Ученые ЛЭТИ разработали защищенную систему передачи информации, действующую на принципах теории хаоса

Ученые ЛЭТИ разработали защищенную систему передачи информации, действующую на принципах теории хаоса

В перспективе предложенный метод коммуникаций может лечь в основу линий спецсвязи нового поколения, которые будут обеспечивать высокий уровень безопасности при передаче данных.

29.04.2023 1580

Одной из наиболее важных и стремительно развивающихся научно-технологических областей является сфера телекоммуникаций – 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 потребительским услугам.

Сегодня в основе работы наиболее распространенных типов телекоммуникационного оборудования лежат принципы, которые характеризуются недостаточным уровнем защиты от перехвата злоумышленниками, хотя они и обеспечивают 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.

«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

Значительная часть систем связи все еще использует генераторы классических гармонических (сигналов со строгой периодичностью) сигналов, которые достаточно 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.

Отметим, что 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 существенно 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, так как по своим параметрам хаотический сигнал подобен шуму, это 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. Разработки поддержаны грантом РНФ «Защищенные системы связи на основе хаотических отображений с управляемой симметрией» (№20-79-10334).