программы (приложения) персональной ЭВМ и использования общих данных и программ на сервере. В третьем случае, при распределённой обработке данных используется накопление информации на разных уровнях иерархии, причём информация, накапливаемая на одном уровне иерархии не тождественна накапливаемой на другом. На таком принципе работают многие учёты и базы данных. Это означает, что накапливаемая на каждом из уровней иерархии информация уникальна. Её объём и содержание имеют именно такой уровень детализации, который необходим на данном уровне иерархии.

Вообще иерархия есть принцип, заключающийся в последовательном расположении частей или элементов целого в порядке от низшего в высшему. Или, как рассматривают математики, деление классов на подчинённые им классы.

В соответствии с принципом иерархии строятся иерархические системы управления - системы произвольной природы (технические, экономические, биологические, социальные) и назначения, имеющие многоуровневую структуру в функциональном, организационном или каком-либо ином плане.

Принципы построения автоматизированных территориально распределённых систем

В конце 90-х годов XX века в органы внутренних дел стала регулярно поступать вычислительная техника и персональный компьютер перестал быть редкостью. Это позволило применять для обработки данных кроме вычислительных ресурсов информационных центров, дополнительно возможности персональных ЭВМ, объединённых в автоматизированные территориально-распределённые системы.

Формирование современных автоматизированных информационных систем (АИС) и автоматизированных информационно-поисковых систем (АИПС) базируется на распределённой обработке данных - методике выполнения прикладных программ группой вычислительных систем, позволяющих пользователю работать с сетевыми службами и прикладными процессами, расположенными в нескольких взаимосвязанных абонентских и серверных системах. В системе должны существовать тот или иной способ организации связи и децентрализация трёх основных категорий ресурсов - вычислительных средств, данных и управления системой.

Информационная система, построенная по методике распределённой обработки данных, предназначены для автоматизации обработки информации в системах, характеризующихся территориальной распределённостью входящих в состав объектов возникновения и обработки информации. Сама обработка данных рассматривается как процесс последовательного преобразования данных при их возникновении, передаче, собственно обработке, хранении и использовании.

Территориально распределённые системы различаются по степени однородности (полностью неоднородные, частично неоднородные и однородные), степени распределённости (региональные (WAN,

44

Специальная техника и информационная безопасность

MAN) и локальные (LAN)), иерархическим (одно- и многоуровневые) и архитектурным особенностям. Под архитектурными особенностями понимается построение систем на основе телеобработки данных, когда обработка осуществляется на одной из ЭВМ, а остальные производят вспомогательную для решаемой задачи обработку данных или сетевой технологии, при этом любой процесс одной ЭВМ может запустить любой процесс на другой.

Архитектурой распределённых систем обработки данных называют взаимосвязь логической, физической и программной структур. Логическая структура включает в себя набор сетевых служб и связей между ними. Физическая структура определяет распределение функций элементов логической структуры между различными ЭВМ системы. Программная структура отражает состав компонентов прикладного и сетевого программного обеспечения и связи между ними.

Архитектура распределённых систем обработки данных использует иерархическую организацию для минимизации затрат на модификацию сетевого программного обеспечения при изменении состава используемого оборудования и обеспечения возможности использования прикладными программами сетевых возможностей системы.

Эксплуатируемые и создаваемые в настоящее время АИС и АИПС строятся на базе интегральной архитектуры, то есть такой архитектуры информационной сети, в которой одни виды взаимодействия происходят при выполнении симметричных протоколов, а другие - при выполнении несимметричных относительно объектов сети протоколов. Это позволяет реализовать функционирование системы в полном объёме (при всех включённых компьютерах системы), в составе части используемых ПЭВМ, и локально - в составе одного компьютера, используя только собственные накопленные данные.

В настоящее время широко используется концепция взаимодействия открытых систем, которые «открыты» для взаимодействия друг с другом благодаря совместному использованию ими соответствующих стандартов. Существует эталонная модель взаимодействия открытых систем, согласно которой распределённая информационно-вычислительная сеть представляется как среда взаимодействия разнообразных вычислительных процессов и делится по вертикали на ряд логических уровней, каждый из которых выполняет одну из основных задач информационно-вычислительной среды. По горизонтали она делится на уровни.

Общие требования к открытым системам обычно называют моделью взаимодействия открытых систем (ВОС). К ним относятся следующие требования:

- расширяемость (масштабируемость),- мобильность (переносимость),- интероперабельность – совместимость, способность к взаимодействию с другими открытыми

системами,- управляемость – удобство управления системой и пользовательским интерфейсом.Автоматизированные территориально-распределённые информационные системы работают под

управлением различных операционных систем, используя клиент-серверные базы данных и специализированное прикладное программное обеспечение. Данные между ПЭВМ и серверами передаются через локальную сеть и магистральную сеть передачи данных или с помощью модема. В большинстве случаев предусмотрен «аварийный» вариант передачи данных с помощью внешних носителей различного типа.

Передача данных по сетям связи также строится на модели взаимодействия открытых систем. Эталонная модель ВОС включает три степени абстрагирования - архитектуру, определение услуг и спецификацию протоколов.

Обработка информации в информационных системах представляет собой процесс закономерного изменения представления и содержания информации, осуществляемый в естественной или искусственной системе. Обработка включает в себя создание, передачу, преобразование, хранение и отображение информации. Иногда предъявляются требования по времени обработки и обмена данными - от конкретного значения до использования операционных систем работающих в реальном масштабе времени (систем реального времени). В ходе обработки используют виртуальные объекты - идеальные объекты, описанные в виде действующей программы, но проявляющие себя во взаимодействии с пользователем как реально существующий объект.

В ближайших перспективах ожидается объединение разнородных баз данных в некоторое единое целое. Работа ведётся в направлении создания единых корпоративных стандартов. Ожидается внедрение универсального пользовательского интерфейса, который позволил бы искать и выбирать данные из всех доступных в текущий момент времени баз данных.

Поиск информации

45

Телекоммуникации, связь и сети

В настоящее время для поиска нужной информации зачастую приходится обращаться к данным, собираемым различными подразделениями МВД. Поскольку соответствующие базы данных создавались в различное время, то, естественно, они не унифицированы и организация полноценного поиска по ним представляет собой достаточно сложную задачу.

Для того чтобы оперативно осуществлять поиск в таких условиях, желательно иметь возможность сразу получить ответ на запрос вне зависимости от того, в каких полях какой базы находится нужная информация. Для этого необходима консолидация информации.

Существует два пути для реализации такой возможности: - переписать все существующие системы под единый стандарт. Этот путь трудно реализуем, так как

требует огромных затрат, как временных так и финансовых;- сделать так, чтобы одна система, развернутая над всеми базами данных, могла анализировать всю

информацию, содержащуюся в них, и позволяла организовывать поиск по всем источникам одновременно. По результатам поиска такая система должна показывать найденный соответствующий поисковому запросу текст и предоставлять возможность быстро войти в нужную систему, чтобы просмотреть результат в родном формате и виде.

Второй вариант решения проблемы наиболее приемлем, так как не требует изменения существующей налаженной структуры хранения данных и, соответственно, никоим образом не может повлиять на существующие методы сбора и хранения информации.

Поиск по полям БД

Стандартными средствами БД организовать поиск можно лишь по структурированным полям (дата, номер и т.д.), или по текстовым полям, состоящим из одного слова. Если же в одном поле содержится несколько слов, то ситуация с поиском заметно усложняется и результат поиска будет неточным. Например, если в поле будут содержаться одновременно фамилия, имя и отчество, то на запрос «Александр Корейко» можно не получить результата, так как в поле может быть написано «Корейко Александр», «Корейко Алексадр Иванович», «Александр Иванович Корейко».

В этом случае результат можно будет получить, если будет организован фразовый поиск, при котором порядок слов может быть разным и между ними могут присутствовать промежуточные слова. Но этот вид поиска исключает вариант, при котором результатом будет документ со словами из запроса, разбросанными по всему тексту. В таком случае необходим поиск по неструктурированным данным.

Поиск по неструктурированным данным в БД

Ситуация с поиском еще более усложняется, когда в базе присутствуют неструктурированные данные. Это, как правило, поля комментариев, где хранится какой-либо текст, например доклад участкового о происшествии. В этом случае обычный прямой поиск по одному или нескольким словам результата не даст, потому что запрашиваемые слова могут быть рассредоточены по тексту.

Например, из множества сводок нужно найти схожие. Самих слов поискового запроса может быть достаточно много, и результатом таких запросов будет огромное количество информации, не имеющей отношения к делу. Так, если рассматривать массив информации о происшествиях за день, то по запросу «волга белого цвета» мы не найдем документы, содержащие фразу «белая волга», а по запросу «волга» найдем как все упоминания автомобиля марки «Волга», так и реки Волга. А это может быть огромное количество результатов, которое окажется бесполезным для анализа. В таком случае поможет фразовый поиск с учётом синонимов, морфологий и заданием расстояний между словами в запросе.

Еще более сложным случаем является случай, когда трудно определить поисковую фразу и что можно выделить в качестве главной, ключевой конструкции. Например:

1) «лицо кавказской национальности, управляя автомобилем «волга» белого цвета, осуществило наезд на пешехода...»;

2) «водитель белой «волги» не подчинился требованиям инспектора и осуществил наезд на женщину...».

Оба примера - фактически описания одного и того же происшествия, написанные разными людьми. Чтобы найти описания происшествий, схожие между собой, поиска по фразам мало. Непонятно, какую из фраз использовать для поиска: «белая волга», «наезд на пешехода», «лицо кавказской национальности» и т.д. Чтобы найти все документы, отвечающие запросу, придётся провести много поисковых сессий, перебирая всевозможные поисковые запросы. Поиск похожих данных позволяет использовать в качестве запроса не просто фразу, а текст описания целиком, находя все похожие по содержанию документы и выстраивая их в релевантном порядке с указанием процента похожести.

46

Специальная техника и информационная безопасность

В поисковую выдачу также попадёт сообщение следующего содержания: «за нарушение скоростного режима оштрафован водитель белой «волги» с таким-то номером. При осмотре машины на радиаторной решетке обнаружены следы, характерные для ДТП с наездом на пешехода». Такое результат поиска несомненно полезен.

Некоторые решения ЕИТКС

В настоящее время в программе ЕИТКС проектные решения построения единого информационного пространства осуществляются с учетом следующих базовых принципов:

- преемственность существующей инфраструктуры МВД России;- системность построения единого информационного пространства;- комплексность и автоматизация процессов построения единого информационного пространства;- открытость архитектуры, обеспечивающей взаимодействие компонентов единого информационного

пространства друг с другом через стандартные интерфейсы, позволяющая использовать различные стандартизованные технические средства;

- обеспечение автоматизации управления инфраструктурой единого информационного пространства;- обеспечении информационной безопасности;- экономическая целесообразность и обоснованность финансовых затрат на развертывание и

поддержание работоспособности и актуализации автоматизированных информационных ресурсов (АИР) в едином информационном пространстве;

- направленная эволюция и максимальное использование вложенных инвестиций при дальнейшем развитии единого информационного пространства.

В процессе разработки и развития единое информационное пространство должна достичь состояния, характеризующегося совокупностью свойств модели взаимодействия открытых систем:

- адаптивностью - приспособляемость единого информационного пространства к изменениям внешних условий, в том числе к изменениям организационно-функциональной структуры, нормативно-правовой базы, телекоммуникационной среды;

- расширяемостью - обеспечению возможности добавления новых или изменения имеющихся функций без изменения остальных функциональных компонент системы;

- мобильностью (переносимостью) - обеспечению возможности переноса специального программного обеспечения и данных при модернизации или замене аппаратно-программных платформ;

- интероперабельностю - способность к взаимодействию с другими автоматизированными системами, не входящими в состав единого информационного пространства;

- безо