Методы обнаружения имитоатак в радиоканалах дежурного приема. Метод обнаружения сканирующих имитоатак в радиоканалах дежурного приема

6.2. Методы обнаружения имитоатак в радиоканалах

дежурного приема

Эффективность всех способов несанкционированного вторжения в защищенные радиоканалы, используемые в режиме дежурного приема, определяется возможностью правильного выбора разрешенного состояния методом сканирования пространства неопределенности (см. главу 4). При сканировании (имитоатаке) защищенные каналов односторонней связи приемник фиксирует в ключевой комбинации запуска ошибки, определяемые случайным характером функции выбора разрешенной комбинации. В тоже время ошибки могут возникнуть и за счет помех и других дестабилизирующих факторов при санкционированной передаче полезных сообщений корреспондентами радиосети. Однако статистика появления ошибок в каждом случае имеет различный характер, что может служить признаком обнаружения имитоатак.

Проведенный в главе 4 анализ показал, что в случае использования имитозащиты с равномерным распределением смены состояний влияние помех эфира не изменяет статистику выбора разрешенного состояния, что, соответственно, определяет постоянство статистики появления ошибок при сканировании радиоканала. Статистика появления ошибок при передаче полезного сигнала определяется протоколом используемого радиоканала. С учетом этих особенностей в данном подразделе приведена разработка методов обнаружения имитоатак, основанная на сравнении статистик появления ошибок в каналах с постоянными параметрами и с замираниями.

6.2.1. Метод обнаружения сканирующих имитоатак в радиоканалах дежурного приема

Для обеспечения максимальной неопределенности системы имитозащиты в радиоканалах устанавливается псевдослучайная смена его состояний (одного или совокупности параметров) по равномерному закону. При этом независимо от распределения сканирующей функции результирующая функция выбора разрешенного состояния будет всегда иметь равномерное распределение:

,   (6.37)

где  – состояние канала связи; ; – число возможных состояний канала связи (размеры гиперпространства неопределенности); – плотность распределения результирующей функции выбора разрешенного состояния канала связи при имитоатаке; – плотность распределения функции смены состояний системы имитозащиты радиоканала; ; – условная плотность распределения сканирующей функции выбора состояния канала.

В качестве основной меры имитозащиты радиоканалов, применяемых в режиме дежурного приема, является псевдослучайная смена комбинации фазового пуска цикловой синхронизации, распределенная по равномерному закону. В данных условиях в момент сканирования канала каждый бинарный элемент ФК также будет иметь равномерное распределение ошибок: . С учетом этого функция распределения числа ошибок элементов при приеме ФК  при сканировании будет подчинена биномиальному закону (рис. 6.13):

,             (6.38)

где  n – длина ФК; m – число ошибок приема ФК.

Данная функция имеет симметричную моду и математическое ожидание, равное .

При передаче полезного сигнала вероятность появления ошибок при приеме ФК, как правило, всегда меньше, чем в случае имитоатаки. Так, например, в каналах с постоянными параметрами распределение числа ошибок в принимаемой ФК определяется биномиальным законом, но с меньшей вероятностью ошибки приема элементарной посылки , значение которой определяется используемым видом манипуляции и способом обработки сигнала в приемном тракте [см. формулы (6.2) и (6.3)] [38]. Вероятность появления  ошибок в ФК в случае передачи полезного сигнала определяется выражением [38, 148, 154]

.                        (6.39)

При достаточно малых значениях  мода функции (6.39), как правило, всегда меньше моды функции (6.38), в связи с чем на участке пересечения эти функции имеют противоположные знаки монотонности (см. рис. 6.13). Исходя из данных особенностей, можно заметить, что вероятность большего числа ошибок всегда будет выше при сканировании канала. Данная особенность позволяет применить мажоритарный метод обнаружения сканирования канала связи (рис. 6.14), алгоритм которого заключается в принятии решения об имитоатаке канала в случае превышения числа ошибок выше заданного порогового значения ; если же число ошибок не превышает пороговое значение, приемник продолжает дальнейшую обработку сообщения. При этом в случае регистрации имитоатаки система обнаружения может блокировать дальнейший прием сообщения в основном канале, изменять режим обработки сообщения и индицировать факт такого воздействия.

6.2.2. Оценка эффективности метода обнаружения имитоатак в каналах с постоянными параметрами

Для анализа возможностей статистического метода обнаружения сканирующих имитоатак определим оценку его эффективности. При работе данного метода могут возникнуть ложные решения двух родов: ложное решение I-го рода – в случае, когда число обнаруженных ошибок при передаче полезного сигнала превысит пороговое значение:

,                          (6.40)

и ложное решение II-го рода, если число обнаруженных ошибок при имитоатаке не превысит пороговое значение:

.                          (6.41)

Априорная вероятность передачи полезной информации и имитоатаки заранее неизвестно, в связи с чем для оценки качества алгоритма обнаружения выбран минимаксный критерий. В данном случае средний байесовский риск в наихудшей ситуации при равном весе риска  определяется выражением

.                                    (6.42)

С учетом формул (6.38) – (6.41) выражение вероятности ложного решения при обнаружении имитоатак (6.42) примет вид (рис. 6.15)

По экстремуму функции (6.43) получен оптимальный режим обнаружения имитоатак, которому