Конахович Г.Ф., Климчук В.П., Паук С.М., Потапов В.Г. Защита информации в телекоммуникационных системах

Подождите немного. Документ загружается.

Одним из основных видов использования ATN в связи "Земля-Земля" (G/G)

является обмен данными между органами ОВД (AIDC — Air traffic service Inter

facility Data Communication). Сеть ATN обеспечивает следующие функции AIDC:

сообщения о полетах, координация полетов, передача управления, передача

связи, передача данных, наблюдения, передача данных общего характера.

С целью эффективного и качественного выполнения возложенных на ATN

задач интеграция действующих систем АНЭС должна учитывать положительные

черты и использовать современные телекоммуникационные технологии.

Основными из них являются технологии, которые базируются на стандартах

ISDN, Frame Relay (FR), ATM (Asynchronous Transfer Mode), TCP/IP

(Transmission Control Protocol / Internet Protocol).

Рассмотрим назначения и особенности этих технологий с точки зрения

использования в ATN.

Общая характеристика современных телекоммуникационных технологий в ATN

Современный период научно-технического прогресса характеризуется

стремительным развитием телекоммуникационных систем и сетей. Характерной

чертой этого развития является внедрение прогрессивных телеком-

муникационных технологий, которые базируются на цифровых методах пе-

редачи, принятия и обработки сообщений. Эволюционное развитие телеком-

муникационных технологий хорошо отражает так называемая "волновая теория"

развития [8, 9]. Ее суть в том, что любая новая технология постепенно

появляется на рынке, достигает, в зависимости от спроса, максимального

распространения, после чего постепенно исчезает с рынка. Схематически ход

такой эволюции показан на рис. 1.4.

ISDN и Frame Relay. Объемы Q использования выделенных цифровых линий

передачи постепенно снижаются. Спрос на асинхронную технологию ATM

постепенно повышается. Для каждой страны или отдельного региона ход кривых

на рис. 1.4 может отличаться по срокам наступления пиков и их амплитудам,

однако общий характер семейства таких кривых, как правило, сохраняется.

Причиной смены технологий обычно является большая экономическая

конкурентоспособность новых технологических решений по сравнению с

действующими технологиями. При этом не исключается возможность сосу-

ществования разных технологий (например, ISDN и FR). Первым этапом пе-

рехода от аналоговой к цифровой первичной сети был этап создания интег-

рированных цифровых сетей IDN (Integrated Digital Networks) в отрасли

цифровой телефонии. В сетях передачи данных в этот период на участках "узел-

узел" начинается использование выделенных цифровых каналов сети PDN

(плезиохронная цифровая иерархия). Это существенно повысило качество

передачи и стимулировало развитие пакетной коммутации (например, протокол

Х.25).

Последующее развитие телекоммуникационных технологий требовало роста

пропускной способности сетей и объединения телефонии и передачи данных на

единственной цифровой основе. Это дало толчок к переходу от IDN к ISDN.

Технология ISDN обеспечила транспортную среду для передачи цифрового

потока от пользователя к пользователю. Качество цифровых каналов оказалась

настолько высоким, что протокол Х.25 стал убыточным и из него стало

возможным выделить алгоритмы возобновления и квитирования данных. В

результате появился протокол Frame Relay (FR). Структура протокола FR имеет

много общего со структурой протоколов ISDN, потому что основные технологии

базируются на протоколе ITU-T G921/G931.

Третьим этапом усовершенствования современных телекоммуникационных

технологий является ввод широкополосных услуг, интеграция их с ISDN и

переход к B-ISDN (Broadband ISDN — широкополосная ISDN) с ростом объемов

использования технологии ATM. Технология ATM в настоящее время позволяет

интегрировать в единственный трафик различные по характеру потоки разных

пользователей и потому является более сложной, чем предыдущие

технологии.[2, 3]

1.2. Особенности использования линий передачи в

современных сетях общего пользования

1.2.1. Особенности ведомственной магистральной цифровой

сети ГА

В соответствии с рекомендациями руководящих документов ICAO, ве-

домственная сеть АНЭС ГА строится, как правило, на базе арендованных ма-

гистральных линий передачи сетей общего пользования (СОП), в частности,

сетей передачи данных (СПД). Эта особенность предопределяет технико-

экономическую целесообразность и необходимость [1-3]:

■ учет и использование в АНЭС ГА технологий сетей общего пользования, в

частности, ISDN (PDH и SDH), Frame Relay (FR) ATM, IP/TCP;

■ шлюзование потоков сообщений между АНЭС ГА и СОП;

■ использование для транспорта данных современных технологий пакетной

коммутации.

Особенность использования систем транспорта данных (СТД) в ГА за-

ключается в том, что в результате понятных обстоятельств (прежде всего,

необходимости придерживаться строгих мер безопасности) роль стандартизации,

регламентации и унификации, в т.ч. оборудования ПД и правил его

использования, имеет определяющее значение.

По этой причине, благодаря хорошо налаженному международному со-

трудничеству по линии ICAO и ITU, для удовлетворения потребностей связи в

сфере авиационного транспорта возможно и целесообразно строить однородные

сети передачи данных. Это дает возможность ориентироваться на использование

FR-оборудования. Особенно большое практическое значение для построения

авиационных корпоративных СТД имеет тот факт, что в наиболее

распространенных украинских сетях ПД национального уровня (сети

"Укртелеком" и "Инфоком") в качестве основного технологического обору-

дования (в первую очередь, в сетях абонентского доступа) используется обо-

рудование FR. Следовательно, существует возможность аренды такого обо-

рудования для образования корпоративных и (или) виртуально корпоративных

сетей ПД в отрасли ГА.[3]

Топологическая структура транспортной сети НВДП для АНЭС показана на

рис. 1.5. Она представляет собой полигональную сеть с главным

коммутационным центром в г. Киев.

Вариант обобщенной архитектуры транспортной сети передачи данных

(СПД) между предприятиями ГА, отображен в рис. 1.6.

Она представляет собой двухслойную структуру. Внутренний слой

структурно представляет магистральную транспортную сеть, доступ к которой

построен на базе технологий ATM и IP, а внешний слой — сети абонентного

доступа FR и IP. Сети абонентского оборудования FR используются в двух

основных направлениях применения:

■ для обеспечения транспорта IP-пакетов от абонентных узлов авиа

предприятия к узлам IP-сетей (как специализированных, так и общего

пользования);

■ для организации подключений к магистральной транспортной сети (то

есть, к ядру СПД) с использованием HDLC-подобных протоколов.

Ядро транспортной сети (внутренний слой в архитектуре СПД — см. рис. 1.5.)

представляет собой магистральную сеть ATM/ IP. Ее узлы соединяются между

собой высокоскоростными магистральными каналами ПД по схеме "с

резервированием направлений". Межузловые соединения в магистральной сети

осуществляются по технологии ATM. Пропускная способность каждого

магистрального канала передачи данных в этой сети — 155 Мбит/с. Через нее

циркулируют мультиплексированные потоки данных от магистральных ATM-

коммутаторов и IP-маршрутизаторов, а также коммутаторов/маршрутизаторов

сетей доступа.

Внешний (по отношению к ядру) слой в структуре СПД разделяется на две

прослойки. Первая прослойка — это FR-сеть абонентского доступа. Узлы этой

сети присоединяются к ATM-коммутаторам магистральной сети через

высокоскоростные каналы ПД. В этих узлах расположены краевые FR-

коммутаторы, к портам которых подсоединяется авиапредприятие через каналы

абонентского доступа. Пропускная способность каждого такого абонентского

канала доступа в FR-сеть — до 2,048 Мбит/с. Через них циркулируют

мультиплексированные потоки данных от устройств доступа к FR-узлам,

называемым устройствами FRAD (Frame Relay Access Device). Для передачи

данных в сети абонентского доступа используется технология постоянных

виртуальных каналов (PVC).

Вторая прослойка внешнего слоя в структуре СПД — это IP-сеть або-

нентского доступа, предназначенная, главным образом, для предоставления

услуг Internet и intranet. Узлы этой сети присоединяются к IP-маршрутизаторам

магистральной сети ATM/IP с использованием цифровых потоков типа Е1 (со

скоростью 2,048 Мбит/с), которые образуются с помощью оборудования

первичной сети. Эта сеть может быть собственностью государства, и

предоставлена в распоряжение Министерству транспорта или быть

собственностью национальных телекоммуникационных компаний (на Украине

— АО "Укртелеком" и "Инфоком").

Пользователи IP-сети подключаются к узлам доступа IP (к IP-

маршрутизаторам абонентского доступа) посредством синхронных и (или)

асинхронных некоммутированных линий, TDM-каналов, FR-каналов, а также

коммутированных каналов телефонных сетей общего пользования (ТСОП).

Через IP-сеть авиапредприятие может иметь доступ к глобальной сети Internet.

Транспортная СПД должна иметь в своем составе узлы взаимодействия с

другими сетями. С помощью оборудования пакетной маршрутизации она должна

сообщаться с СПД других национальных операторов, а также подключаться к

заграничным узлам — в частности, с целью организации информационного

взаимообмена с предприятиями других государств.

Для решения задач управления транспортной СПД и контроля за ее рабо-

тоспособностью необходимо создать соответствующую сеть управления.

Желательно реализовать управление типа "out-of-band" [13, 14]. Такой тип

управления предусматривает создание потоков сигналов управления и другой

технологической информации через физически отделенные каналы связи.

Это будет способствовать повышению живучести и надежности функ-

ционирования сетей, что очень важно в деятельности предприятий ГА.

Транспортная СПД должна предоставлять более широкий спектр сетевых

услуг практически на всех семи уровнях ЭМВОС [8]. На физическом и ка-

нальном уровнях этой модели должны предоставляться услуги абонентского

доступа к узлам СПД. На канальном уровне — услуги транспорта фреймов

(фрейм — это формат блока данных в протоколах канального уровня) через FR и

ATM-каналы, а также организация подключений к СПД с использованием

протокола РРР и других HDLC-подобных протоколов; на сетевом — услуга

транспортировки IP-пакетов; на сеансовом уровне и выше — базовый набор

Internet-услуг, создание виртуальных частных сетей, видеоконференцсвязь и т.п.

Следует подчеркнуть, что на базе СПД с использованием каналов FR и ATM

создана и действует национальная транспортная сеть "Укртелекома", услуги

которой на условиях аренды доступны предприятиям. Транспортная сеть

"Укртелекома" обеспечивает корпоративным клиентам возможность объединять

свои локальные вычислительные сети (ЛВС), которые могут быть

рассредоточены по всей территории Украины и даже за границей, в глобальные

корпоративные сети, осуществлять удаленный доступ к узлам таких

корпоративных сетей и т.п.

Номенклатура предоставляемых услуг и глубина охвата этими услугами

территории Украины постоянно расширяются. Это дает возможность

"Укртелекому" предоставлять услуги по доступным ценам почти в любом насе-

ленном пункте Украины, что, учитывая специфику расположения украинских

авиапредприятий, может быть в некоторых случаях безальтернативной

возможностью получения доступа к корпоративным данным.

Транспортную СПД, которая будет обслуживать предприятие, целесообразно

построить на базе оборудования IP-маршрутизации и ATM/FR-коммутации, а

также серверов разного функционального назначения.

Функциональная и организационная структура СПД должна быть иерар-

хической и многоуровневой, а топология — близкой к радиально-узловой. Для

объединения узлов СПД между собой целесообразно использовать цифровые

каналы первичной сети с пропускной способностью от 2.048 до 155 Мбит/с [7].

Само собой разумеется, для обеспечения доступа пользователей к

магистральной СПД существуют соответствующие сети абонентского доступа.

При этом следует различать сети абонентского доступа, обеспечивающие доступ

к узлам транспортной сети канального уровня (то есть, к FR/ATM-

коммутаторам) с целью получения услуг транспортных каналов, и сети або-

нентского доступа к IP-узлам (в частности, с целью получения Internet-услуг, а

также для хостинга или построения виртуальных частных сетей).

В обоих вышеназванных типах сетей абонентского доступа в качестве

абонентских каналов используются любые доступные для пользователей каналы

связи: аналоговые или цифровые, коммутированные или выделенные каналы

тональной частоты (ТЧ), физические линии (двухпроводные или

четырехпроводные), оптические каналы, каналы радиодоступа и т.п. Выбор

каналов доступа осуществляется с учетом имеющихся возможностей

относительно подключения и местоположения абонентского оборудования и

узлов СПД [4].

Один из возможных вариантов физической топологии СПД представлен на

рис. 1.7. [4]

Согласно этому варианту, с учетом существующей СОП регионально-

транзитные узлы (РТУ) в Харькове, Днепропетровске, Донецке, Одессе и Львове

соединены с центральным узлом (ЦУ) в г. Киеве посредством цифровых каналов

первичной сети с пропускной способностью 155 Мбит/с. Для передачи данных

между регионально-транзитными узлами и центральным узлом в современных

условиях наиболее пригодной является технология ATM [4].

Региональные узлы (РУ) в областных центрах Украины целесообразно

соединить с регионально-транзитными узлами посредством цифровых каналов

первичной сети с пропускной способностью n x 2,048 Мбит/с. Каждый

региональный узел, кроме подключения к своему РТУ, желательно подключить

еще, как минимум, к одному узлу своего или высшего иерархического уровня.

Для передачи данных между региональными и регионально-транзитными узлами

следует использовать технологии ATM, FR и IP [4].

Вариант схемы размещения оборудования ATM/FR-коммутации на меж-

областном участке предложенной транспортной СПД представлен на рис. 1.8.

Кроме оборудования ATM/FR-коммутации во всех узлах СПД должно быть

установлено также оборудование IP-маршрутизации, предлагаемая схема

размещения которого представлена на рис. 1.9.

В состав центрального узла в г. Киеве целесообразно включить [4]:

■ магистральные маршрутизаторы, маршрутизаторы абонентского доступа,

межсетевые шлюзы (национальные и международные);

■ магистральные ATM-коммутаторы и коммутаторы/мультиплексоры

абонентского ATM/FR-доступа.

В состав регионально-транзитных узлов СПД в городах Харьков, Днеп-

ропетровск, Донецк, Одесса и Львов желательно включить:

■ магистральные маршрутизаторы, маршрутизатор абонентского доступа, а

также межсетевые шлюзы;

■ магистральный ATM-коммутатор и коммутаторы/мультиплексоры

абонентского FR-доступа.

Магистральные ATM-коммутаторы соединяются между собой через

цифровые каналы первичной сети со скоростью 155 Мбит/с.

В состав региональных узлов СПД, которые размещаются в областных

центрах Украины, входят:

■ маршрутизаторы абонентского доступа;

■ коммутаторы/мультиплексоры абонентского FR-доступа.

Каждый из региональных маршрутизаторов должен соединяться с регио-

нально-транзитными магистралями маршрутизаторами через цифровые каналы

первичной сети со скоростью 2,048 Мбит/с.

В пределах СПД, обслуживающего предприятие, целесообразно создать и

развивать два вида сетей абонентского доступа: IP-доступа и FR-доступа.

1.2.2. Архитектура сетей абонентского IP-доступа

Сети абонентского доступа подключаются к транспортной IP-сети через узлы

доступа (УД). В состав основного оборудования типичного УД уровней

центрального (ЦУ) и региональных (РУ) узлов входят: маршрутизатор або-

нентского доступа, серверы удаленного доступа, серверы DNS RESOLVER и

RADIUS PROXY. Оборудование УД соединено между собой через локальную

вычислительную сеть (ЛВС), разделенную межсетевым экраном на отдельные

зоны защиты. Разделение объектов ЛВС по зонам защиты осуществляется

соответственно принятой политике обеспечения защиты информационных

ресурсов УД [4]. Функции сетевого экрана может выполнять маршрутизатор

абонентского доступа или отдельное программно-аппаратное средство.

Типичная конфигурация аппаратных средств УД на сетевом центральном и

районном узлах изображена на рис. 1.10. [4].

На ЦУ и РТУ рядом с УД к транспортной IP-сети целесообразно разместить

узлы доступа к прикладным службам сети Internet, типичная конфигурация

которых также показана на рис. 1.10.

Типичная конфигурация аппаратных средств УД к IP-сети на ЦУ практически

не отличается от конфигурации УД на РТУ, но существует существенная

разница с точки зрения функциональности и производительности уста-

новленного оборудования на этих УД.

Типичная конфигурация УД к IP-сети, размещенных на РУ, не преду-

сматривает использования магистральных IP-маршрутизаторов и межсетевых

шлюзов. IP-маршрутизатор абонентского доступа УД на РУ имеет IP-каналы,

построенные на основе цифровых потоков Е1, к определенному (как правило,

ближайшему) УД уровня РТУ или ЦУ. Кроме того, на РУ из экономических

соображений не предусматривается создание УД к прикладным службам сети

Internet. Пользователи, которые подключились к УД на РУ получают услуги

прикладных служб Internet в режиме удаленного доступа к ресурсам РТУ или

ЦУ.

Учитывая относительно большую численность периферийных узлов (ПУ)

авиапредприятий и их значительную рассредоточение по территории Украины, с

целью минимизации расходов на создание и содержание УД к IP-сети на ПУ

оборудование этих узлов следует пытаться сделать в минимальной

конфигурации. В частности, типичная конфигурация УД к IP-сети на ПУ должна

состоять лишь из оборудования, которое позволяет обмениваться IP-трафиком

между пользователями этого узла и оборудованием самого узла через

имеющиеся каналы связи (это, прежде всего, пулы модемов разных типов,

аналоговые, цифровые, через выделенные каналы и т.п.), а также из

оборудования, позволяющего мультиплексировать/демультиплексировать и

(или) концентрировать полученный трафик и дальше транспортировать этот