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1、光网络安全及防范技术研究汪超,罗青松(中国电子科技集团公司第三十四研究所,广西桂林541004)摘要:本文首先分析了全光网络与传统网络的主要区别及不同特点,提出对全光网络的安全问题必须重新认识,并列举了几种全光网络可能受到的攻击。分析了光网中不同网络层上的不同的安全防范技术,给出了几种对光网络的不同网络层攻击有效的保护方法。最后在此基础上分析了光网络安全研究的发展趋势。关键词:全光网络;安全;分布式光纤传感器;串音中图分类号:TN915108文献标识码:A文章编号:1008-3545(2004)01-0019-04WDM为主
2、。(2)全光网络对协议是透明的。(3)波长路由选择为终端间提供了透明的链路,信号透明地放大传输,在任何部件内不进行再生。(4)全光网不具备在透明的网络节点和中继器内重建数据流的能力。由于全光网络与传统网络有很大区别,所面临的安全问题也是崭新的,需要我们对此有新的认识和解决方案。一、引言随着网络和多媒体技术的发展,采用WDM技术的全光网络得到蓬勃的发展。由于网络巨大的数据传输率,一旦光纤网出现故障时,就会给网络运营造成严重后果。如何将故障率降低到最小,如何防范于未然,出现故障后又如何快速、可靠的检测到故障点?这就需要我们针对全
3、光网络特点,采取安全预防、检测的方法。这样才能使网络更加坚固可靠,赢得用户的信任,放心在网络上传输信息。由于光网络的角色,可靠性非常重要;与传统网络相比,全光网络安全性存在许多隐患。特别是随着技术进步,以前认为是绝对安全的已变得越来越不安全,有必要对光网络安全问题进行一次全面的新认识。与传统电网络相比,全光网络正是因为其固有的特点,所以安全问题是不相同的,其中如何防范非法用户利用全光网的透明性进行无感介入是主要问题。光网络安全问题十分重要,当光网络运用到国防中,其重要性就更加突出了。三、全光网络的安全隐患针对全光网采用的技术
4、特点所存在的脆弱性带来的物理安全隐患,列举了三种对全光网进行攻击的方法。这些攻击一旦实施,对全光网络的破坏特别大。(1)带内干扰:假定使用单个的高能发射机插入到链路所产生的带内干扰。在全光网中,该攻击使链路以及与该节点相连的其他网络链路上的信号减弱。(2)带外干扰:带外干扰就是利用光纤组件中的信道间串扰。由于在光纤放大器中存在着交叉增益调制效果,使用一个带外高能信号进行干扰是可能的。(3)非法探测:非法探测利用组件窜扰。由于信号之间的串音,信号经过波长交换时会有部分泄19二、全光网络与传统网络的主要区别全光网络与传统网络的主
5、要区别如下:(1)全光网络传输的速率非常高,复用技术以广西通信技术2004年第1期2004年3月过改进的OTDR技术可以探测喇曼散射2。与传统OTDR相比,ROTDR提高了系统的相对灵敏度。Raman分布式光纤传感器的不足之处是返回信号相当弱,需要脉冲激光源的峰值功率相当高。③基于布里渊散射的BOTDR监控和BOTDA监控目前采用布里渊散射的光纤传感技术有两漏到其他信号中,这部分泄漏的信号足以让攻击者检测到它的存在,从流量中恢复出一部分数据。非法探测的简单示意如图1所示。和3种:布里渊时域反射计法(BOTDR)分析技术(BO
6、TDA)。BOTDR与BOTDA技术存在的主要问题在于激光器的稳频,对光源和控制系统的要求很高4。(2)OFDR类监控①基于光频域反射技术的OFDR监控OFDR是20世纪90年代以来的新技术,但由于它的主要问题是光源的相干性,它将调制接收到的频谱,从而使要观察的散射信号的空间变化产生畸变。图1非法监听攻击示意图四、安全保护方法的技术分析②基于喇曼光频域反射的ROFDR监控在OFDR基础上,最近有人提出了喇曼光频域反射(ROFDR)技术。该技术还处于进一步发展和完善中。(3)基于Sagnac微分干涉仪的网络分布定位在光网络中,
7、虽然在各种业务层都有多种接入访问控制措施,但这是不够的。如何根据光网络的特点实现规范的各个网络层上的安全机制,是随着全光网络发展而引出的新的研究课题。光纤断裂是光纤通信网络中的首要的网络故障。需要在光网络的物理层进行完整性的保护(这类保护方法同样适用于传统电网络中)。网络节点故障是第二大网络故障源,需要在光信道层(这类保护方法适用于任何光网络)和光传输层(这类保护仅对全光网络保护有效)进行保护。而其它保护方法,如协议上的保护,加密保护等,传统安全保密的文章对此论述很多,不在这里重复。1.物理层完整性上的保护在光网络的物理层上
8、,基本上都是采用分布式光纤传感器进行监控。(1)OTDR类监控①基于瑞利散射的OTDR监控用OTDR探测故障点是最早的光纤在线监控的方法1。OTDR系统通过测后向散射光强随时间变化的关系来检查光纤的连续性并测出其衰减1。OTDR需要长的时间才能获得高的信噪比,测试精度也不高。②基于Rama
