Программная реализация закрытого канала передачи данных с гарантированной доставкой

Под программной реализацией имеется в виду то, что все операции по:

• подготовке данных к передаче – компрессия;
• закрытию (шифрование) данных перед передачей их в линию;
• открытию (расшифровка) данных по получении их из линии;
• синхронизацию шифрования и защиту от несанкционированного доступа;
• введению необходимой избыточности для обеспечения контроля целостности переданных дан­ных;
• исправлению искажённых в линии данных за счёт добавляемых помехозащищающих кодов и обеспечение повторной передачи блоков данных в случаях, когда это невозможно;
• управлению оборудованием передачи данных; 

берёт на себя телекоммуникационное программное обеспечение, загружаемое в компьютер.

Таким образом, для прикладного ПО интерфейс к телекоммуникационному программному обеспечению является «бронированной трубой» к прикладному ПО на другой стороне.

Примером реализации такого телекоммуникационного ПО является система КаСоm.

Система проектировалась как банковская телекоммуникационная среда, ориентированная на обеспечение работы подсистем Банк – Клиент и Банк – Филиал. Реальная эксплуатация системы рядом банков началась в апреле 1994 года. Сегодня около 60 банков и других организаций используют систему КаСоm в своём технологическом процессе.

В ряде случаев, особенно на периферии, система КаСоm оказалась единственным надёжно работающим средством передачи данных по коммутируемым линиям.  Система работает в среде MS-DOS или Windows 95. Реальная эксплуатация показала, что для одновременного обслуживания четырёх каналов на скорости до 38400 бит/сек достаточно компьютера уровня 386SX-25. (Четыре канала возникли из-за платформы реализации).

Система построена по принципу Центр – Абоненты (рис. 2). Центр – компьютер, к которому подключено от одного до четырёх телефонных линий через модемы, при этом Центр держит модемы в Автоответе и отвечает на «звонки» Абонентов. Возможна настройка всей системы или одного из каналов на поддержание постоянного соединения.

Передача данных в рамках системы базируется на специально разработанном протоколе передачи данных, обладающем высокой помехоустойчивостью. Алгоритм протокола построен с учётом характера и уровня помех на отечественных телефонных линиях.

Система КаСоm версии 3.6 обеспечивает упаковку и закрытие информации во время передачи её по каналам связи. При этом упаковка и шифрование передаваемых данных происходит в памяти непосредственно перед передачей, а дешифрование и распаковка – сразу после приёма информации перед записью её на диск. Таким образом снижается время передачи информации, и обеспечивается защита от несанкционированного доступа во время передачи информации по каналам связи. Время, затрачиваемое на шифрование и паковку информации, пренебрежимо мало по сравнению со временем передачи элементарного блока информации.

Ввиду того, что система КаСоm использует собственный протокол передачи данных и коррекции ошибок, использование модемов или другого каналообразующего оборудования без встроенной коррекции ошибок на зашумленных линиях не ухудшает и не замедляет передачи данных.

Для каждого Абонента на Центре заводится «Почтовый ящик» (группа каталогов) и ему присваивается ключ доступа к Центру, корректность которого проверяется в момент установления соединения. Таким образом, соединиться и передать (и/или принять) данные может только зарегистрированный Абонент (заведённый в конфигурации Центра). В случае утраты или компрометации ключей доступа и шифрования в Центре может быть сгенерирован новый ключ.

Подробнее о протоколе передачи данных:

1. Протокол является адаптивным – максимальная длина передаваемого элементарного блока динамически изменяется в зависимости от уровня помех в линии.

2. Встроенная система коррекции ошибок, в сочетании с перераспределением данных в рамках передаваемого блока, помогает в большинстве случаев избавиться от необходимости повторной передачи повреждённого блока. Алгоритм коррекции ошибок, выбранный с учётом характера помех в линиях, подключается только при высокой частоте искажений и изменяет избыточность в зависимости от зашумлённости линии.

3. Специальные меры по увеличению надёжности распознавания заголовка передаваемого блока позволяют избавиться от рассинхронизации алгоритма на разных концах линии, что является наиболее неприятным при использовании известных протоколов передачи данных на зашумлённых линиях.

4. Используемые в рамках протокола, меры по отслеживанию состояния линии позволяют не разрывать связь при кратковременном исчезновении несущей.

5. Динамическая компрессия данных непосредственно перед передачей снижает время передачи. Кроме того, после компрессии данные шифруются перед передачей в линию, что является надёжной защитой от несанкционированного доступа и съёма информации непосредственно с линии.

6. Протокол реализован так, что все настроечные параметры, оптимальные значения которых зависят от характера и уровня помех в линии, могут изменяться. В настоящий момент они подобраны для оптимальной передачи по коммутируемым линиям на основе опыта эксплуатации в различных регионах России. Часть параметров вынесена в настроечные файлы.

На современных модемах система поддерживает скорость передачи данных до 38400 бит/сек (ограничение искусственное, больше никогда не требовалось), а с учётом предварительной упаковки информации реальная скорость передачи может быть значительно выше.

Существует версия протокола, реализованного в системе (правда, несколько устаревшая), перенесённая в среду UNIX на компьютерах «Беста». А также версия системы, в которой «абонент» перенесён на карточный POS терминал Bull-IO (чиповые депозитные карточки).

Основываясь на этом опыте, система целиком или некоторая её часть может быть перенесена на другую платформу и адаптирована под нужды Заказчика и к его коммуникационному оборудованию.

Опубликовано в томе 1 «LVII научная сессия, посвящённая Дню радио». Российское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи им. А. С. Попова. Москва – 2002 год