全光網(wǎng)絡(luò)中攻擊的檢測與定位

1 引 言

全光網(wǎng)絡(luò)(AON)是指在網(wǎng)絡(luò)中信號不需電／光和光／電轉(zhuǎn)換，傳輸和交換過程中始終以光的形式存在。由于節(jié)點的交換使用大容量和高度靈活的波長上／下光分插復(fù)用器(OADM)和光交叉連接設(shè)備(OXC)，進(jìn)而實現(xiàn)透明傳輸，一旦商用將極大提高傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)容量。然而，與現(xiàn)有電／光／電網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)電網(wǎng)絡(luò)相比，易受惡意攻擊，其安全問題更應(yīng)該被引起重視，具體原因如下：

(1)攻擊者更易接近光器件，網(wǎng)絡(luò)易攻擊性高。例如，通過微彎光纖注入某一波長的攻擊光信號或利用其輻射出的光信號可進(jìn)行竊聽，用光纖夾持器加以改進(jìn)或光泄漏檢測器就能實現(xiàn)上述功能；

(2)光網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)為攻擊提供了機(jī)會。例如，在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端注入攻擊信號，在傳輸過程中可影響整個網(wǎng)絡(luò)；

(3)某些光技術(shù)恰成漏洞被攻擊所利用。例如，光開關(guān)中的串?dāng)_水平引起的一部分泄漏信號，這對于正常信號不會造成危害，但當(dāng)攻擊者注入強(qiáng)干擾信號時，足以讓攻擊者檢測到它的存在，很有可能從流量中恢復(fù)出一部分?jǐn)?shù)據(jù)。

本文的目標(biāo)是研究攻擊的類型和方法，介紹全光網(wǎng)中易受攻擊的器件，探討幾種有效的攻擊的檢測方法和定位算法。

2 攻擊的類型和方法

從應(yīng)對攻擊角度出發(fā)，提出全光網(wǎng)絡(luò)安全管理框架，如圖1所示。

2.1 攻擊的類型

攻擊是指人為的惡意破壞。攻擊大致有六類：通信流量分析、竊聽、數(shù)據(jù)延遲、服務(wù)拒絕、QoS下降和欺騙。通信分析和竊聽有相似特性；光網(wǎng)絡(luò)沒有光存儲器，不會受到數(shù)據(jù)延遲攻擊；欺騙可以用加密來防止；服務(wù)拒絕是QoS下降的極限結(jié)果，兩者統(tǒng)稱為服務(wù)破壞。從物理層看，全光網(wǎng)絡(luò)中主要考慮的攻擊有兩類：竊聽與通信流量分析和服務(wù)破壞。

2.2 攻擊的方法

為實現(xiàn)上述兩種攻擊，攻擊者必須設(shè)計攻擊方法，原則是：易于實現(xiàn)和效果明顯。常見的攻擊方法有四種：帶內(nèi)干擾攻擊、帶外干擾攻擊、竊聽和斷纖。

帶內(nèi)干擾攻擊是注入一個光信號專門來降低接收機(jī)正確解譯數(shù)據(jù)的能力，它不但破壞攻擊源所在鏈路上的信號，而且也影響與該鏈路節(jié)點相連的其他鏈路上的信號質(zhì)量，如圖2所示。這是信號不需再生而直接在鏈路中傳播造成的。

帶外干擾攻擊是利用器件的泄漏或交叉調(diào)制效應(yīng)降低信號能量，攻擊者注入一個與通信波段不同波長但又在放大器放大帶寬內(nèi)的信號，攻擊信號就會掠奪其他信號的增益，如圖3所示。

竊聽是攻擊者監(jiān)聽從鄰近信道泄漏的串?dāng)_來獲得有關(guān)鄰近信號的信息。

斷纖就是認(rèn)為切斷光纜的攻擊。