WYBRANE ASPEKTY BEZPIECZEŃSTWA ŁĄCZNOŚCI W SIECIACH RADIOWYCH POLA WALKI ppłk dr inż. Paweł KANIEWSKI, p.kaniewski@wil.waw.pl mgr inż. Leszek LATOS, l.latos@wil.waw.pl dr inż. Robert MATYSZKIEL, r.matyszkiel@wil.waw.pl kpt. mgr inż. Jarosław MILEWSKI, j.milewski@wil.waw.pl WOJSKOWY INSTYTUT ŁĄCZNOŚCI ul. Warszawska 22 A, 05-130 ZEGRZE ZAKŁAD RADIOKOMUNIKACJI I WALKI ELEKTRONICZNEJ Streszczenie: W artykule omówiono zagadnienia bezpieczeństwa łączności radiowej. Rozważania dotyczyły zarówno bezpieczeństwa transmisji, jak również kryptograficznej ochrony informacji. Specyfika kanału radiowego powoduje, że dostęp do przesyłanej w nim informacji jest nielimitowany i niekontrolowany. Bezpieczeństwo załóg wykorzystujących środki radiowe jest w tej sytuacji szczególnie ważnym problemem, który obecnie jest najbardziej zauważalny podczas prowadzenia operacji pokojowych poza granicami Polski. Z tego względu w łączności radiowej bezwzględnie należy stosować mechanizmy ochrony informacji oraz rozwiązania utrudniające przeciwnikowi wykrycie i namierzenie emisji własnych środków radiowych oraz ich niszczenie lub obezwładnienie elektroniczne. Opierając się na kryptograficznych i elektromagnetycznych rozwiązaniach niezbędne jest wypracowanie i stosowanie spójnego systemu bezpieczeństwa w zakresie zasad i technicznych środków ochrony informacji przesyłanych w łączach radiowych. Niniejszy artykuł zawiera propozycje w tym zakresie. 1. Wprowadzenie W SZ RP stosowanych jest wiele rodzajów środków łączności radiowej, które na uzbrojenie wprowadzano w różnych okresach czasu. Chociaż obecnie zdecydowanie dominują radiostacje cyfrowe, nadal spotykane są analogowe radiostacje starszej generacji. Ich wykorzystanie jest już niewielkie, ograniczone do nielicznych relacji. Wprowadzane są sukcesywnie nowe generacje radiostacji wąskopasmowych oferujące większe możliwości w zakresie transmisji danych oraz w obszarze ECCM (Electronic Counter-Counter Measures zwanym także Electronic Protective Measures EPM). Obok radiostacji wąskopasmowych, pracujących w zakresie KF, UKF, jak również szerokozakresowych (najczęściej o zakresie częstotliwości do 512 MHz), pojawiają się radiostacje szerokopasmowe. Ich zaletą
jest co prawda większa przepustowość łącza w pojedynczej relacji, posiadają jednak szereg wad, poprzez które ich wykorzystanie w systemach łączności wojskowej może być ograniczone. Do wad tych należą: niewielki zasięg łączności, szybki spadek dostępnej przepustowości wraz ze zwiększaniem liczby stacji w sieci radiowej, większa, w stosunku do pozostałych radiostacji, podatność na rozpoznanie wynikająca z przesyłania w kanale radiowym dodatkowych informacji o charakterze utrzymaniowym, długie przerwy w łączności (tj. ograniczona dostępność usług) w terenie zurbanizowanym, pofałdowanym lub zalesionym spowodowana długim czasem odtwarzania topologii sieci oraz koniecznością zmniejszenia odległości między stacjami w celu umożliwienia ponownego ustanowienia łączności. Na chwilę obecną część nowoczesnych armii prowadzi próby z radiostacjami szerokopasmowymi, jednak główny ciężar zapewnienia łączności bezprzewodowej ponoszą relacje satelitarne, radioliniowe (w tym troposferyczne) i wąskopasmowe łącza radiowe. Szeroki zakres stosowania radiostacji oraz postępująca integracja sieci radiowych z sieciami teleinformatycznymi powoduje, że problematyka bezpieczeństwa łączności w sieciach radiowych jest jednym z istotnych problemów, dotychczas nie w pełni rozwiązanym. Zaangażowanie Sił Zbrojnych RP w prowadzenie operacji pokojowych poza granicami Polski narzuciło konieczność zweryfikowania wymagań stawianych militarnym systemom łączności. Systemy rozwijane na potrzeby operacji pokojowych posiadają ściśle określoną funkcjonalność, która zapewniana jest w znacznej mierze przez wykorzystanie systemów łączności bezprzewodowej, w tym także środków pracujących w pasmach UKF i KF. Zabezpieczenie sprzętowe polskich misji zagranicznych w zakresie łączności jest realizowane przy użyciu obiektów polowego systemu wojsk lądowych. Ze względu na fakt, iż łączność realizowana za pomocą sieci radiowych KF i UKF zapewnia ich użytkownikom dużą mobilność i swobodę wymiany informacji, praktycznie niezależnie od warunków terenowych czy realizowanych operacji, taki rodzaj łączności idealnie nadaje się do wykorzystania w czasie zagranicznych misji wojskowych. Bardzo istotnym kryterium
jest w tym przypadku niski koszt zapewnienia i utrzymania łączności z wykorzystaniem środków UKF i KF. Podczas prowadzenia operacji pokojowych poza granicami Polski bezwzględnie należy zapewnić bezpieczeństwo załóg wykorzystujących środki radiowe. Specyfika kanału radiowego powoduje, że dostęp do przesyłanej w nim informacji jest nielimitowany i niekontrolowany. Z tego względu w łączności radiowej należy stosować mechanizmy ochrony informacji oraz rozwiązania utrudniające wykrycie, namierzenie i przeciwdziałanie emisji własnych środków radiowych. Opierając się na kryptograficznych i elektromagnetycznych rozwiązaniach niezbędne jest wypracowanie i stosowanie spójnego systemu bezpieczeństwa w zakresie zasad i technicznych środków ochrony informacji przesyłanych w łączach radiowych. Niniejszy artykuł zawiera propozycje w tym zakresie. 2. Realizacja łączności na potrzeby PKW Zgodnie z ustaleniami przyjętymi na etapie planowania łączności na potrzeby PKW, system łączności radiowej przeznaczony jest do zapewnienia łączności dowodzenia pododdziałów PSZ oraz współdziałania z innymi jednostkami w czasie wykonywania działań w ramach misji. W celu zabezpieczenia systemu łączności PKW z krajem, w przypadku uszkodzenia systemów satelitarnych, stosowany jest rezerwowy (awaryjny) podsystem transmisyjny wykorzystujący radiostacje KF. W czasie wykonywania działań i szkolenia specjalistycznego łączność radiową organizuje się z wykorzystaniem: radiostacji KF pracujących z wykorzystaniem trybu ALE 3G (Harris); radiostacji UKF pracujących w sieciach i kierunkach radiowych z wykorzystaniem analogowego i cyfrowego trybu pracy na stałej częstotliwości DFF (Tales/Radmor); radiostacji szerokozakresowych pracujących w sieciach i kierunkach radiowych w trybie analogowym oraz w relacjach satelitarnych systemu TACSAT (rodzina AN/PRC firmy Harris); radiostacji wykorzystywanych do łączności wewnętrznej załóg wozów opancerzonych (PNR-500 firmy Tadiran); specjalizowanych urządzeń systemów IFTS oraz BFT.
Wykorzystywane środki radiowe służą realizacji usług transmisji mowy oraz danych do klauzuli ZASTRZEŻONE w przypadku radiostacji UKF oraz NATO SECRET w przypadku radiostacji KF. Stosowana w PKW organizacja systemu zarządzania w dziedzinie danych radiowych jest zgodna z zasadami przyjętymi w kraju i obejmuje zagadnienia: generacji zapotrzebowania na nominały częstotliwości; weryfikacji zapotrzebowania i przydziału odpowiednich częstotliwości pracy środków radiowych; generacji planu częstotliwości. Nadzór nad danymi radiowymi z ramienia PKW pełni Menadżer Częstotliwości powoływany przez Szefa Łączności PKW. W dziedzinie zasad ochrony i obrony systemów łączności radiowej stosowane są przedsięwzięcia obejmujące czynności organizacyjne i techniczne mające na celu przeciwdziałanie wykryciu, obezwładnieniu lub zniszczeniu systemów łączności radiowej. Przedsięwzięcia te realizowane są na wszystkich etapach organizowania systemu łączności i obejmują zagadnienia związane z: utrudnieniem rozpoznania radioelektronicznego oraz ochroną systemu łączności radiowej; zapewnieniem przewagi sygnału użytecznego nad zakłóceniami; kolejnością korzystania z sieci radiowych; działaniami, które należy podjąć w przypadku stwierdzenia zakłóceń elektromagnetycznych. Z punktu widzenia tematyki niniejszego artykułu istotne są następujące zalecenia: praca z minimalną mocą nadajnika wystarczającą do zapewnienia łączności; wykorzystywanie rodzajów emisji odpornych na zakłócenia; praca na częstotliwościach bliskich optymalnym; wykorzystywanie w pierwszej kolejności pracy w cyfrowym trybie ze skaczącą częstotliwością, następnie na stałej częstotliwości DFF, a w ostatniej kolejności wykorzystanie trybu analogowego.
3. Kryptograficzna ochrona informacji w sieciach radiowych pola walki (RMK) Wewnętrzne moduły utajniające Większość eksploatowanych w SZ RP radiostacji posiada moduły utajniające lub możliwość ich instalacji. Są to moduły, których podstawową zaletą jest wygoda użytkownika, ponieważ są to podzespoły zabudowane wewnątrz radiostacji. Moc kryptograficzna tych rozwiązań jest różna, niektóre z nich posiadają dopuszczenie do przesyłania informacji niejawnych NATO, niektóre są wykorzystywane w systemach narodowych, szczególnie w państwach, z których pochodzą producenci tych radiostacji. Wada, która jest decydująca z punktu widzenia potencjalnego zastosowania w polskim systemie łączności utajnionej, to brak możliwości dostępu władzy bezpieczeństwa do pełnej dokumentacji modułów, co jest niezbędne do zbadania algorytmów działania urządzeń w procesie certyfikacji przed ich dopuszczeniem do eksploatacji. Inną wadą jest brak kompatybilności modułów, dedykowanych do różnych typów radiostacji, niekiedy problem dotyczy również radiostacji pochodzących od jednego producenta. Zewnętrzne moduły utajniające Ze względu na niedostatki wyżej wspomnianych rozwiązań, podejmowane są prace nad kompleksowym rozwiązaniem problemu kryptograficznej ochrony informacji przesyłanych w sieciach radiowych za pomocą zewnętrznych modułów utajniających. Podstawowym założeniem, które należy przyjąć, jest możliwość współpracy takich modułów ze wszystkimi radiostacjami. Ponieważ wymagany poziom bezpieczeństwa może zapewnić wyłącznie utajnianie sygnału cyfrowego, pisząc wszystkie radiostacje autorzy mają na myśli radiostacje cyfrowe lub analogowe doposażone w modemy. Z wymagania współpracy ze wszystkimi radiostacjami wynika potrzeba wyposażenia zewnętrznych modułów utajniających w interfejs lub interfejsy zgodne z tymi, które instalowane są w sprzęcie radiowym. Szczęśliwie, są to interfejsy standardowe. Przykład sposobu wykorzystania modułu utajniającego przedstawiono na rysunku poniżej. W takiej konfiguracji dane informacyjne są rozdzielone od danych sterujących, co jest zgodne z zaleceniami NC3A.
audio RS 232 synch zewnętrzny moduł utajniający RS 232 asynch RS 232 asynch dane sterujące RS 232 asynch komputer użytkownika Rys. 1. Sposób wykorzystania zewnętrznych modułów utajniających W przedstawionej konfiguracji, którą należy traktować jako podstawową, możliwa jest zarówno transmisja danych, jak i mowy w sposób zabezpieczony kryptograficznie. Przewidywane jest również wykorzystanie modułu w układzie uproszczonym, wyłącznie do transmisji mowy, co powinno znaleźć zastosowanie szczególnie w przypadku radiostacji plecakowych. 4. Wykorzystanie mechanizmów poprawiających bezpieczeństwo łączności zaimplementowanych w środkach łączności radiowej W chwili obecnej w Siłach Zbrojnych RP wykorzystywane są radiostacje pracujące w zakresie KF, UKF i w zakresie wyższych częstotliwości. W niniejszym rozdziale omówione zostaną mechanizmy pozwalające zabezpieczyć łączność radiową w wojskowym zakresie UKF (30 88 MHz). Podstawowymi radiostacjami pola walki w SZ RP są radiostacje PR4G, w tym F@stNet. Radiostacje te mogą pracować w różnych trybach pracy od podstawowych trybów analogowych nie wykorzystujących żadnych mechanizmów bezpieczeństwa, poprzez tryb cyfrowy na ustalonej częstotliwości dostarczający ochrony z wykorzystaniem kluczy COMSEC oraz tryby zabezpieczające przed skutkami walki elektronicznej, takie jak (FH, FCS i MIX) tryby te dostarczają ochrony z wykorzystaniem zarówno kluczy COMSEC, jak również TRANSEC.
Na rysunku zamieszczonym poniżej przedstawiono w sposób poglądowy różnice między poszczególnymi trybami pracy radiostacji rodziny PR4G oraz wykorzystanie w poszczególnych trybach pracy kluczy COMSEC i TRANSEC. A F F D F F F T F C S F H M IX COMSEC TRANSEC Rys. 2. Tryby pracy radiostacji pola walki rodziny PR4G Wykorzystanie trybów ze skaczącą częstotliwością (FCS, FH, MIX) z jednej strony wydatnie zmniejsza prawdopodobieństwo skutecznego rozpoznania systemu łączności radiowej i uodparnia system na zakłócenia celowe, z drugiej strony uodparnia system łączności radiowej na zakłócenia ze strony środków własnych (zapewnienie kompatybilności wewnętrznej systemu). Podczas prowadzonych w Zakładzie Radiokomunikacji i Walki Elektronicznej Wojskowego Instytutu Łączności prac projektowych i badań systemów łączności radiowej pola walki oraz systemów walki elektronicznej potwierdzono wyraźne korzyści płynące z wykorzystania trybów FH. Współczesne systemy WE szybko i z dużą dokładnością wykrywają źródła pracujące na jednej częstotliwości (nawet w cyfrowym trybie DFF), jak również skutecznie je obezwładniają. Skuteczność zakłóceń zmniejsza się, gdy środki radiowe pracują w trybie FH w nieciągłych pasmach częstotliwości. Wtedy samo wykrycie źródła zajmuje znacznie więcej czasu, zaś ewentualne zakłócenie jego pracy
jest zdecydowanie bardziej złożone. W przeważającej części prób następuje degradacja relacji łączności, a nie jej całkowite obezwładnienie. Aby system łączności radiowej był w stanie pracować w trybie ze skaczącą częstotliwością musi od regionalnego zarządcy częstotliwości (na terenie Polski jest to Wojskowe Biuro Zarządzania Częstotliwościami) otrzymać plany częstotliwości wygenerowane w formacie SFAF uwzględniające pracę sieci radiowych w trybie FH. Aby WBZC wygenerowało przydział częstotliwości uwzględniający pracę sieci radiowych w trybie FH musi otrzymać zapotrzebowanie na częstotliwości w odpowiednim formacie. Po otrzymaniu zbioru dostępnych częstotliwości organizator łączności może przystąpić do generacji odpowiednich danych radiowych uwzględniających: strukturę organizacyjną sieci radiowych (numery sieci radiowych) oraz rodzaje środków radiowych występujących w danej sieci radiowych; w celu zapewnienia kompatybilności systemu, najbliższe możliwe odległości między poszczególnymi korespondentami sieci radiowych; parametry pracy radiostacji (zakres pracy, tryby pracy, szerokość pracy, moc nadajnika, czułość odbiornika). Po wygenerowaniu optymalnego planu częstotliwości radiowych uwzględniającego kompatybilność wewnętrzną systemu jak również pracę systemu w trybie FH należy przystąpić do wygenerowania dla każdej sieci kluczy COMSEC i TRANSEC. Dane radiowe do radiostacji pola walki można wprowadzić ręcznie, co jest zadaniem czasochłonnym i pracochłonnym, a w niektórych sytuacjach wręcz niemożliwym. Dużym usprawnieniem jest zautomatyzowanie procesu ładowania danych do radiostacji wykorzystując urządzenie FillGun (TRC 9724-3). Zaprogramowanie radiostacji odbywa się w następujący sposób. Po skompletowaniu wszystkich niezbędnych danych radiowych i załadowaniu ich do urządzenia FillGun z wykorzystaniem odpowiedniego protokołu komunikacyjnego między komputerem a FillGunem, urządzenie to dołącza się do gniazda A radiostacji. Następnie wprowadzić należy kod autoryzacji oraz numer sieci zapasowej, po czym radiostacja zostaje zaprogramowana i jest gotowa do pracy. Obecnie SZ RP mogą dysponować Stacją Pracy Planowania Łączności Radiowej (SPPŁR), opracowaną i wdrożoną kilka lat temu w ramach projektu pk. STORCZYK-R. SPPŁR wspomaga proces planowania danych radiowych dla sieci radiowych pola walki
funkcjonujących wyłącznie w zakresie UKF 30 88 MHz. Generowane dane radiowe są optymalizowane dla radiostacji RRC-9200/9500 z rodziny PR4G. SPPŁR SPGiDCziK Programator źródłowy Dane Dane Szczebel dywizji Szczebel brygady / pułku FKCU Radiostacje UKF Programator docelowy Szczebel batalionu / kompanii Rys. 3. Stanowisko pracy planowania częstotliwości i generacji kluczy z elementami dystrybucji danych opracowane przez WIŁ na potrzeby systemu STORCZYK-R Na potrzeby misji stabilizacyjnych i pokojowych nie ma potrzeby wykorzystywania tak skomplikowanego narzędzia jak SPPŁR. Z drugiej strony korzystne byłoby zapewnienie dodatkowych funkcji, jak np. generowanie zapotrzebowania na częstotliwości na podstawie planu łączności radiowej oraz umożliwienie planowania danych radiowych dla radiostacji pracujących również w zakresie KF. Dodatkowo korzystne byłoby umożliwienie bezpośredniego ładowania danych do radiostacji, bez konieczności używania urządzenia FillGun.
5. Podsumowanie i wnioski Obecnie eksploatowane w SZ RP radiostacje umożliwiają transmisję danych do klauzuli ZASTRZEŻONE. Potrzeba transmisji informacji o wyższej klauzuli, a w jeszcze większym stopniu tendencja do zapewnienia integracji sieci radiowych z polowymi sieciami teleinformatycznymi (przeznaczonymi do przesyłania informacji o klauzuli do TAJNE włącznie), pociąga za sobą konieczność wyposażenia radiostacji w zewnętrzne urządzenia kryptograficzne. Aby z nich korzystać, radiostacja musi pracować w cyfrowym trybie pracy. Z punktu widzenia bezpieczeństwa ważne jest również zapewnienie odporności systemu dowodzenia i łączności na rozpoznanie oraz osiągnięcie możliwie wysokiego poziomu odporności na zakłócenia, zwłaszcza celowe. W artykule przedstawiono mechanizmy pozwalające uodpornić system na działanie środków walki elektronicznej (rozpoznanie, zakłócanie) poprzez wykorzystanie trybów FH. Wykorzystanie trybów FH wymaga odpowiedniego zaplanowania danych radiowych. Artykuł zawiera analizę potrzeb i propozycje rozwiązań w tym zakresie. Na szczeblach pododdziałów dominującym obecnie rodzajem łączności w siłach zbrojnych RP jest łączność wąskopasmowa UKF. Podobny stan panuje w większości europejskich armii. Aktualnie prowadzone są projekty, również międzynarodowe pod auspicjami EDA lub RTO, poruszające problematykę sieci radiowych odpornych na uszkodzenia, które w założeniu mają wykorzystywać także szerokopasmowe środki łączności bezprzewodowej. Autorzy, jako przedstawiciele Polski, obok firm z innych krajów Unii Europejskiej, uczestniczą m.in. w projekcie MIDNet, w którym efektem końcowym będzie demonstrator technologii wykorzystujący radiostacje wąskopasmowe F@stNet i szerokopasmowe FlexNet. Stan zaawansowania prac nad nowymi rozwiązaniami w dziedzinie łączności pola walki pozwala sądzić, że w ciągu najbliższych kilku lat radiostacje wąskopasmowe pozostaną podstawowym środkiem łączności, warto zatem wdrażać rozwiązania służące poprawie bezpieczeństwa w tym obszarze.