УДК 681.3.016

ВИРТУАЛЬНЫЙ ПРИБОР LABVIEW МОДЕЛИ КОММУТАТОРА СИСТЕМЫ УСЛОВНОГО ДОСТУПА

В.Т.Корниенко, Россия, г.Таганрог, РТФ, ЮФУ

Целью работы является представление результатов модели коммутатора на основе технологии виртуальных приборов LabVIEW для выполнения мультиплексирования цифрового потока данных системы условного доступа с повышенной пропускной способностью. Использование многоуровневой иерархии ключевой информации позволяет в рассмотренной модели уменьшить вероятность занятости входа коммутатора и повысить его пропускную способность.

Изучение разделов ряда дисциплин на кафедре РТС радиотехнического факультета ЮФУ сопровождается прививанием студентам практических навыков в построении технических средств, обеспечивающих защиту передаваемой информации в системах радиосвязи. Эта задача решается с использованием технологии создания виртуальных приборов в среде LabVIEW [1].

Современная система условного доступа (DVB CA) представляет собой комплекс программно-аппаратных средств, формирующих несколько взаимосвязанных между собой подсистем: подсистемы обслуживания абонентов и управления подпиской; подсистемы генерации и управления ключами; подсистемы скремблирования и шифрования транспортного потока; подсистемы безопасности аппаратно-программного обеспечения декодера [2]. Криптостойкость системы обеспечивается использованием комбинации методов скремблирования и алгоритмов шифрования. Используемые в стандарте DVB специальные типы информационного потока – сообщение условного доступа (EMM), сообщение управления доступом (ЕСМ) и сервисная таблица CAT (таблица условного доступа), для защиты от несанкционированного доступа шифруются симметричными или асимметричными алгоритмами, а таблицы ECM передают зашифрованные ключи (CW), необходимые для дескремблирования транспортного потока. В современных системах количество поддерживаемых абонентских устройств составляет 20 млн., количество сервисов, обслуживаемых одним скремблером, доходит до 50, автоматическая система управления обеспечивает многоканальное управление с количеством сервисов до 2048, скорость транспортного потока составляет до 108 Мбит/с, а длина ключей - 256 бит.

В системах условного доступа производится скремблирование/дескремблирование мультиплексированного потока видео, звука, данных, а зашифрованные сообщения управления доступом и условного доступа передаются в цифровом потоке без скремблирования [2]. Используемый обобщенный алгоритм скремблирования (CSA) требует рассылки ключей [2,3]. Возникает необходимость в повторной рассылке ключевой информации, приводящий к снижению пропускной способности, при регулярном обновлении ключа с целью повышения криптостойкости, в случае подключения новых абонентов в систему условного доступа, в случае удаления пользователей из групп или системы. Использование одноуровневых протоколов групповой рассылки ключей дополнительно снижает пропускную способность системы, поэтому используется многоуровневая ключевая иерархия. Использование четырехуровневой иерархии ключей [3] позволяет снизить количество рассылок группового ключа пропорционально k·log_kN – 1, где к – число ветвлений дерева ключей, N – количество абонентов. Так, например, при числе абонентов N=128 при одноуровневой иерархии при исключении одного абонента из доступа к ресурсу потребовалось бы 128 рассылок группового ключа, а при использовании четырехуровневой иерархии – 13 рассылок. Пропускная способность Р_ОТН системы [1] зависит от числа каналов N и плотности нагрузки a:

Плотность нагрузки a пропорциональна плотности входного потока мультиплексируемой информации, таким образом, при уменьшении последней на 125 рассылок, пропускная способность системы в самом грубом приближении существенно возрастет, как показано на рис.1. Конечно, это значение завышено, поскольку не учитывалась плотность нагрузки всех составляющих транспортного потока.

Использование четырехуровневой иерархии ключей положено в основу виртуального прибора LabVIEW для коммутации цифрового транспортного потока. Для примера рассмотрим алгоритм коммутации до 128 каналов, упрощенная лицевая панель виртуального прибора для осуществления которого приведена на рис.2, с помощью которого также получен график зависимости относительной пропускной способности.

Рисунок 1 – Зависимость относительной пропускной способности системы от плотности входного потока

Таким образом, использование информационных технологий создания виртуальных приборов позволило проанализировать влияние многоуровневой ключевой иерархии на пропускную способность коммутатора при мультиплексировании транспортного потока в системе условного доступа, что будет использовано в лабораторном практикуме для исследования принципов построения сложных защищенных систем передачи сообщений.

Рисунок 2 – Лицевая панель виртуального прибора коммутатора транспортного потока

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Корниенко В.Т. Лабораторный практикум по основам теории коммутации. Материалы Международной научно-практической конференции “Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments” , г. Москва, Российский университет дружбы народов. 2007

2. Boucqueau J.M, Verians X. Next Generation Conditional Access Systems for Satellite Broadcasting. Centre for Communication Systems Research, University of Surrey, Guildford, UK.

3. Cruickshank H., Howarth M.P., Iyengar S., Sun Z. A Comparison between satellite DVB conditional access and secure IP multicast. ESA Contract 16996/02/NL/US Octalis 2003.