Ma’lumotlarni optik aloqa tarmoqlarida uzatishda xavfsizlik masalalari

MA’LUMOTLARNI OPTIK ALOQA TARMOQLARIDA UZATISHDA XAVFSIZLIK MASALALARI


Jabbarov Nuriddin Akbarovich (TATU magistranti)

Ma’lumotlarni uzatish jarayoni muhokama etilganda ko’pincha xavfsizlik masalalari haqida unutib qo’yiladi. Lekin, real vaqt xizmatlarining ortishi bilan xavfsizlik masalalari yetarlicha muhim bo’lib qoldi. Bunda xavfsizlik uchta jihatlar - yaxlitlik, asliga to’g’rilik, shifrlanish bilan ifodalanadi. Misol uchun, ommaviy uzatish ma’lumotlarni yaxlitligi va asliga to’g’riligini, xususiy uzatish esa shifrlanishini talab qiladi. Buning uchun turli kriptografik sxemalarni qo’llash mumkin.

Optik tarmoqlar Internetning asosini tashkil etadi va ushbu tarmoqlarning fizik pog’onaning ajralmas qismidir. Masalan, optik tarmoqning kanal sig‘imi yuqori pog’onadagi shifrlash jarayonlari uchun mavjud resurslarni aniqlaydi. Yuqori pog’onalarda xavfsizlik yondashuvi elektron qurilmalarni qayta ishlash tezligi va optik tarmoqdagi imkoniyatlar bilan cheklangan. Bundan tashqari, optik tarmoq xavfsizligi butun aloqa tizimining xavfsizligiga ta'sir qiladi.
Optik tarmoqlar xavfsizligini optik kriptografiya va steganografiya, optik kalitlarni taqsimlash, shu jumladan barcha optik signallarni qayta ishlash, tolaga asoslangan usullar bilan samarali himoya qilish mumkin [1].
Kriptografiya - bu ma'lumotlarni o'qish uchun mo'ljallangan shaxslarga ma'lum bir yo'nalishda saqlash va yuborish usuli. Ushbu ifoda ko'pincha aniq matn (oddiy matn) bilan shifrlash matni (shifr matni) bilan o'zaro bog'liq bo'lib, keyin yana parolni ochishga qodir. Kriptografiyaning har xil turi mavjud. Birinchi tur simmetrik kriptografiya bo'lib, unda har bir qabul qiluvchi va yuboruvchi bitta paroldan foydalanadi. Ikkinchi tur - assimetrik kalit, unda har bir qabul qiluvchi va yuboruvchi ikkita paroldan foydalanadi: faqat o'ziga tegishli parol va hamma biladigan umumiy parol. Ikki turdagi tizimlar 1-rasm va 2-rasmda ko'rsatilgan [2].



1-rasm. Simmetrik shifrlash tizimi





2-rasm. Assimmetrik shifrlash tizimi


Optik shifrlash
Shifrlash asl ma'lumotni shifrlangan matnga kodlash orqali ma'lumotlarni uzatishni himoya qiladi. Elektron sxemalar bilan taqqoslaganda optik ishlov berish va uzatish moslamalari kamroq kechikish va yuqori tezlikka ega. Optik shifrlashning yana bir afzalligi shundaki, tolaga asoslangan qurilmalar elektromagnit to’lqin yaratmaydi. Toladagi signal elektromagnit signalni chiqarmaydi va tashqi elektromagnit to’siqlarga tiqilib qolmaydi. Garchi, elektron shifrlash bilan taqqoslaganda, optik shifrlash cheklangan funktsiyaga ega bo'lsada, u hali ham kuchli xavfsizlik va yuqori tezlikni talab qiladigan sohalarda muhim ro’l o'ynaydi. Optik shifrlash uzatuvchi va qabul qilgich o'rtasida kalit taqsimoti bilan birga shifrlash va parol deshifrlash jarayonini ham o'z ichiga oladi (3-rasm).





3-rasm. Optik shifrlash uchun sxematik diagramma
Optik CDMA
Optik CDMA “0” va “1” bitlarni ifodalash uchun kod naqshidan foydalangan holda ma'lumotlarning maxfiyligini himoya qiladi. Turli xil (ortogonal) kodlarga ega bo'lgan bir nechta foydalanuvchilar bir vaqtning o'zida ma'lumotlarni uzatish uchun bitta kanalni baham ko'rishlari mumkin. Optik CDMA ikki toifaga bo'linishi mumkin: izchil optik CDMA va izchil bo'lmagan optik CDMA. Oddiy izchil optik CDMA tizimida spektral-fazali kodlash qo'llaniladi, bu esa transmitterdagi (uzatuvchidagi) kogerent spektral komponentlarga har xil o'zgarishlar siljishini beradi. Signalni dekodlash uchun qabul qilgichda birlashtiruvchi bosqich qo'llaniladi. Odatda bir-biriga mos kelmaydigan optik CDMA sxemasi to'lqin uzunligini o’tish vaqtini yoyish (WHTS) deb ataladi. WHTS kodlar ketma-ketligini ko'rsatish uchun har xil to'lqin uzunliklarida tutashgan impulslardan foydalanadi (4-rasm). Har bir kod ketma-ketligi ichida har bir zarba har xil kechikishga ega va har bir bitda har xil vaqt chipini egallaydi. Kerakli kodlar ketma-ketligini qabul qiluvchi avtokorrelyatsiya nuqtasi (ACP) hosil qilish uchun turli xil impulslarning kechikishini qoplaydi. Xuddi shu kechikish kompensatsiyasini boshqa keraksiz kodlar qatoriga qo'llash o'zaro bog'liqlik funktsiyasini hosil qiladi va kodlarning ortogonal xususiyati tufayli bu ko'p kirishga xalaqit beradi (MAI). Signal-shovqin (SNR) nisbatini yaxshilash uchun MAIni bostirish uchun optik chegara ishlatilishi mumkin [3].
Uzatuvchi Multiplekslangan kodlar Qabul qiluvchi



4-rasm. To'lqin uzunligini o’tish vaqtini tarqatuvchi optik CDMA uchun sxematik diagramma (ACP: avtokorrelyatsiya nuqtasi; MAI: ko'p martalik aralashuv)


Adabiyotlar

[1] Ben Vu, J. Shastri and R. Prucnal, “Secure Communication in Fiber-Optic Networks,” Proc. Emer. Trends in ICT Security, 2014, pp. 173-183.

[2] W. Salim and R. Mahdi, “Data Security inside Optical Communication Networks through Encoding and Steganography,” Proc. 1 st Int’l. Conf. on Pure Science, Vol.1660, Sep. 2020.

[3] K. Kravtsov, PR. Prucnal and MM. Bubnov, “Simple nonlinear interferometer-based all-optical thresholder and its applications for optical CDMA,” Proc. Opt Express, 2007.