ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Тема: "Анализ систем безопасности, использующих

ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ
1.1 ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ КАНАЛОВ СВЯЗИ
1.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕСПРОВОДНЫХ КАНАЛОВ В СИСТЕМАХ ОХРАНЫ
1.3 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ GSM КАНАЛЫ
2. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ GSM КАНАЛЫ
2.1 ПОСТРОЕНИЯ GSM КАНАЛА
2.2 ПРИНЦИП ШИФРОВАНИЯ GSM КАНАЛА
2.3 ФУНКЦИИ GSM КАНАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СИСТЕМАМИ БЕЗОПАСНОСТИ
3. АНАЛИЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ GSM КАНАЛЫ
3.1 АНАЛИЗ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ И ПОМЕХОЗАЩИЩЁННОСТИ GSM КАНАЛА
3.2 ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ GSM КАНАЛА
3.3 АНАЛИЗ МОДЕЛИ GSM КАНАЛА ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ТРЕБУЕМОЙ ЗОНЫ ПОКРЫТИЯ
3.4 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИ ...

ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ
1.1 ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ КАНАЛОВ СВЯЗИ
1.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕСПРОВОДНЫХ КАНАЛОВ В СИСТЕМАХ ОХРАНЫ
1.3 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ GSM КАНАЛЫ
2. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ GSM КАНАЛЫ
2.1 ПОСТРОЕНИЯ GSM КАНАЛА
2.2 ПРИНЦИП ШИФРОВАНИЯ GSM КАНАЛА
2.3 ФУНКЦИИ GSM КАНАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СИСТЕМАМИ БЕЗОПАСНОСТИ
3. АНАЛИЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ GSM КАНАЛЫ
3.1 АНАЛИЗ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ И ПОМЕХОЗАЩИЩЁННОСТИ GSM КАНАЛА
3.2 ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ GSM КАНАЛА
3.3 АНАЛИЗ МОДЕЛИ GSM КАНАЛА ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ТРЕБУЕМОЙ ЗОНЫ ПОКРЫТИЯ
3.4 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ GSM КАНАЛЫ
4. ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ GSM КАНАЛЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

В дипломной работе проводится сравнение различных беспроводных технологий, детально рассмотрен принцип построения GSM-канала в системах охраны, GSM сравнивается с другими беспроводными технологиями.
Проведен обзор нескольких основных беспроводных систем охраны, на их примере был проведен анализ его использования в различных системах охраны. Проведен анализ функционирования систем безопасности, использующих GSM каналы, рассмотрены принцип шифрования, помехоустойчивость и помехозащищенность в GSM-канале.
Сформулированы несколько основных принципов и рекомендаций по использованию GSM-канала в системах охраны. Обозначены основные пути развития сетей GSM.
Представлен один из возможных вариантов расчета зоны покрытия отдельно взятой базовой станции.

). ПЦН "Орлан" обеспечивает прием сообщений от внешних устройств со звуковым и визуальным сопровождением, расшифровкой и обработкой, слежение и мгновенное изменение состояния объекта на ПЦН при приходе очередного сообщения. Предусмотрено до пяти функций удаленного управления объектовыми приборами операторами пульта, а также хранение и отображение информации в текстовом и графическом виде.ПЦН ведет архивы принятых сообщений, поиск в архиве по различным критериям, печать и экспорт базы данных, архива событий. Имеется возможность разбивки объекта на группы и отслеживания информации отдельно по каждой группе, возможность задания расписания работы для каждой из групп. Резервное копирование и архивирование базы данных происходит автоматически. Дублирование. Все события с объекта дублируются на мобильный телефон хозяина в виде SMS (до 3 телефонов), на удаленный пульт "Феникс-мини" в виде SMS (до 3 пультов), а также по каналу GPRS. Имеется возможность перевода объекта, группы или отдельного шлейфа в режим постоянного или временного стенда. Проводятся анализ и построение графиков и отчетов о работе пульта за месяц. Информативность (виды извещений) - 256. Размер буфера памяти принятых событий - 32. Время готовности ПЦН к работе - не более 40 секунд. Время одного сеанса связи в голосовом режиме - не более 4 секунд. Время одного сеанса связи в в режиме GPRS - не более 1 секунды.Централизованная база данных в формате Microsoft SQL Server 2000 с клиент-серверной архитектурой ПО, распределенный доступ к БД с различных ПК в сети. Протоколирование времени прибытия группы реагирования на объект. Индивидуальный интервал тестирования для каждого охранного прибора (от 15 мин). Регистрация операторов ПЦН.Рассмотрим СПИ Андромеда.СПИ Андромеда имеет пять каналов передачи информации: радио, телефонной линии, GSM (GPRS, SMS, Voice), LAN/WAN, возможность подключения до 8000 объектов, отображать на карте города объекты и группы быстрого реагирования в реальном времени. Множество полезных функций упрощают и автоматизируют работу операторов. Для работы по GSM-каналу применяется комплект объектовых устройств системы "Андромеда Hunter-Pro 96". Этот объектовый прибор имеет расширение до 96 зон и с возможностью передачи сигнала по всем каналам связи. Модуль сотовой связи GSM-200 обеспечивает передачу сообщений от контрольной панели на центральную станцию в голосовом канале и канале GPRS стандарта GSM.В СПИ Андромеда решено взаимодействие с пультами производства компании "Альтоника" (системы LONTA®-202 и "Риф-Стринг"-200), а так же с пультами, имеющими на выходе открытые стандартные протоколы "Sur-Gard" (собственно пульты "Sur-Gard", пульт "Контакт-GSM", производства ООО "Ритм") и "Ademco 685" (например, LARS).Для использования остальных современных каналов связи (Ethernet, GPRS) также вполне достаточно доработки используемого на ПЦН программного обеспечения.В СПИ Андромеда также интегрирована система Стрелец при помощи преобразователя "СТЭЛС". Это самостоятельный прибор, обеспечивающий подключение до 16 РРОП, которые собирают информацию от датчиков и передают ее в центр мониторинга. Поскольку каждый РРОП может обслуживать до 32-х датчиков, получаем систему, которая позволяет передавать сообщения с объекта, оборудованного 512 различными беспроводными устройствами, входящими в состав системы Стрелец.Станция мониторинга STAM-2 (Satel, Польша).Станция мониторинга STAM-2 польской компании Satel состоит из программного обеспечения, основной платы для приема сообщений от ПКП и защитного аппаратного USB-ключа. При этом основную плату можно установить в любой свободный PCI-слот ПК, а c автономным источником питания возможна работа станции и без компьютера. Программа мониторинга существенно облегчает работу оператора системы ОПС, автоматически выбирая события, требующие его вмешательства, предоставляя список инструкций в каждой конкретной ситуации и напоминая о невыполненных задачах. STAM-2 может обслуживать более 50 000 абонентов, выводить на печать отчеты о действиях операторов системы ОПС, отчеты о системных событиях и автоматически отслеживать несанкционированное изменение системных файлов.ПЦН STAM-2 поддерживает следующие способы обмена данными с ПКП: прием сигналов по телефонной линии, по IP-каналу, по сети GSM в виде SMS-сообщений и по радиоканалу при наличии радиостанции стандарта VISONIC. При этом подбор плат, устанавливаемых на ПК, зависит от выбранных способов передачи данных. В рамках одной станции мониторинга STAM-2 может работать до 16 соединенных между собой плат, что позволяет регулировать количество доступных телефонных линий и IP-адресов.Система имеет модульный принцип построения. Один модуль "АРМ оператора ПЦН" позволяет подключить до 540 объектов. Можно организовать работу нескольких "АРМ оператора ПЦН". В качестве коммуникатора используются универсальный коммуникатор (GSM+ГТС) и IP-коммуникатор (IP-модем). По каналу GSM информация передается в цифровом формате DATA.SMS-уведомление владельца объекта о доставке извещения на ПЦН и на сотовый телефон владельца. Альтернативный канал передачи извещений размыканием контактов реле ПЦН.ПЦН представляет собой автоматизированное рабочее место на основе персонального компьютера с подключенными к нему концентраторами и установленным программным обеспечением интегрированной системы безопасности "Лавина".Позволяет решать комплекс задач по мониторингу системы, подготовке и ведению базы данных по объектам, программированию ключей переноса данных для объектовых приборов.Возможно выполнение адаптивного конфигурирования и настройка системы, программирование объектовых приборов, получение различной справочной и отчетной информации.Программное обеспечение состоит из нескольких модулей, которые обеспечивают прием и декодирование информации, отображение состояния всех объектов, подключенных к системе, выдачу тревожных извещений, фиксацию действий операторов при поступлении тревожных сообщений, детальное представление каждого объекта; отображение журнала событий, контроль работоспособности модулей связи с концентратором.Соответствующие модули ПО решают задачи по подготовке и ведению базы данных по объектам, программированию ключей переноса данных для объектовых приборов, обеспечивают формирование отчетов по объектам и системе в целом.Программируемая беспроводная сигнализация ABAX.Система ABAX включает в себя беспроводные контроллеры, охранные датчики, оповещатели и другие устройства ОПС фирмы Satel, на базе которых строится система беспроводной сигнализация офиса, магазина или квартиры. Эта система позволяет расширить беспроводными устройствами любую проводную ОПС. Важной особенностью ABAX является наличие двусторонней радиосвязи между контроллером и устройством с шифрованием данных, что обеспечивает высокую степень защиты системы ОПС от взлома и саботажа.ABAX моментально реагирует на тревожные события и передает тревогу на ПКП системы. При этом она обеспечивает работу системы сигнализации в энергосберегающем режиме и позволяет дистанционно конфигурировать беспроводные устройства при помощи русифицированного ПО. Работает ABAX в полосе частот 868,0…868,6 Гц с модуляцией FSK.В качестве базового устройства сигнализации ABAX используется контроллер ACU-100 фирмы Satel, который может обслуживать одновременно до 48 охранных устройств, и работает совместно с любыми приемно-контрольными приборами (ПКП). ABAX организует двустороннюю связь между беспроводными устройствами, поэтому прием сообщений от датчиков сигнализации всегда подтверждается. В то же время ACU-100 проводит в режиме on-line опрос беспроводных датчиков сигнализации, определяя присутствие в системе каждого устройства.Система мониторинга подвижных объектов "Алмаз".Предназначена для защиты и мониторинга мобильных, а так же стационарных объектов с использованием технологии ГЛОНАСС/GPS/GSM. Отличительная особенность системы - наличие второго (резервного) канала связи, который организовывается на базе УКВ-связи или спутникового телефона.Система мониторинга подвижных объектов "Алмаз" служит для организации централизованной охраны и мониторинга подвижных (стационарных) объектов на базе технологий GPS/GSM, а также повышения оперативности управления группами задержания подразделений вневедомственной охраны.В соответствии с назначением в числе основных функций системы:слежение за местоположением контролируемых подвижных объектов с использованием электронной карты местности;контроль, диспетчеризация и охрана автотранспорта и других подвижных объектов;контроль состояния датчиков объекта, подключенных к терминальным устройствам, и ситуаций на объектах;фиксация внештатных ситуаций на контролируемых объектах;управление исполнительными устройствами объектов при возникновении нештатных ситуаций;документирование и архивирование информации, поступающей от объектов контроля и диспетчерского центра;организация надежных каналов связи между диспетчерским центром и объектами контроля.Принцип действия системы основан на комплексном использовании каналов системы сотовой связи стандарта GSM 900/DCS 1800 или радиоканалов УКВ в качестве средств обмена информацией между абонентами системы и диспетчерским центром (ДЦ), а также глобальной системы позиционирования GPS для получения информации (определения координат) о текущем местоположении подвижных абонентов системы. Информация от удаленных терминалов поступает в ДЦ для отображения, накопления и последующей обработки по каналам связи стандарта GSM 900/DCS 1 800 (с применением услуг SMS или GPRS) и УКВ радиоканалам.Система "Алмаз" представляет собой совокупность сети терминальных устройств (ТУС), расположенных на подвижных и стационарных объектах, и диспетчерского центра мониторинга.В состав терминальных устройств, устанавливаемых на борту автотранспортных средств ("Топаз-201"), входит приемник сигналов глобальной сети позиционирования. Используемая в системе "Алмаз" технология обработки и передачи сигналов позиционирования подвижных объектов позволяет из единого диспетчерского центра осуществлять мониторинг и управление объектами, отображать их местоположение на карте местности с точностью до 5 м.Система "Алмаз" обеспечивает решение следующих задач:контроль технологических параметров мобильных (стационарных) объектов и управление исполнительными устройствами этих объектов;управление парком транспортных средств;охрану, управление и контроль сетей торговых автоматов или банкоматов;охрану объектов (жилых или служебных помещений, газопроводов, объектов энергосетей, автотранспорта и перевозимых грузов).2. Построение систем безопасности, использующих gsm каналы2.1 Построения gsm каналаСтандарт GSM был разработан Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) и признан наиболее надежным и массовым по использованию в средствах телекоммуникации и связи. По очень приблизительным подсчетам, число абонентов данного вида связи в Евразии составляет 100 млн.Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемой, на которой MSC (Mobile Switching Centre) - центр коммутации подвижной связи; BSS (Base Station System) - оборудование базовой станции (БС); ОМС (Operations and Maintenance Centre) - центр управления и обслуживания; MS (Mobile Stations) - подвижные станции (МС).Рис.3. Функциональное построение и интерфейсы стандарта GSMФункциональное сопряжение элементов системы осуществляется рядом интерфейсов. Все сетевые функциональные компоненты в стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МСЭ-Т (ранее МККТТ) SS N 7 (CCITT SS. N 7)).Центр коммутации подвижной связи обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается в процессе работы МС. MSC аналогичен коммутационной станции ISDN и представляет собой интерфейс между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и т.д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. Кроме выполнения функций обычной коммутационной станции ISDN, на MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относятся "эстафетная передача", в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях.Каждый MSC обеспечивает обслуживание подвижных абонентов, расположенных в пределах определенной географической зоны (например, Москва и область). MSC управляет процедурами установления вызова и маршрутизации. Для телефонной сети общего пользования (PSTN) MSC обеспечивает функции сигнализации по протоколу SS N 7, передачи вызова или другие виды интерфейсов в соответствии с требованиями конкретного проекта. MSC формирует данные, необходимые для выписки счетов за предоставленные сетью услуги связи, накапливает данные по состоявшимся разговорам и передает их в центр расчетов (биллинг-центр). MSC составляет также статистические данные, необходимые для контроля работы и оптимизации сети. MSC поддерживает также процедуры безопасности, применяемые для управления доступами к радиоканалам.Практически HLR представляет собой справочную базу данных о постоянно прописанных в сети абонентах. В ней содержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, специальная информация о маршрутизации. Ведется регистрация данных о роуминге (блуждании) абонента, включая данные о временном идентификационном номере подвижного абонента (TMSI) и соответствующем VLR. К данным, содержащимся в HLR, имеют дистанционный доступ все MSC и VLR сети и, если в сети имеются несколько HLR, в базе данных содержится только одна запись об абоненте, поэтому каждый HLR представляет собой определенную часть общей базы данных сети об абонентах. Доступ к базе данных об абонентах осуществляется по номеру IMSI или MSISDN (номеру подвижного абонента в сети ISDN). К базе данных могут получить доступ MSC или VLR, относящиеся к другим сетям, в рамках обеспечения межсетевого роуминга абонентов.VLR содержит такие же данные, как и HLR, однако эти данные содержатся в VLR только до тех пор, пока абонент находится в зоне, контролируемой VLR. В сети подвижной связи GSM соты группируются в географические зоны (LA), которым присваивается свой идентификационный номер (LAC). Каждый VLR содержит данные об абонентах нескольких LA. Когда подвижный абонент перемещается из одной LA в другую, данные о его местоположении автоматически обновляются в VLR. Если старая и новая LA находятся под управлением различных VLR, то данные на старом VLR стираются после их копирования в новый VLR. Текущий адрес VLR абонента, содержащийся в HLR, также обновляется.EIR - регистр идентификации оборудования, содержит централизованную базу данных для подтверждения подлинности международного идентификационного номера оборудования подвижной станции (IМЕI). Эта база данных относится исключительно к оборудованию подвижной станции. База данных EIR 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". К базе данных EIR получают дистанционный доступ MSC данной сети, а также MSC других подвижных сетей.ОМС - центр эксплуатации и технического обслуживания, является центральным элементом сети GSM, который обеспечивает контроль и управление другими компонентами сети и контроль качества ее работы. ОМС соединяется с другими компонентами сети GSM по каналам пакетной передачи протокола Х.25. ОМС обеспечивает функции обработки аварийных сигналов, предназначенных для оповещения обслуживающего персонала, и регистрирует сведения об аварийных ситуациях в других компонентах сети. В зависимости от характера неисправности ОМС позволяет обеспечить ее устранение автоматически или при активном вмешательстве персонала. ОМС может обеспечить проверку состояния оборудования сети и прохождения вызова подвижной станции. ОМС позволяет производить управление нагрузкой в сети. Функция эффективного управления включает сбор статистических данных о нагрузке от компонентов сети GSM, записи их в дисковые файлы и вывод на дисплей для визуального анализа. ОМС обеспечивает управление изменениями программного обеспечения и базами данных о конфигурации элементов сети. Загрузка программного обеспечения в память может производиться из ОМС в другие элементы сети или из них в ОМС.NMC - центр управления сетью, позволяет обеспечивать рациональное иерархическое управление сетью GSM. Он обеспечивает эксплуатацию и техническое обслуживание на уровне всей сети, поддерживаемой центрами ОМС, которые отвечают за управление региональными сетями. NMC обеспечивает управление графиком во всей сети и обеспечивает диспетчерское управление сетью при сложных аварийных ситуациях, как например, выход из строя или перегрузка узлов. Кроме того, он контролирует состояние устройств автоматического управления, задействованных в оборудовании сети, и отражает на дисплее состояние сети для операторов NMC. Это позволяет операторам контролировать региональные проблемы и, при необходимости, оказывать помощь ОМС, ответственному за конкретный регион. Таким образом, персонал NMC знает состояние всей сети и может дать указание персоналу ОМС изменить стратегию решения региональной проблемы.BSS - оборудование базовой станции, состоит из контроллера базовой станции (BSC) и приемопередающих базовых станций (BTS). Контроллер базовой станции может управлять несколькими приемо-передающими блоками. BSS управляет распределением радиоканалов, контролирует соединения, регулирует их очередность, обеспечивает режим работы с прыгающей частотой, модуляцию и демодуляцию сигналов, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи для речи, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова.2.2 Принцип шифрования gsm каналаИспользование пароля (или кода PIN - персонального идентификационного цифрового кода) - один из простых методов аутентификации. Он дает очень низкий уровень защиты в условиях использования радиосвязи. Достаточно услышать этот персональный код всего лишь один раз, чтобы обойти средства защиты. В действительности GSM использует PIN-КОД в сочетании с SIM (Subscriber Identify Module): данный PIN-КОД проверяется на месте самим SIM без передачи в эфир. Рис.4. Вычисление аутентификацииПомимо него, GSM использует более сложный метод, который состоит в использовании случайного числа (от О до 2^128-1), на которое может ответить только соответствующее абонентское оборудование (в данном случае - SIM). Суть этого метода в том, что существует огромное множество подобных чисел и поэтому маловероятно, что оно будет использовано дважды.Аутентификация производится путем требования дать правильный ответ на следующую головоломку: какой ответ SRES абонент может вывести из поступившего RAND, применяя алгоритм A3 с личным (секретным) ключом Ki?Ответ, который называется SRES (Signed RESult - подписанный результат), получают в форме итога вычисления, включающего секретный параметр, принадлежащий данному пользователю, который называется Ki (рис.1). Секретность Ki является краеугольным камнем, положенным в основу всех механизмов безопасности - свой собственный Ki не может знать даже абонент. Алгоритм, описывающий порядок вычисления, называется алгоритмом A3. Как правило, такой алгоритм хранится в секрете (лишние меры предосторожности никогда не помешают!).Для того чтобы достигнуть требуемого уровня безопасности, алгоритм A3 должен быть однонаправленной функцией, как ее называют эксперты криптографы. Это означает, что вычисление SRES при известных Ki и RAND должно быть простым, а обратное действие - вычисление Ki при известных RAND и SRES - должно быть максимально затруднено.