Использование высоких технологий криминальной средой. Борьба с преступлениями в сфере компьютерной информации

Использование высоких технологий криминальной средой. Борьба с преступлениями в сфере компьютерной информации

Особенности информационных технологий теория передачи (приема) информации Голдман С. Теория информации. Пер. с англ. - М., 1957. объясняет наличием двух основных свойств информации:

- любая информация может быть передана от одного объекта (источника) другому (приемнику) в виде, например, сообщения;

- любое сообщение может быть измерено в виде объема переданной информации.

С учетом теории познания, утверждающей, что человек является «приемником», способным «познавать и изменять мир», то есть является субъектом Малая советская энциклопедия. - М.: Знание, 1960., соответственно качество и полнота воспринимаемой информации имеют достаточно субъективные характеристики, в отличие от количества, которое может выражаться вполне определенно: бит, слово, символ, число импульсов и т.п.

Таким образом, основная задача информационных технологий - обеспечение оптимального взаимодействия субъекта с объектами информатизации для получения желаемых результатов. Особую актуальность эта задача имеет сегодня, когда во всем мире затраты на используемую в информационной сфере технику растут (при снижение цен на компьютеры), а эффективность использования ее возможностей остается на низком уровне.

Объясняется это отчасти низкой компетентностью субъектов производственных отношений, халатностью при выполнении технологических операций, отсутствием или деформацией систем моральной и/или материальной ответственности, изъянами в организации правовых и организационных мер защиты производства. При этом устранению перечисленных (объективных) причин совершения преступлений мешает неполное или искаженное представление или описание сути явлений и процессов, сопутствующих обработке информации с помощью технических средств.

Контрольные вопросы

1. Что такое «технология»?

2. Как соотносятся понятия «техника» и «технология»?

3. Как определяются понятия «информационные технологии» и «высокие технологии»?

4. Охарактеризуйте основные подходы к определению понятия «информация».

5. Что такое «компьютерная информация»?

6. По каким признакам классифицируется информация?

7. Каковы основные свойства и признаки информации?

8. Дайте определение понятиям: «формализованные данные», «база данных», «техническое средство обработки информации», «информационная система».

ГЛАВА 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

2.1. Основные понятия и определения

Система терминов является азбукой любой науки. Поэтому изучение науки об управлении целесообразно начать с рассмотрения основных понятий.

Основное назначение технических систем обработки инфрмации - «получение одних информационных объектов из других информационных объектов путем выполнения некоторых алгоритмов. Информационными объектами называются предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств» Толковый словарь по вычислительным системам /Под ред. В. Иллингуотера и др. - М.: Машиностроение, 1990..

Обмен информацией происходит в форме сообщений (от источника к ее приемнику) посредством установления канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением Бордовский Г.А. Информатика в понятиях и терминах. - М.: Просвещение, 1991..

Сообщением называется информация, воплощенная и зафиксированная в некоторой материальной форме. Сообщения могут быть непрерывными (аналоговыми) и дискретными (цифровыми).

Аналоговое сообщение представляется некоторой физической величиной (электрическим напряжением, током и др.), изменения которой во времени отображают протекание рассматриваемого процесса, например, изменения температуры.

Дискретные сообщения состоят из фиксированного набора элементов, из которых в некоторые моменты времени формируются различные последовательности. Важным является не физическая природа элементов, а то обстоятельство, что набор элементов конечен и поэтому любое дискретное сообщение конечной длины передает конечное число значений некоторой величины.

Элементы, из которых состоит дискретное сообщение, называют буквами или символами. Набор этих букв образует алфавит. Здесь под буквами в отличие от обычного представления понимаются любые знаки (обычные буквы, цифры, знаки препинания, математические и прочие знаки), используемые для представления дискретных сообщений Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. - М.: Энергоатомиздат, 1985..

Процесс совершенствования производства, характеризующийся, прежде всего, уменьшением потока информации, поступающей от человека к объекту управления получил название автоматизации производства Тюкин В.Н. Теория управления: Конспект лекций. Часть 1. - Вологда: ВоГТУ, 2000..

Под производством следует понимать создание не только материальных ценностей, но и духовных - образование и наука; денежных средств - банковская деятельность и торговля; здоровья - медицина и т.д., то есть производство включает в себя любую деятельность человека, связанную с производством продуктов и услуг.

Таким образом, в технических системах обработки информация является одновременно и исходным «сырьем», и конечным «продуктом» функционирования. Преобразования информации, происходящие в них, полностью зависят от полноты и качества исходных данных, а конечный результат определяет степень реализации и результативность применения технических средств.

Каждое из перечисленных условий в том или ином виде технических систем обработки информации (ТСОИ) накладывает ограничения на реально доступную информацию и, следовательно, изменяет информационную среду, в которой реализуются в общем случае четыре основных процесса (процедуры): прием, передача, хранение и обработка информации. Реализация всех этих процедур, как правило, сопровождается преобразованием физического носителя информации и формы ее представления.

В настоящее время высокий уровень развития электронной техники определяет в качестве основного (наиболее распространенного) вида связей между компонентами ТСОИ электрические цепи. Поэтому в большинстве из них физическую структуру разнообразных информационных процессов (ИП) преобразуют в соответствующие изменения параметров электрического тока. В частности, преобразование оптического сигнала в электрический и наоборот выполняют при помощи различных оптоэлектронных устройств.

Сигнал - это процесс изменения во времени некоторого физического параметра s(t) какого-либо объекта, служащий для отображения, регистрации и передачи сообщения.

Таким образом, информация, воплощенная и зафиксированная в некоторой материальной форме, называется сообщением, а физическое средство передачи сообщения - сигналом.

В современных ТСОИ в качестве физических носителей информации используются электрические сигналы двух видов - непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые). Причем зачастую при обработке информации осуществляются множественные преобразования сигналов из одного вида в другой, в частности, при изменении носителя информации или вида обрабатываемой информации. Процедура смены вида сигнала (перекодировки) должна обязательно учитывать выполнение внутрисистемных правил, обеспечивающих однозначное соответствие между входной и выходной функцией. В случае непрерывного входного сигнала чаще всего первой процедурой изменения типа сигнала является его дискретизация Мамлеев Р.Р. Обеспечение защиты информации при использовании технических систем обработки: Учебное пособие. - Уфа: УЮИ МВД РФ, 2003..

Преобразование непрерывных сообщений в цифровые получило название аналогово-цифровое преобразование (АЦП), справедливо и обратное преобразование ЦАП. Таким образом, любое сообщение может быть представлено в цифровой форме. В общем случае процесс преобразования информации в форму, отличной от исходной, называется кодированием (формализацией информации). При формализации устраняется избыточность информации, которая имела бы место при использовании естественных языков Мальков В.И., Мартынов Ю.М. Информация и связь в системах управления. - М.: Московский рабочий, 1973.. Особенно наглядно функции формализации проявляются в процессе взаимодействия человека с техническими средствами коммуникации.

Так, например, обратив внимание на особенности процессов обмена информацией между человеком и различными компонентами системы телефонной связи, реализующих информационный процесс передачи речевого сообщения, видно, что компоненты информационной системы (1-8) связаны между собой кодерами сообщения (10, 12, 14), формализующими различные формы информации (9, 11, 13, 15) в соответствии с особенностями различных каналов связи (2-3-4, 4-5-6, 6-7-8) (см. рис. 1).

Рис. 1. Пример организации информационной системы передачи речи

На примере телефонного канала связи просто обосновать еще несколько терминов, зачастую воспринимаемых как синонимы - линия и канал связи.

Линия (тракт) связи - совокупность технических средств, которые используются для обеспечения распространения сигналов в нужном направлении. Как правило, в линию связи, кроме среды распространения, входят сигналообразующие устройства, коммутационные элементы, усилители и переходники, а также системы защиты линий от влияния помех распространению сигнала.

Канал связи - совокупность линий связи, приемного и передающего оборудования, предназначенных для обмена информационными сообщениями.

Правила, нормы и стандарты взаимодействия различных компонентов информационной системы объединены понятием интерфейс.

Интерфейсом называется совокупность технических средств и правил взаимодействия, обеспечивающих информационное взаимодействие между компонентами информационной системы. Правила обмена, характерные для организации отдельного интерфейса связи, носят название «протокола» связи.

Процессы преобразования исходных данных по заданному алгоритму (последовательности арифметических и логических операций, которые надо произвести над исходными данными и промежуточными результатами для получения требуемого результата) можно автоматизировать, если иметь программу действий, где и какие следует произвести операции, в каком порядке и над какими словами.

Описание алгоритма, предназначенного для управления процессом обработки формализованных данных, называется программой. Для организации полного цикла программной обработки данных в состав цифровой вычислительной системы входят следующие основные устройства Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. - М.: Энергоатомиздат, 1985.: арифметическо-логическое устройство, память, устройство управления, устройства ввода данных в машину и вывода из нее результатов расчета. Такая организация вычислительного устройства получила название ЭВМ.

С начала 1990-х годов термин ЭВМ вытеснил термин «компьютер», который в свое время (в 1960-х годах) заменил понятие «цифровая вычислительная машина» (ЦВМ). Все эти три термина в русском языке считаются равнозначными. Слово «компьютер» является транскрипцией английского слова computer, что означает вычислитель.

Компьютер Английское понятие «computer» гораздо шире, чем понятие «компьютер» в русском языке. В английском языке компьютером называют любое устройство, способное производить математические расчеты, вплоть до логарифмической линейки. В связи с чем для обозначения того, что мы понимаем под словом компьютер, в англо-говорящих странах употребляют «personal computer». представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами Computing & Multimedia. Словарь. - М.: Внешсигма, 1996..

Основным формальным отличием компьютера от классического термина ЭВМ является наличие объединенного компонента процессора, состоящего из арифметическо-логического устройства (АЛУ) и устройства управления (УУ).

Та часть процессора, которая выполняет команды, называется АЛУ, а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется УУ. Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

В составе современных процессоров имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти (встроенная кэш-память), называемых регистрами. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, «вырезать» отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.

Основными функциями процессора являются обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций и программное управление работой устройств компьютера.

Программа, фактически управляющая процессором - это последовательность двоичных чисел (единиц и нулей). Такой тип программ иногда называют машинным (объектным) кодом, что отличает его от программ, записанных программистом на языке высокого уровня (исходными кодами). Поэтому для преобразования исходных кодов в машинные требуются специальные программы - трансляторы Фолкберри Л.М. Справочное пособие по ремонту электрических и электронных схем. - М.: Энергоатомиздат, 1989..

Транслятор (англ. translator - переводчик) - это программа-переводчик. Она преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня, в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются.

Компилятор (англ. compiler - составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется.

Интерпретатор (англ. interpreter - истолкователь, устный переводчик) каждый раз переводит и выполняет программу строка за строкой, поэтому откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.

В настоящее время все программы, работающие на компьютере, можно условно разделить на три категории:

1) прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователю работ;

2) системные программы, выполняющие базовые операции загрузки, преобразования и выгрузки машинных кодов в процессор, обеспечивающие такие функции как, например:

- управление ресурсами компьютера;

- передача управления прикладным задачам;

- создание копий используемой информации;

- проверка работоспособности устройств компьютера;

- выдача справочной информации о компьютере и др.;

3) инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.

Самая важная системная программа - это операционная система (ОС) - программа, определяющая систему команд, распределение ресурсов и формат данных, которые обеспечивают две основные задачи: взаимодействие пользователя с компьютером и управление имеющимися ресурсами (логическими и физическими).

Операционная система, как правило, содержит следующие основные компоненты:

- процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе;

- программы управления вводом/выводом (драйверы устройств);

- программы, управляющие файловой системой (способом и средствами для организации хранения файлов на материальном носителе).

Командный процессор операционной системы определяет способ выполнения анализа и исполнения команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы - драйверы. Драйверы стандартных (обязательных) устройств образуют в совокупности с минипрограммой тестирования наличия и исправности компонентов базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая заносится в постоянное ЗУ при изготовлении сборочной кросс-платформы (материнской платы) компьютера.

Файл (англ. file - папка) - это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, мультимедийную информацию и т.п..

Термин «мультимедиа» - собирательное понятие для различных компьютерных технологий, при которых используется несколько информационных сред, таких, как графика, текст, видео, фотография, движущиеся образы (анимация), звуковые эффекты, высококачественное звуковое сопровождение. В первом приближении его можно перевести как «многосредность» Кирмайер М. Мультимедиа. - СПб., 1994..

Прикладная программа - это программа, используемая для выполнения различных специализированных задач. Например: автоматизированные системы бухгалтерского учета, системы управления базами данных, программы - редакторы мультимедийной информации.

Инструментальные программы служат для создания и адаптации прикладных программ и операционных систем. В настоящее время существуют целые системы программирования, предназначенные для разработки новых программ на языках программирования. Такие системы обычно предоставляют пользователям интегрированные наборы средств, включающих: компилятор, интерпретатор, среду разработки, библиотеки стандартных программ и функций, отладочные программы, встроенный ассемблер и т.п.

Перечисленные подходы к технической и программной реализации обработки формализованной информации в силу универсальности нашли широкое применение в различных сферах производственной деятельности, однако существуют области, где специфические требования к характеристикам, габаритам, набору фиксированных алгоритмов делают применение универсальных конфигураций компьютера неэффективным. В таких случаях используют специализированные микропроцессоры и микро-ЭВМ, с задаваемыми при изготовлении (или сборке) связями, алгоритмами и выполняемыми задачами, получившими название микроконтроллеров. Обычно микроконтроллеры выполняют специфические задачи управления техническими устройствами, алгоритмического преобразования формализованных данных, контроля и коррекции состояния информационных ресурсов и т.п.

2.2 Особенности телекоммуникационных систем

Развитие технических средств обработки информации не только стирает грани различия в различных технологиях, связанных со сбором, обработкой, передачей и хранением информации. Рост вычислительных возможностей одновременно с повышением доступности компьютерных средств обработки вызывает их слияние не только со средствами связи и управления производством, но и практически со всеми сферами жизнедеятельности человека. Поэтому классификация информационных технологий может проводиться по назначению, степени интегрированности в производственные процессы, области применения, степени автоматизации процессов, пространственно-временным характеристикам, форме и содержанию информационных ресурсов. Тем не менее, при всех различиях, в той или иной степени в каждой из них (при выполнении требований производственной эффективности) присутствуют три основных составляющих: телекоммуникационная, информационно-технологическая и обеспечения информационной безопасности. Важно подчеркнуть, что перечисленные компоненты не только входят в обязательный состав прочих разновидностей «высоких технологий», но и сами являются их самостоятельными видами.

Телекоммуникационная составляющая включает в себя набор сетей связи и передачи данных, реализуемых на основе современных стандартов и технологий в области связи и передачи данных.

Средства связи являются самым критичным элементом любой системы управления, не случайно в каждом руководстве по организации связи присутствует фраза «потеря связи - есть потеря управления», что на языке товарного производства равнозначно потере прибыли, причем особенности «потерь» зависят от того, какую роль играет телекоммуникационная составляющая в производственных процессах, а также ее технические особенности и характеристики. Так, материалы аналитического обзора «Europe Towards 2000» Europe Towards 90. Banking. - Digital Equipment Corp., 1992. свидетельствуют, что в банковском секторе за последнее десятилетие развитие технологий, средств обработки и передачи информации помогли увеличить производительность и уменьшить стоимость банковских операций. Современные технологии позволяют практически моментально получать и использовать информацию о клиентах, продуктах и рисках, что, несомненно, оказывает влияние на конкурентоспособность банков. Однако пока очень немногие банки в полной мере используют эти возможности.

Средства телекоммуникаций, вместе с новыми информационными технологиями, становятся инструментом при разработке новых продуктов и механизмов их распространения, что расширяет сферу деятельности банков. Электронные платежи и средства расчета в точке продажи - примеры использования новых технологий, коренным образом меняющих банковскую индустрию.

Традиционный подход к классификации средств связи (СС) предполагает их деление по среде распространения и частотному диапазону сигналов связи, виду передаваемой информации, способу формирования сигналов и каналов связи и конфигурации сети. Как правило, совокупность перечисленных характеристик определяет состав, назначение, достоинства, недостатки и функциональное значение отдельных видов связи.

По среде распространения СС делятся на радио-, проводные и оптические.

В зависимости от вида передаваемых сигналов связи различают аналоговые и цифровые каналы связи.

В аналоговых каналах для формирования (кодирования) сигналов применяют амплитудную, частотную, фазовую и квадратурно-амплитудную модуляции.

В цифровых каналах для передачи данных используют импульсные сигналы, группированные в самосинхронизирующиеся коды, которыми производят модуляцию (кодо-импульсную) гармонических несущих колебаний.

По проводным линиям связи, в зависимости от назначения и типа приемопередающих устройств, организуются следующие каналы связи:

- каналы низкочастотной телефонной (аналоговой) связи;

- каналы телеграфной связи;

- каналы факсимильной связи;

- каналы передачи данных;

- комбинированные каналы (IP) телефонной связи.

При этом следует отметить, что в настоящее время такое деление представляется весьма условным, так как при коммутации (соединении) проводной линии абонента к обслуживающей ее автоматической телефонной станции (АТС) передаваемый сигнал между оконечными, узловыми и центральными АТС, как правило, поступает в общие пучки местных и междугородных соединительных линий одностороннего или двухстороннего действия Васильченко А.И., Денисьева О.М., Жарков М.А. и др. Система телефонной сигнализации по общему каналу (система ОКС). - М.: Связь, 1980.: по двухпроводным физическим линиям или по одному выделенному сигнальному каналу (ВСК) (в системах передачи с частотным /ЧРК/ или с временным уплотнением каналов /ВРК/) (см. рис. 2).

В результате рассмотренного или цифрового уплотнения каналов связи в соединительных трактах циркулируют только дискретные сигналы связи, а также линейные и управляющие сигналы, передаваемые в индуктивном коде.

Таким образом, вид сигнала отражает назначение и тип приемопередающих устройств только на протяжении «последней мили» Термин заимствован из зарубежной печати. Он касается двухпроводной линии между телефонным аппаратом (ТА) и устройствами аналого-цифровых преобразователей. Информация в последней «миле» передается в аналоговой форме.. Существование «последней мили», а при применении радиотелефонных удлинителей «зоны радиоканала» Область пространства, ограниченная дальностью установления связи для беспроводных телефонных аппаратов (между стационарным и переносным блоком), а также ячейка действия сотового телефона. предоставляет возможность несанкционированного подключения к линии абонента.

Линейные и управляющие сигналы управляют сервисными функциями АТС - аппаратурой повременного учета (АПУ), предназначенной для автоматического учета продолжительности исходящей связи каждого абонента.

Кроме того, сервисными функциями цифровых АТС могут управлять сигналы тонального набора, путем формирования комбинаций двухтоновых звуковых колебаний. Этот метод получил название двухтонального многочастотного набора (dual-tone multifrecuency dialing - DTMF), который применяется в сетях связи с цифровыми автоматическими телефонными станциями (АТС) или используется в качестве сигналов управления коммутацией вторичных сетей связи.

Принцип формирования тональных посылок заключается в одновременной выработке комбинаций из двух определенных частот, закрепленных за той или иной цифрой номера вызываемого абонента (или сигналом служебной управляющей информации) (см. табл. 1).

Рис. 2. Принципы разделения (уплотнения) каналов связи: а) схема частотного разделения каналов; б) схема временного разделения каналов

Таблица 1. Таблица выработки сигналов DTMF

Примером применения DTMF кода может служить домашнее (телефонное) банковское обслуживание, которое позволяет клиентам получить доступ к банковским и информационным услугам, не выходя из дома.

При этом виде обслуживания клиент связывается с банком по телефону и дает непосредственные распоряжения по своему счету. Распоряжения могут быть отданы как голосом специальному служащему банка или электронной системе, так и в электронной форме непосредственно банковскому компьютеру. Ввод данных для платежа при голосовой связи (идентификатор, номер счета, размер платежа) производится клиентом с клавиатуры телефона. Этот вид обслуживания пользуется популярностью среди мелких предпринимателей и частных клиентов.

Как уже упоминалось, аналоговые линии проводной связи позволяют передавать импульсные сигналы связи, в параметрах которых может быть заключена (закодирована) различная информация.

В зависимости от ее вида и назначения абонентских терминалов различают следующие виды проводной связи:

- телеграфную связь (где сигналы несут информацию о передаваемых символах алфавита);

- факсимильную связь (где сигналы несут информацию о пространственной и цветовой характеристике точечного (растрового) изображения);

- модемную связь (где сигналы предназначены для межмашинного (компьютерного) обмена в различных сетях передачи данных).

Телеграфная связь обеспечивает передачу и прием оперативной информации в документальном виде. В телеграфном способе передача и прием информации осуществляются с помощью специальных устройств печати, называемых телеграфными аппаратами. В этих аппаратах применяется международный телеграфный код. Сущность его состоит в том, что каждому знаку (букве, цифре, знаку препинания) соответствует определенная комбинация электрических сигналов. Переданная электрическая комбинация через приемные устройства приводит оба аппарата в действие, от чего на рулонах бумаги аппаратов отпечатывается переданный знак.

Факсимильная связь предназначена для обмена графической информацией между специальными абонентскими терминалами - телефаксами, когда требуется передача и прием полутоновых фиксированных изображений, очертаний и глубины оригинала документа.

Современный телефакс представляет собой электромеханическое устройство, состоящее из сканера, каналообразующей аппаратуры - модема (МОдулятор-ДЕМодулятор) и принтера. Сканер считывает изображение документа, оцифровывает его и передает информацию в модем. Модем преобразует цифровые сигналы в последовательность модулированных сигналов и обеспечивает их передачу на другой факсимильный аппарат через обычную телефонную линию.

Различают две разновидности средств факсимильной связи: автономные телефаксы, выполняющие строго определенные функции, и интегрированные системы на базе персональных компьютеров. Кроме удобства использования, данная технология позволяет пользователям автоматизировать получение и отправку факсимильных сообщений по нескольким направлениям, что значительно повышает эффективность использования телефонных линий связи.

Модемная связь реализует принцип организации цифрового канала в аналоговой проводной линии. Модемные технологии, как и любые технологии передачи сигналов, накрепко связаны с характеристикой среды, по которой сигналы передаются. Процесс кодирования и декодирования аналоговых сигналов происходит следующим образом.

Вначале аналоговый сигнал поступает на вход одного их каналов системы аналогово-цифрового преобразования (АЦП), где заменяется эквивалентной ему по информационному содержанию последовательностью дискретных сигналов - отсчетов. Далее каждый отсчет заменяется некоторым двоичным кодом, учитывающим знак и амплитуду отсчета. Такой процесс носит название импульсно-кодовой модуляции - ИКМ.

При приеме последовательность принимаемых двоичных импульсов подается на вход цифроаналогового преобразователя (ЦАП), в котором производится преобразование цифрового кода в аналоговый сигнал.

Следует отметить, что скорость передачи по аналоговым линиям связи от модема клиента к цифровому модему сервера отличается от скорости приема и составляет не более 33600 Бит/сек., так как в канале присутствует АЦП (со стороны клиента), который и мешает достичь предельного (для линии связи) максимума скорости передачи данных.

Радиоканалы передачи информации образуются в результате использования в качестве материальной среды передачи сообщений электромагнитные (ЭМ) колебания различных частот, в результате чего сигнал связи представляет собой радиоволну, в параметрах которой заключена передаваемая информация. На практике в качестве модулируемых параметров используют частоту, фазу, амплитуду и длительность передаваемого ЭМ колебания.

Напомним, что амплитуда - это максимальная величина отклонения колебательного процесса от среднего значения (состояния покоя), а частота F=1/Т - это количество совершаемых колебаний в секунду.

Фаза колебания ( ) - градусная мера (от 0 до 360), которая определяет мгновенное состояние в течение периода (Т) совершения колебания.

Длиной волны ? (м) считают расстояние, пройденное радиоволной за период совершения колебания несущей частоты.

Частота ЭМ колебаний определяет их основные свойства распространения, что послужило причиной разделения радиоволн на диапазоны, дополнительно этому в немалой степени послужила зависимость емкости системы связи от частоты колебаний несущей.

Чем выше рабочая частота, тем больше емкость (число каналов) системы связи, но тем меньше предельные расстояния, на которых возможна прямая передача между двумя пунктами без ретрансляторов.

Первая из причин порождает тенденцию к созданию радиолиний более высокочастотных диапазонов, вторая - к освоению околоземного пространства, с целью создания ретрансляторов, обслуживающих большие зоны (прямой видимости) распространения радиосигналов.

Линия радиосвязи, совместно с устройствами, предназначенными для передачи и приема высокочастотных сигналов связи, образует радиоканал.

Радиочастотный диапазон относится к государственным ресурсам и строго регламентирован Государственным комитетом по радиочастотам (ГКРЧ). Для примера ниже приведены частоты, выделенные для обеспечения работы различных организаций и систем связи Левин М., Библия хакера. Книга 2. - М.: Майор, 2003.:

25.16029.655 Мгц - гражданский (любительский) диапазон Си-Би;

38.75044.600, 254.000, 254.685, 380.000, 393.100 Министерство обороны РФ;

140145 Мгц - транковые сети связи;

149209, 450461 Мгц - МВД РФ;

149390 Мгц - радиоэлектронные средства правительственной связи, безопасности и обороны РФ;

148.050148.200 Мгц - пожарная охрана;

337343 Мгц - мобильные объекты; 368388 Мгц - ретрансляторы сотовой сети NMT-450;

430440 Мгц - транковые сети связи;

453457.5 МГц - мобильные объекты; 463-467.5 МГц - ретрансляторы транковой сети Алтай;

825845 МГц - мобильные объекты; 870890 МГц - ретрансляторы сотовой сети GSM;

824849 МГц - прием; 874899 МГц - передача сотовой сети CDMA;

890915 МГц - мобильные объекты; 935965 МГц - ретрансляторы сотовой сети GSM 950;

1626.51646.5 МГц - восходящий луч от терминальных станций;

15301545 МГц - нисходящий луч на терминальные станции спутниковая сеть Inmarsat;

1800 МГц - цифровая сеть микросотовой сети связи DECT;

18001900 МГц - цифровая сеть сотовой сети GSM 1800.

Каналообразующие устройства, предназначенные для организации радиосвязи, представляют собой передающие и принимающие блоки, выполняющие функции формирования, излучения и приема электромагнитных колебаний, в параметрах которых заключено передаваемое сообщение.

Радиопередатчик - это техническое устройство, предназначенное для преобразования передаваемых сообщений в сигналы радиосвязи и излучения их в пространство.

Радиоприемник предназначен для приема радиосигналов, выделения заключенного в них информационного сообщения и выдачи его в требуемой для конкретного вида связи форме.

Для обеспечения односторонней радиосвязи в пункте, из которого ведется передача сигналов, размещают радиопередающее устройство, содержащее радиопередатчик и передающую антенну, а в пункте, в котором ведется прием сигналов - радиоприемное устройство, содержащее приемную антенну и радиоприемник.

Для двухстороннего обмена сигналами нужно иметь два комплекта оборудования. Двухсторонняя радиосвязь может быть симплексной или дуплексной. При симплексной радиосвязи передача и прием ведутся поочередно. Радиопередатчики в конечных пунктах в этом случае могут работать на одинаковой частоте, на эту же частоту настроены и радиоприемники. Радиопередатчик включается только на время передачи.

При дуплексной радиосвязи передача осуществляется одновременно с приемом. Для связи должны быть выделены две разные частоты для передачи в разных направлениях.

В ВЧ диапазонах такие виды радиосвязи обычно используются для передачи голосовых сообщений и организации региональной сети местной радиотелефонной связи, радиовещания.

В ОВЧ диапазонах радиосвязь используется для организации оперативного управления подразделениями силовых структур.

Система радиопередачи символов и отображения текстовой информации получила название пейджинговой системы (page - страница), соответственно, приемник в этой системе называется пейджер, а приемопередатчик - твейджер (two way page - двунаправленная страница).

Система многоканальной радиосвязи с коммутацией абонентов называется транковой системой (trunk - ствол). Отличием транковых радиостанций является включение в их состав блока адресации вызова, аналогичного вызывной системе проводной телефонии, а также диспетчерского пункта ретрансляции каналов связи.

Различают две основные разновидности организации коммутации абонентов:

- системы с незакрепленным каналом управления;

- системы с закрепленным каналом управления.

Транковые системы с незакрепленным каналом управления

К этому классу относятся системы, в которых на одних и тех же каналах происходит как передача служебной информации (кодов вызова, кодов радиостанций, телефонных номеров и т.д.), так и передача речевой информации. Типичным представителем данного класса транковых систем являются системы SmarTrunk II и LTR.

Основным элементом системы SmarTrunk II является многоканальная базовая станция, оснащенная ретрансляторами и транковыми контроллерами. Однако основное управление в системах SmarTrunk II осуществляют абонентские радиостанции, которые сканируют («просматривают») рабочие каналы, ищут свободный канал для связи или определяют, нет ли на одном из каналов вызывного сигнала для радиоабонента.

Системы LTR относятся к классу систем, использующих метод распределенного управления.

Преимущество распределенного метода управления состоит в том, что доступ к системе может быть выполнен по любому из свободных каналов. Каждый ретранслятор определяет, какой из каналов свободен и передает эту информацию в потоке данных одновременно с речевым сообщением. Это означает, что каждый ретранслятор поддерживает собственный поток данных и обслуживает все обращения к своим каналам. Конфликтные ситуации предотвращаются самими абонентами. Это обеспечивает полностью параллельную обработку всех вызовов.

Транковые системы с закрепленным каналом управления

К этому классу относятся транковые системы, в которых для передачи служебной информации используется отдельный канал связи.

Наиболее известным представителем систем с закрепленным каналом управления являются система MPT 1327. Она обеспечивает быстрое установление связи и целый ряд дополнительных удобств, таких как возможность передачи данных на борт мобильного объекта, построение многосотовых сетей связи, выявление и эффективное устранение нелегальных абонентов и т.д.

В исходном состоянии все абонентские радиостанции в пределах зоны действия данной базовой станции находятся на приеме на частоте управляющего канала. На этом канале система постоянно передает сообщения типа ALOHA - приглашение отвечать ей с уведомлением, сколько времени система ждет ответа абонентских станций.

Вызывающий абонент набирает на клавиатуре своей радиостанции номер нужного ему абонента и производит вызов. При этом его радиостанция посылает вызывную последовательность в ответ на очередную посылку ALOHA от базовой станции. Приняв вызов, база проверяет абонента по принципу «свой-чужой» и на том же управляющем канале вызывает второго абонента. Получив от него подтверждение о готовности к связи, база передает обеим радиостанциям команду на перестройку на один из свободных в этот момент «разговорных» каналов связи (каналов трафика).

Обе радиостанции автоматически перестраиваются на указанный канал и начинают переговоры. При нажатии любым из абонентов клавиши «отбой» происходит автоматический возврат радиостанций в ждущий режим на управляющем канале.

Сотовые системы связи. Сотовая связь (СС) отличается от традиционной радиосвязи тем, что в ней не предусматривается создание отдельных, требующих больших затрат энергии каналов связи между каждой парой абонентов. Вместо этого обслуживаемая территория делится на небольшие ячейки (соты) с соответствующим ретранслятором, таким образом, абоненты сети связываются не непосредственно с центральной, а только с ближайшим ретранслятором.

В настоящее время сотовые системы связи делятся на два вида: аналоговые и цифровые системы сотовой связи. В настоящее время наиболее востребованы системы сотовой телефонной связи цифровых стандартов, таких как GSM и CDMA.

Принцип работы сотовых систем радиосвязи основан на взаимодействии мобильных станций с фиксированной ретрансляционной сетью, объединенной с центром коммутации скоростными линиями связи. Для реализации этого принципа в состав сетей подвижной связи входят:

MSC - центр коммутации подвижной связи;

BTS - базовые станции;

MS - подвижные станции.

Центр коммутации подвижной связи (MSC) обеспечивает управление системой подвижной радиосвязи и является интерфейсом между подвижной станцией и фиксированной телефонной сетью. На рисунке 3 приведена структурная схема типовой сети сотовой связи аналогового стандарта NMT-450.

Каждый MSC обслуживает группу базовых станций. Совокупность BTS, обслуживаемых одним MSC, образует зону обслуживания (ТА).

Рис. 3. Схема работы подвижной системы радиосвязи

На каждой базовой станции один канал используется как канал вызова, он маркируется специальным сигналом опознавания. Один или несколько других каналов, когда они свободны, маркируются другим сигналом, показывающим, что канал свободен. Подвижные станции, находящиеся в зоне действия базовой станции, постоянно работают на прием на канале вызова, по нему каждый включенный сотовый телефон периодически напоминает ретранслятору о своем наличии даже тогда, когда Вы не разговариваете. Ретранслятор передает уровень принятого сигнала MS на MSC, где принимается решение - работать с ним дальше или передать на обслуживание соседней BS. Процесс передачи MS между различными BS получил название роуминг (roaming - бродяга англ.).

В цифровых системах сотовой связи процесс определения местоположения отличается. BS постоянно излучает длинный, неповторяющийся, цифровой сигнал-эталон. MS его постоянно принимает и периодически небольшой его кусочек переизлучает. BS сравнивает полученный сигнал с эталоном, вычисляет временную задержку и по ней определяет «дальность» нахождения MS, которую передает на MSC Громаков Ю.А. Сотовые системы подвижной радиосвязи. Технологии электронных коммуникаций. - М.: Эко-Трендз, 1994..

Наиболее распространенный в России стандарт сотовой связи - GSM, помимо процедур установления местоположения, адресации вызова, и ретрансляции каналов связи, выполняет процедуры идентификации абонента и индивидуального шифрования трафика сеанса связи. Для реализации этих функций любое абонентское приемопередающее устройство (сотовый телефон) снабжено микропроцессорным комплектом, которым осуществляется выполнение трех алгоритмов (А3, А8, А5):

А3 - алгоритм аутентификации, защищающий SIM-карту абонента от клонирования;

А8 - алгоритм генерации криптоключа;

A5 - собственно алгоритм шифрования оцифрованной речи для обеспечения конфиденциальности переговоров Существуют две разновидности алгоритма: A5/1 - «сильная» версия шифра и A5/2 - ослабленная..

Ключи алгоритмов A3 и A8 записаны в смарт-картах абонентов, ключ алгоритмов A5 записан в самом ASIC-чипе телефона.

Базовые станции также снабжены ASIC-чипом с A5 и «центром аутентификации», использующим алгоритмы A3A8 для идентификации мобильного абонента и генерации сеансового ключа.

Индивидуальный модуль подлинности абонента (SIM) содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki), алгоритм аутентификации (A3).

С помощью записанной в SIM информации в результате взаимного обмена данными между микропроцессором сотового терминала (абонентского аппарата) и оборудованием базовой станции осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.

Процедура проверки сетью подлинности абонента реализуется следующим образом. Сеть передает случайный номер (RAND) на абонентский терминал. На ней с помощью Ki и алгоритма аутентификации A3 определяется значение отклика (SRES), т.е.

SRES = Ki - [RAND].

Абонентский терминал посылает вычисленное значение SRES в сеть, которая сверяет значение принятого SRES со значением SRES, вычисленным сетью. Если оба значения совпадают, подвижная станция приступает к передаче сообщений. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции показывает, что опознавание не состоялось.

Для подтверждения подлинности международного идентификационного номера оборудования сотового телефона (IМЕI) в состав базовой станции входит регистр идентификации оборудования (EIR) - (централизованная база данных). Эта база данных ведется исключительно по оборудованию подвижных станций и состоит из списков номеров IМЕI, организованных следующим образом:

БЕЛЫЙ СПИСОК - содержит номера IМЕI, о которых есть сведения, что они закреплены за санкционированными подвижными станциями.

ЧЕРНЫЙ СПИСОК - содержит номера IМЕI подвижных станций, которые украдены или которым отказано в обслуживании по другой причине.

СЕРЫЙ СПИСОК - содержит номера IМЕI подвижных станций, у которых существуют проблемы, выявленные по данным программного обеспечения, что не является основанием для внесения в «черный список».

Кроме процедур идентификации, проверки и предоставления доступа к сети контроллер базовой станции управляет распределением радиоканалов и сменой частот, контролирует соединения и их очередность, модуляцию и демодуляцию сигналов, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи для речи, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова Громаков Ю.А. Организация физических и логических каналов в стандарте GSM //Электросвязь, 1993. № 10..

Стоит отметить, что для абонентов в стандарте GSM предусмотрено пять классов терминалов связи: от модели 1-го класса с выходной мощностью 20 Вт, устанавливаемой на транспортном средстве, до портативной модели 5-го класса, максимальной мощностью 0,8 Вт Громаков Ю.А. Сотовые системы подвижной радиосвязи. - М.: Эко-Трендз, 1994..

Стремительное развитие технологий связи породило возникновение большого количества видов связи, сервисных функций и специальных терминов, для уточнения которых целесообразно привести краткие пояснения.

2,5G (2,5 Generation) - технологии переходного периода, основанные на использовании усовершенствованных средств 2-го поколения, но способные обеспечивать услуги 3-го поколения.

3G (3 Generation) - 3-е поколение. Новое поколение систем мобильной связи, разрабатываемое в рамках программы IMT-2000. Сети радиодоступа этого поколения будут обеспечивать обмен информацией со скоростью до 144 кбит/с для абонентов с высокой мобильностью (скорость движения до 120 км/ч), 384 кбит/с для абонентов с низкой мобильностью (скорость до 3 км/ч) и 2,048 Мбит/с.

AMPS (Advanced Mobile Phone System) - усовершенствованная система мобильной связи. Аналоговая система, основанная на FDMA и работающая в частоте 800 МГц. Ширина канала 30 кГц.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8