Диплом по Слитонам. диплом. 8 1 Теоритическая часть 9 1 Цель и задачи дипломной работы
 Скачать 1.41 Mb.
|
|
2.5.5 Аутентификация прокси PPP [19] L2TP определяет AVP, которые могут пересылаться в процессе установления сессии с целью передачи PPP аутентификационной информации, полученной в LAC, для перепроверки в LNS. Это предполагает полное доверие между LAC и LNS. Если LNS решит использовать прокси аутентификацию, она должна быть конфигурируема, требуя нового цикла PPP-аутентификации по инициативе LNS (который может включать или нет новый раунд согласования параметров с LCP). 2.5.6 IPSec [19] Ipsec (сокращение от IP Security) – набор протоколов для обеспечения защиты данных, передаваемых по межсетевому протоколу IP, позволяет осуществлять подтверждение подлинности и/или шифрование IP-пакетов. Ipsec также включает в себя протоколы для защищённого обмена ключами в сети Интернет. Безопасность IPSec достигается за счёт дополнительных протоколов, добавляющих к IP-пакету собственные заголовки – инкапсуляции. Т.к. IPSec – стандарт Интернет, то для него существуют документы RFC: RFC 2401 (Security Architecture for the Internet Protocol) – архитектура защиты для протокола IP. RFC 2402 (IP Authentication header) – аутентификационный заголовок IP. RFC 2402 (IP Authentication header) – аутентификационный заголовок IP. RFC 2404 (The Use of HMAC-SHA-1-96 within ESP and AH) – использование алгоритма хэширования SHA-1 для создания аутентификационного заголовка. RFC 2405 (The ESP DES-CBC Cipher Algorithm With Explicit IV) – использование алгоритма шифрования DES. 38 RFC 2406 (IP Encapsulating Security Payload (ESP)) – шифрование данных. RFC 2407 (The Internet IP Security Domain of Interpretation for ISAKMP) – область применения протокола управления ключами. RFC 2408 (Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP)) – управление ключами и аутентификаторами защищенных соединений. RFC 2409 (The Internet Key Exchange (IKE)) – обмен ключами. RFC 2410 (The NULL Encryption Algorithm and Its Use With Ipsec) – нулевой алгоритм шифрования и его использование. RFC 2411 (IP Security Document Roadmap) – дальнейшее развитие стандарта. RFC 2412 (The OAKLEY Key Determination Protocol) – проверка аутентичности ключа. Ipsec является неотъемлемой частью Интернет-протокола Ipv6 и необязательным расширением версии Интернет-протокола Ipv4. Механизм IPSec решает следующие задачи: – аутентификацию пользователей или компьютеров при инициализации защищенного канала; – шифрование и аутентификацию данных, передаваемых между конечными точками защищенного канала; – автоматическое снабжение конечных точек канала секретными ключами, необходимыми для работы протоколов аутентификации и шифрования данных. [19] 2.6 Компоненты IPSec Протокол AH (заголовок аутентификации) - протокол аутентификации заголовка. Она обеспечивает целостность, проверяя, что ни один бит в защищенной части пакета не было изменено в процессе передачи. Но использование AH может вызвать проблемы, например, когда пакет проходит через NAT устройство. NAT изменяет IP-адрес пакета, чтобы разрешить доступ через Интернет к частному локальному. Поскольку пакет в этом случае изменение, контрольная сумма будет неправильно AH (для этого выпуска разработанного протокола NAT-Traversal (NAT-T), которая обеспечивает передачу ESP через UDP и использует в своей работе UDP порт 4500). Стоит также отметить, что AH был разработан только для обеспечения целостности. Это не гарантирует конфиденциальность путем шифрования содержимого пакета. Протокол ESP (Encapsulation Security Payload) обеспечивает не только целостность и аутентификацию данных, передаваемых, но и шифрования данных и защиту от ложных пакетов воспроизведения. Протокол ESP - инкапсуляции протокол безопасности, который обеспечивает как целостность и конфиденциальность. В транспортном режиме ESP-заголовка, расположенным между исходным IP-заголовком и TCP или UDP заголовке. ESP-заголовок расположен между новым IP- 39 заголовком и полностью зашифрованным выходных IP-пакетов в туннельном режиме. Поскольку оба протокола - AH и ESP - добавляют свои собственные заголовки IP, каждый из них имеет свой собственный номер (ID) протокола, по которому определить, какие дальнейшие IP-заголовок. Каждый протокол, в соответствии с IANA (Internet Assigned Numbers Authority - организация, отвечающая за адресное пространство Интернета), имеет свой собственный номер (ID). Например, для числа TCP равен 6, а UDP - 17. Таким образом, очень важно при работе через фильтры брандмауэра, таким образом, выполнен с возможностью передавать пакеты ID AH и / или протокол ESP. 3 Расчетная часть 3. 1 Расчет регенерационного участка системы В данном дипломном проекте произведен расчет регенерационного участка Алматы-Кызылорда с применением систем DWDM, SDH и солитонновой системы. Расчеты произведены в Mathcad 14 ( приложение А ). Общий план расположения трассы линии связи Рисунок 3.1 – Алматы – Кызылорда, протяженностью трассы 1180 км. 40 Таблица 3.1 – Выбор волоконно-оптического кабеля [20] Марка ОВ Тип ОВ в условном обозн. ОК Общая хар-ка ОВ Область применения Corning ® SMF- 28e+™ 10/125 Одномодовое ОВ с низким затуханием в пике воды, с увеличенной в два раза мощностью вводимого сигнала Для городских, зоновых и магистральных сетей связи Рисунок 3.2 – Тип оптоволокна Структура волокна состоит из составляющих: 1)Оптические волокна; 2)Центральный силовой элемент (ЦСЭ); 3)Поясная изоляция; 4)Гидрофобный гель; 5)1-я внутренняя оболочка; 6)1-й повив силовых эл.; 7)2-я внутренняя об.; 8) 2-й повив силовых эл.; 9) Наружная оболочка; 41 Рисунок 3.3 – Схема кабеля Таблица 3.2 - Параметры оптического кабеля (с применением солитонов). Характеристика Значения Диаметр пятна модового поля (1550 нм) 10,5мкм±1,5мкм Диаметр волокна с покрытием 125мкм±2мкм Энергетический потенциал 38-40дБ Дисперсия 0,11 пс Показатель преломления сердцевины для (1550 нм) 1,4681 Критическая длина волны ВК ≤1250 Затухание при 1550 нм ≤0,15дБ/км Дисперсия при 1550 нм (нм/км) 0,11÷0,15 пс Рисунок 3.4 – Солитоны в оптоволокне. Характеристика применяемого оборудования. 42 В манной работе была вабранна система передачи данных DWDM – OptiX OSN 3500 производимая компанией Huawei Technologies. Оптическая система передачи спектрального уплотнения DWDM- OptiX OSN 3500 поддерживает передачу по 160 длинам волн внутри одного оптического волокна, с максимальной скоростью передачи данных 1,6 Tбит/с. Каждый канал поддерживает скорость передачи до 10 Гбит/с. Максимальное значение пропускной способности одного оптического волокна достигает до 1600 Гбит/с. Типичное построение сети показано на рисунке 3.4. Некоторые каналы услуг поступают на OTM, где их длины волн мультиплексируются и демультиплексируются, т.к. имеют различные значения. Для осуществления ввода/вывода каналов между двумя ОТМ,применяются модули оптического ввода/вывода. ОТМ – оптический терминальный мультиплексор; OAДМ – оптический мультиплексор ввода/вывода; РЕГ- регенератор. Рисунок 3.4 – Типичное построение сети 3.2 Расчет длины регенерационного участка [13] Длину регенерационного участка, км, с учетом потерь мощности можно определить по формуле п ру Э l , (3.1) 43 где - коэффициент затухания ОВ (0,15 дБ); ЭП – энергетический потенциал волоконно-оптической системы передачи (40 дБ); L=40-25,4/0,15=97,3. На длину регенерационного участка накладывают ограничения дисперсионные характеристики волокна. С учетом дисперсии оптического волокна длина регенерационного участка составит 0.25 РуМах l B , (3.2) где В – требуемая скорость передачи информации (2488,380 бит/с); τ – значение хроматической дисперсии одномодового оптического волокна (0,16 пс/км). 12 6 628,1км 0, 25 0,16 10 2488,380 10 РуМах l Таким образом, длина регенерационного участка, должна удовлетворять требованию: l Руmax ≥ Lру. (3.4) Далее проверяем соответствие длины регенерационного участка: 628,1 км ≥ 97,3 км. Из выполненных расчетов видно, что lРУ = 97,3 км. Значит на этих участках нет необходимости устанавливать оптические усилители [13]. 44 Схема организации связи на проектируемом участке (солитоны). 3.3 Определение отношения сигнал/шум или вероятности ошибки, отводимой на длину регенерационного участка [12] Отношение сигнал / шум, или вероятность ошибки позволило длины регенерации области для цифровой волоконно-оптической системы связи определяется по формуле: ош ру P p l (3.5) где – вероятность ошибки, приходящаяся на 1 км оптического линейного тракта (для магистральной сети 11 10 ). Подставляя значения в выражение, получаем следующий результат: 11 10 10 97,3 9, 73 10 ош P 3.4 Расчет надежности[12] Надежность является одной из важнейших характеристик современных магистралей и сетей связи. Основными показателями надежности являются : - интенсивность отказов, Х, часов; - вероятность безотказной работы для заданного интервала времени Р(t0); - средняя наработка на отказ Т0, час; - среднее время восстановления ТВ, час; - коэффициент готовности Кг; 45 - интенсивность готовности М, 1/час; Расчет показатели надежности шоссе проводили в следующих допусков: отказы системообразующим элементом являются внезапное, независимы друг от друга, их интенсивность постоянна в течение всего периода эксплуатации. Интенсивность отказов определяется по формуле: [12] 7 8 11 1 2 X 5 10 1180 5 10 2,95 10 nX LX , где n – число оконечных пунктов ; L – длина линии, км; X1 – интенсивность отказов оконечного пункта, 1/час; X2 – интенсивность отказов одного километра линейно-кабельных сооружений, 1/км. Средняя наработка на отказ определяется выражением: 0 1 T X (3.6) 9 0 11 1 33 10 2,95 10 T Среднее время восстановления приводится в справочных данных на аппаратуру. Коэффициент готовности системы определяется по формуле: 9 0 9 0 3 10 0,9999999981 3 10 5,5 г В T K T T Коэффициент простоя системы будет составлять: 1 1 0,9999999981 0,0000000019 п г K K Интенсивность восстановления определяется выражением: 1 0,1818 5,5 M Вероятность безотказной работы определяется за различные интервалы времени по формуле: [12] 46 11 0 2,95 10 1180 0,00003481 0 0, 096 X L t P e e e 3.5 Определение пропускной способности проектируемой ВОЛС [13] Ограничьте количество информации, которая может быть передана по волоконно единицу длины определяется его пропускной способности. Полоса пропускания оптического волокна зависит от дисперсии, тем меньше дисперсии, субъекта больший поток информации может быть передан через волокно. Пропускная способность измеряется в оптическом кабеле (Гц ∙ км) и определяется по формуле: 0.44 , (3.7) где τ – результирующая дисперсия оптического волокна, с/км; 12 12 0.44 4 10 0,11 10 Гц км Полученное значение W является удельной полосой пропускания, чтобы получить пропускную способность кабеля разделим ее на длину кабельной трассы: LОРП= 1180 км. 12 9 4 10 3, 39 10 1180 Гц 3.6 Расчет защищенности от взаимных помех в ВОЛС [13] Чтобы полностью оценить свойства линии связи требуется определить помехозащищенность системы от мешающих влияний. Мешающими влияниями считаются переходные разговоры и шумы, которые ухудшают разборчивость речи и оказывают мешающие воздействия. Взаимные помехи между ОВ обусловлены: - наличием макро и микроизгибов в волокне, приводящие к излучению энергии в окружающую среду; - просачиванием энергии через оболочку волокна. 47 Волоконные световоды, оказывают мешающее воздействие на соседние световоды в виде помех. Волна, попадая в оболочку, многократно в ней отражается от границ «сердечник – оболочка» ( c n - o n ) и «оболочка – воздух» ( o n - в n ) и частично проникает за оболочку. В конечном счете в окружающее световод пространство проходит сумма составляющих полей, которые, протекая в соседние световоды, проявляются там в виде переходных помех. Коэффициенты прохождения и отражения на границах «сердечник – оболочка» обозначим как q12 и р12, а на границах «оболочка – воздух» - q23 и р23. Коэффициенты прохождения q12 и q23 и отражения р12 и р23 можно рассчитать по следующим формулам: [13] 12 2 c c o n q n n , (3.8) 23 2 o o в n q n n , (3.9) 12 c o c o n n p n n , (3.10) 23 o в o в n n p n n , (3.11) где c n - коэффициент преломления сердечника; 1.479 o n - коэффициент преломления оболочки; 1.474 в n - коэффициент преломления воздуха; 12 q -коэффициент прохождения на границе «сердечник-оболочка»; 23 q - коэффициент прохождения на границе «оболочка-воздух»; 12 p - коэффициент отражения на границе «сердечник-оболочка»; 23 p - коэффициент отражения на границе «оболочка-воздух». Рассчитаем для магистрального участка сети значения коэффициентов взято из 3.1.1, коэффициент преломления воздуха возьмем в n =1 Расчет для длины волны 1 1,550 : 12 1, 479 1, 479 1, 474 2 1, 002 q , 48 23 2 1, 474 1,192 1, 474 1 q , 12 1, 479 1, 474 0, 00169 1, 479 1, 474 p , 23 1, 474 1 0,192 1, 474 1 p Коэффициент ослабления помех N – параметр, характеризующий количество просачиваемой энергии через оболочку. Его значение меняется от 0 до 1. При N = 0, обеспечивается наибольшая защищенность оболочки и наибольшее переходное затухание в оптическом кабеле. С ростом частоты и увеличением толщины оболочки уменьшается. При увеличении соотношения n1/n2 защитное действие оболочки увеличивается, т.к. увеличивается отражательное свойство границы «сердечник – оболочка». Определим параметр ослабления помех по формуле [13]: 12 23 12 23 1 k t k t q q e N p p e , (3.12) где N –коэффициент ослабления помех; 12 q -коэффициент прохождения на границе «сердечник оболочка»; 23 q -коэффициент прохождения на границе «оболочка-воздух»; 12 p -коэффициент отражения на границе «сердечник-оболочка»; 23 p -коэффициент отражения на границе «оболочка-воздух»; t –толщина оболочки, t = 2 мкм; k –коэффициент потерь в оболочке. Коэффициент потерь в оболочке рассчитывается по формуле 0 0 2 k f , (3.13) где f – частота, f = 10 14 Гц; 0 -относительная диэлектрическая проницаемость, 0 = 10 −9 36𝜋 Ф/м; -диэлектрическая проницаемость оболочки, = 2 o n ; 0 -относительная магнитная проницательность 0 = 4π10 −7 Гн/м; -магнитная проницаемость оболочки, = 1. Расчет для длины волны 1 1,550 : 49 9 14 2 7 6 10 2 3,14 10 1, 485 4 3,14 10 1 3,111 10 36 3,14 k . Тогда по формуле, рассчитаем коэффициент ослабления помех для длины волны 1 1,550 : 6 6 6 6 3,098 10 2 10 6 3 2 3,098 10 2 10 1, 002 1,192 2 10 1 1, 693 10 0,192 e N e Взаимные влияния в оптическом кабеле зависят от взаимного расположения волокон, то есть от конструкции сердечника. Влияние между оптическими волокнами можно рассчитать, определив вторичные параметры влияния от двух соседних волокон. Рассчитаем переходное затухание на ближнем конце по формуле [12]: 0 2 2 4 20 log (1 ) ру l A N m e , (3.14) где - рассчитанный коэффициент затухания кабеля, 𝛼 =0,15 дБ/км; m – коэффициент связи между оптическими волокнами, который зависит от расстояния между волокнами (при непосредственном касании волокон по всей длине кабеля m = 1, при удалении волокон на расстояние порядка их радиуса m = 0,6…0,7; 𝑙 ру – длина регенерационного участка, 97.3 км. Расчет для длины волны 1 1,550 : 0 6 2 2 0,15 97,3 4 0,15 20 log 226, 62 (2 10 ) 0, 7 (1 ) A e дБ/км. Рассчитаем по формуле защищенность от помех: 2 2 20 log з ру A N m l , (3.15) Расчет для длины волны 1 1,550 : |