Н. Ж. Джайчибеков физика-математика Ўылымдарыны докторы, профессор

асимптотические зависимости относительной вязкости от параметра β из формулы (6).

Видно, что эти кривые с достаточной степенью точности ведут себя одинаково в широком

диапазоне изменения параметра β . Выбор между предложенными моделями зависит от

более точных экспериментальных данных.

Рисунок 4 - Асимптотическая зависимость относительной вязкости от параметра β для модели (10). 1 - µm = 2 , 2 -

µm = 20 , 3 - µm = 100 , 4 - µm = 1000

37

Л.Н. Гумилев атындаЎы ЕУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2011, №6

Рисунок 5 -Асимптотическая зависимость относительной вязкости от параметра β для модели (11). 1 - µ_m= 2 , 2 -

µm = 20 , 3 - µm = 100 , 4 - µm = 1000
Можно сделать вывод, что для неконцентрированных суспензий расчет по упрощенной

формуле (4) вполне приемлем. Однако, при описании течения густых осадков рекомендуется

использовать соотношения (10) и (11).
ЛИТЕРАТУРА
1. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 1959. - 700 с.

2. Fang Z., Ingber M.S., Mammoli A.A. The effect of wall slip on the migration rate of

concentrated suspensions in a Couette device //Comp. Methods in Multiphase Flow.-

Southampton, Boston.: WIT Press.- 2001.- P. 229-239.

3. Балабеков З.А., Голубев В.Г., Наурызбаев К.К. Влияние запыленности пара на

формирование и течение пленки конденсата //Поиск. - 2002. - №3, ч. II.- С. 231-236.

4. Голубев В.Г., Балабеков З.А. Моделирование течения суспензии конденсата и мелких

частиц при конденсации из запыленных паров //Поиск. - 2002.- №4. - С. 159-164.

Балабеков Б.Ч.

Химиялы© аппараттардаЎы суспензиялар аЎыныны математикалы© моделдеу

Осы жґмыста дисперсиялы© жійелердегi аЎындарды сипаттамаларын еске алатын математикалы© модель ґсынылды.

Нәтижесiнде суспензияны салыстырмалы© тґт©ырлыЎын аны©тауЎа арналЎан аналитикалы© формулалары алынЎан.

Balabekov B.Ch.

Mathematical modelling of suspence flow in chemical apparatus

In this paper the mathematical models flow into disperse systems are suggested. This mathematical models use a flow

characteristics of suspense. In result the analytical formulas for defining relative viscosity of suspense are obtained.

Рекомендована к печати 18.10.2011

38

М.Н. Иманкул

Защита беспроводной компьютерной сети

(Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, г. Астана, Казахстан )

Проанализированы существующие аспекты защиты информации в WLAN, отмечены их недостатки и сформулированы

требования, предъявляемые к ним современным уровнем развития IТ-технологий. Указаны направления

совершенствования механизмов защиты информации в сетях WLAN. Рассмотрен механизм VPN как наилучший

эффективный метод защиты информации в беспроводных компьютерных сетях. Разработан эмулятор беспроводной

сети. Предложенная модель позволяет осуществлять гибкую политику сетевой безопасности.

Тематика защиты информации в беспроводных компьютерных сетях стандарта IEEE 802.11

оказалась широко востребованной, число публикаций по ней неуклонно растет. Целью данной

статьи является анализ существующих методов защиты информации в беспроводных сетях

данного стандарта, формулировка требований, предъявляемых к защите информации на

современном этапе развития WLAN (Wireless Location Area Network, беспроводная локальная

сеть).

доступа в Интернет, захват массового рынка оборудованием Wi-Fi (Wireless Fidelity,

беспроводная точность, достоверность данных) - все эти факторы привели к широкому

внедрению WLAN в разных областях экономики. Сети WLAN используются операторами в

общественных местах (гостиницах, вокзалах, аэропортах, ресторанах и т.д.), достаточно

велика доля коммерческих и пользовательских точек доступа АР (Access Point, точка

доступа) в общей структуре беспроводного доступа. В развитых странах передача 40%

беспроводного трафика, поступающего на смартфоны, осуществляется через радиоинтерфейс

Wi-Fi. С 2012 года (данные аналитической компании In-Start) ежегодно будет производиться

более 1 млрд. устройств, поддерживающих радиоинтерфейс Wi-Fi. В будущем операторы

будут использовать хот-споты Wi-Fi для разгрузки своих сетей, так как более 50% всех

мобильных сеансов происходят из дома и офиса, где высокая мобильность не так критична.

Также будет обеспечен доступ через Wi-Fi в сети сотовой связи и свободное общение любых

Wi-Fi-устройств между собой.

Уровень использования хот-спотов Wi-Fi в мире к началу 2010 года вырос до 1,2 млрд.

подключений (данные In-Start). Wi-Fi-инфраструктура потенциально способна взять на себя

часть беспроводного трафика, которым уже сегодня перегружены 3G-сети. Повсеместное

внедрение Wi-Fi в смартфоны и т.д. привело к росту спроса на доступ через хот-споты

(например: уже в 2006 году было 245 тыс. общедоступных и коммерческих хот-спотов Wi-Fi).

После успешного тестирования многоантенной технологии MIMO

(Multiple-Input-Multiple-Оutput, множественный вход-множественный выход) был

анонсирован стандарт 802.11n (теоретическая скорость передачи до 300 Мбит/с, использует

частотные диапазоны как 2,4 ГГц, так и 5 ГГц, полностью сертифицирован в сентябре 2010

г.). IEEE 802.11 a/b/d также работает в диапазоне 2.4 и 5 ГГц со скоростью до 54 Мбит/с, на

расстоянии до 150 м на открытом пространстве. В связи с принятием стандарта IEEE

802.11n, позволяющего объединить несколько частотных каналов, максимальная скорость

увеличится до 600 Мбит/с.

В частности, в Европейском союзе, США и Японии активно ведутся

научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы на разработку и внедрение

транспортных систем, предназначенных для передачи информации между автоустройствами

дорожной инфраструктуры, центрами управления, пешеходами и т.д. Разработан

международный стандарт IEEE 802.11p (версия IEEE 802.11), специальным образом

адаптированный к условиям самоорганизующихся автомобильных сетей. Оборудование

стандарта IEEE 802.11p работает в частотном диапазоне 5,925 ГГц. Один канал в 10 МГц

используется только для приложений безопасности. Правила доступа к этому каналу

определяются протоколом управления доступом к среде стандарта IEEE 802.11p.

Л.Н. Гумилев атындаЎы ЕУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2011, №6

надёжности защиты данных. Обеспечение информационной безопасности - одно из многих

задач, в которых развиваются высокие технологии и ставятся сложные задачи.

Многочисленные публикации последних лет констатируют, что злоупотребления

информацией, циркулирующей в сетях (или передаваемой по различным каналам связи),

совершенствовались не менее интенсивно, чем меры защиты от них. Угрозу сетевой

безопасности могут представлять природные катаклизмы, технические устройства, люди

(конкуренты, хакеры, недовольные уволенные служащие), внедряющиеся в сеть для

намеренного перехвата и уничтожения (или модификации) информации. Атаки,

направленные против сети, проявляют определённые намерения злоумышленника.

Принято считать, что безопасности беспроводных сетей (БПС) угрожают: нарушение

физической целостности сети; подслушивание трафика; несанкционированное вторжение в

сеть. Сам принцип беспроводной передачи данных включает возможность

несанкционированных подключений к точкам доступа. Достаточно оказаться в зоне приема

сигнала.

Целостность БПС может быть нарушена в результате действия случайных факторов

(природные явления, приводящие к увеличению уровня шумов, и технические средства

(микроволновые печи, медицинское и промышленное СВЧ-оборудование, работающее в том

же частотном диапазоне, что и БПС)) или преднамеренных помех (например, специальные

генераторы помех). В оборудовании WLAN стандарта IEEE 802.11 предусмотрены

специальные меры защиты от нарушения целостности сети: расширение спектра сигнала в

варианте DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum, расширение спектра методом прямой

последовательности) или FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum, расширение спектра со

скачкообразной перестройкой частоты). DSSS гарантирует выигрыш при обработке около 10

дБ (действие помехи подавляется в среднем в 10 раз), а при применении FHSS искажённый

помехой пакет данных повторно передаётся на другой частоте. Однако эти механизмы не

обеспечивают полной защиты от всех возможных помех [1].

Прослушивание (атака типа sniffing) трафика WLAN возможно практически из любой точки

зоны радиовидимости (зоны охвата, радиуса действия сети). В какой-то мере сложная

структура сигнала (в отличие от проводной сети), применяемая в WLAN, обеспечивает

некоторую дополнительную защиту благодаря усложнению синхронизации подслушивающих

устройств. Поскольку структура сигнала определена в стандарте, то это уже несерьёзная

защита. Защита возможна в технологии FHSS, когда применяется нестандартная, а заданная

пользователем последовательность скачков частоты.

В частности, путём сниффинга сети можно получить: имена пользователей и пароли

(некоторые приложения передают их в открытом виде); адреса компьютеров в сети;

передаваемые конфиденциальные данные.

Для ослабления угрозы прослушивания стандарт IEEE 802.11 предусматривает WEP (Wired

Equivalent Privacy, эквивалент проводной конфиденциальности/секретность на уровне

проводной связи) - шифрование с 40-разрядным секретным ключом и 24-разрядным вектором

инициализации IV (Initialization Vector, вектор инициализации). Также существуют

разновидности аппаратуры, предусматривающие 104-разрядные базовые ключи с

шифрованием WEP 24-битным IV и др. IV предназначен для рандомизации дополнительной

части ключа, что обеспечивает различные вариации шифра для разных потоков данных.

Следует отметить, что по умолчанию WEP, использующий алгоритм RC4 (Rivest’s Cipher v.4,

код Ривеста), отключён, но при включении он начнёт шифровать каждый исходящий пакет.

Сами секретные ключи представляют собой обыкновенные пароли с длиной от 5 до 13

символов ASC II (American Standard Code for Information Interchange, американский

стандартный код для обмена информацией). Следовательно, получаем общее шифрование

разрядностью от 64 до 128 бит, в результате при шифровании оперируем и постоянными

(статичными), и случайно подобранными символами. Применение статичного
40

М.Н. Иманкул

24 бита IV подразумевает около 16 миллионов комбинаций, поэтому после использования

этого количества, ключ начинает повторяться. Оказалось, хакеру необходимо найти эти

повторы, а затем ему ничего не стоит взломать такую защиту и войти в сеть как обычный

зарегистрированный (легитимный) пользователь. Механизм WEP затрагивает процессы

аутентификации (для получения доступа к WLAN) и шифрования данных. Процесс

расшифровки данных, закодированных с помощью WEP, заключается в реализации

логической операции XOR (функции "исключающее ИЛИ") над ключевым потоком и

полученной информацией.

WEP2 (WEP version 2) имеет улучшенный механизм шифрования и поддержку Cerberus V.

Однако WEP2 (усовершенствованный WEP), в котором использовались прежние алгоритмы

шифрования RC4 и схема контроля целостности IC (Integrity Check), не обеспечил

адекватного уровня безопасности.

В WLAN для снижения вероятности несанкционированного доступа предусмотрен контроль

доступа по MAC (Medium Access Control, управление доступом к среде передачи)-адресам

устройств и тот же самый WEP. Контроль доступа AP (Access Point, точка доступа)

возможен только в случае структурированной сети (при инфраструктурной топологии сети).

Механизм контроля предполагает заблаговременную разработку таблицы MAC-адресов,

разрешенных клиентов в AP и обеспечивает передачу только между зарегистрированными

беспроводными Wi-Fi-адаптерами. При топологии "ad-hoc"("точка-точка"), организованной

по принципу "равный с равным", контроль доступа на уровне радиосети не предусмотрен [2].

Следует подчеркнуть, что AP, как правило, стационарная и действует на фиксированном

канале. Связь между устройствами происходит только через AP [1]. Через них же возможен

выход во внешние проводные сети. В сети стандарта IEEE 802.11 может быть несколько AP,

объединенных проводной сетью Ethernet. Этот стандарт допускает перемещения устройств из

зоны одной AP в зону другой (роуминг), тем самым обеспечивая мобильность.

В частности, для несанкционированного вторжения в сеть, хакер должен [3]:

- иметь WLAN-оборудование, совместимое с применяемым в сети;

- при использовании в WLAN-оборудовании технологии FHSS узнать нестандартные

последовательности скачков частоты;

- знать SSID (Service Set Identifier, сетевое имя (пароль)), который скрывает инфраструктуру

и единый для всей логической сети;

- знать (в случае с технологией DSSS), на какой из 14 возможных частот функционирует сеть

(или включить режим автосканирования);

- знать секретный ключ WEP-шифра в ситуации, если в WLAN ведется шифрованная

передача;

- быть зарегистрированным в таблице разрешенных MAC-адресов в AP при

инфраструктурной топологии сети.

Все это выполнить практически сложно, поэтому вероятность несанкционированного

вторжения в WLAN, в которой приняты предусмотренные стандартом меры безопасности,

можно считать очень малой.

Слабым местом WLAN является MAC-уровень. Ничего не стоит подслушать всю процедуру

аутентификации по MAC-адресу, ведь MAC-адреса в кадре передаются незашифрованными.

Использование уникального SSID не позволяет избежать несанкционированных подключений.

SSID пригоден лишь для логического разбиения сетевых устройств [4].

Внедренный в 2003 г. стандарт WPA (Wi-Fi Protected Access, протокол защищенного доступа)

совмещает преимущества динамического обновления ключей IEEE 802.1х с кодированием

протокола интеграции временного ключа TKIP (Temporal Key Integrity Protocol, протокол

целостности временного ключа), достоинства протокола EAP (Extensible Authentication

Protocol, расширенный протокол аутентификации) и технологии MIC (Message Integrity

Check, код целостности сообщений). Однако стандарт WPA не решил полностью проблемы
41

Л.Н. Гумилев атындаЎы ЕУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2011, №6

взлома) и алгоритм MIC, предотвращающий атаки воспроизведения (replay-атака) и

изменения содержимого передаваемых пакетов (forgery-атака). WPA/TKIP - это решение,

обеспечивающее более высокий по сравнению с WEP уровень безопасности, ориентированное

на ликвидацию уязвимостей предшественника и гарантирующее совместимость с более

старым оборудованием сетей 802.11 без внесения аппаратных модификаций в устройства [5].

WPA2 (WPA version 2) лишён изъянов поточного алгоритма шифрования RC4, так как

применяет криптостойкий алгоритм блочного шифрования AES (Advanced Encryption

Standard, продвинутый стандарт шифрования). AES - стандарт США. Шифраторы AES

реализованы на микросхемах и программно. Шифраторы AES можно выполнить на

микросхемах ASIC (Applications Specific Integrated Circuit, специализированная ИС) или на

ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы). В частности, ASIC - заказная

микросхема с высокой степенью интеграции, включающая различные наборы логических

элементов и блоков памяти. Программирование такой микросхемы осуществляется на этапе

ее изготовления с учетом конкретных требований заказчика. При разработке ASIC

используется системно-ориентированный подход, предусматривающий использование готовых

функциональных модулей.

WPA2 (802.11i) шифрует все передаваемые пакеты уникальным кодом. Алгоритмы TKIP и

AES необходимы для шифрования дополнительно к 802.1х, поскольку, как было отмечено

ранее, стандартное WEP-шифрование стандарта IEEE 802.11 обладает рядом уязвимостей

перед сетевыми атаками.

Протокол ССМР (Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code

Protocol, протокол обеспечения безопасности, одновременно выполняющий функции

управления ключами и создания контрольной суммы) является обязательной частью

стандарта WPA2, и необязательной частью стандарта WPA. ССМР преобразует

незашифрованный текст пакета и инкапсулирует его в пакет данных.

Алгоритм CCMP также, как и TKIP, призван обеспечить конфиденциальность,

аутентификацию, целостность и защиту от атак воспроизведения. Все AES-процессы,

используемые в ССМР, применяют AES со 128-битовым ключом и 128-битовым размером

блока. Процедуры установления соединения и обмена ключами для алгоритмов TKIP и

ССМР одинаковы. Одним из лучших способов защиты является VPN ((Virtual Private

Network), использующий механизмы блочного шифрования (например, AES), значительно

затрудняющих расшифровку трафика. Слово "частная"свидетельствует о признании того

факта, что весь обмен данными понятен лишь конечным точкам канала (узлу-отправителю,

узлу-получателю) и никому больше. Сегодня VPN - это сочетание технологий для

безопасного соединения по незащищенным или ненадежным сетям. Достоинство VPN -

возможность задействовать существующее оборудование и программные продукты, а также

опыт, накопленный при эксплуатации традиционных VPN.

VPN основывается на механизмах туннелирования и шифрования. При туннелировании

передаваемые пакеты инкапсулируются (вставляются) в пакеты транспортной сети, через

которую происходит передача. При этом форматы транспортируемых (передаваемых)

пакетов не имеют никакого значения. Дополнительно, инкапсулируемый пакет может

шифроваться любым способом. Однако никакая VPN не является устойчивой к DoS (Denial

of Service, отказ в обслуживании)- или DDoS (Distributed DoS, распределенный DoS)-атакам.

Следует также отметить, что VPN не защищает от несанкционированного доступа на

физическом уровне в силу своей виртуальной природы и зависимости от нижележащих

протоколов [4]. При правильном построении WLAN наиболее вероятную угрозу безопасности

представляет нарушение физической целостности, нехарактерное для проводных сетей. При

развёртывании WLAN следует учесть, что в них без каких-либо ограничений могут

применяться средства обеспечения безопасности, предоставляемые операционными системами

и средствами мониторинга сетей. Сегодня в защите WLAN используются довольно сложные
42

М.Н. Иманкул

целостности их передачи. Тем не менее, вероятность несанкционированного доступа к

информации злоумышленников является весьма существенной.
Моделирование сети позволяет решать целый комплекс задач (анализ уже существующей

компьютерной сети с возможностью оценки эффективности ее работы; выявление

"узких"мест; выработка рекомендаций по улучшению сетевой инфраструктуры, подготовка

сети к возможному расширению или модернизации и т.п.). В случае создания новой сети

главным образом оценивается ожидаемый объем сетевого трафика с учетом времени работы

каждого сотрудника и тех приложений, с которыми каждый из них будет работать. На

основании полученных данных разрабатывается и моделируется детальный проект сети.
На первом этапе составляется обобщенная структура подсети, которая включает в себя сбор

информации о расположении рабочих станций, активного и серверного оборудования, о

стандартах и спецификации всех физических соединений между устройствами. На втором

этапе осуществляется детальный процесс документирования всех устройств, составляющих

сеть. Каждое из устройств обладает рядом характеристик. Их изменение может повлиять на

эффективность работы устройства, что может сказаться на работе сети в целом. Для каждого

участка сети необходимо указывать максимально возможную пропускную способность

активного оборудования, а также приблизительное расстояние между узлами сети.

сегодняшний день стандартом, который унаследовал самые лучшие свойства стандарта IEEE

802.11b. Данный стандарт предписывает обязательные и возможные скорости передачи

данных, такие как: обязательные - 1; 2; 5,5; 6; 11; 24 Мбит/с; возможные - 33; 36 и 54 Мбит/с.

Преимуществом оборудования данного стандарта является совместимость с оборудованием

IEEE 802.11b. Следовательно, можно легко использовать компьютер с сетевой картой

стандарта 802.11b для работы с точкой доступа стандарта 802.11g и наоборот. Потребляемая

мощность оборудования этого стандарта намного ниже, чем аналогичного оборудования

стандарта IEEE 802.11а. Поэтому в эмуляторе создана точка доступа на основе стандарта

802.11g. Для разработки эмулятора была использована среда программирования Borland

Delphi. Создание эмулятора дает возможность составить модель беспроводной компьютерной

сети, определить радиус ее действия (зону охвата) еще до создания реальной сети, таким

образом учесть все возможные недостатки.
Количество точек доступа не ограничено и зависит от количества этажей в здании, площади

каждого из них, а также от численности сотрудников, подключаемых ежедневно к сети.

Размещение точек доступа зависит от архитектурного плана здания. План должен включать

месторасположение каждой стены и перекрытия, должна иметься информация о

потенциальных источниках помех (например, микроволновые печи). Желательно искать

точку с прямой видимостью по направлению к каждому месту, где пользователи захотят

поместить компьютер. Если сеть охватывает большое открытое пространство, можно

разместить точки доступа на равных расстояниях друг от друга. Если же пространство

неоднородно, то необходимо смоделировать хотя бы приближенную модель беспроводной

сети, чтобы иметь представление о возможных проблемах, которые могут возникнуть в

действительности.
В эмуляторе выполнен мониторинг и администрирование локальной беспроводной сети.

Произведен подсчет трафика каждого пользователя в зависимости от уровня подаваемого

сигнала, так как чем дальше компьютер находится от точки доступа и чем больше преград в

виде железобетонных перекрытий, тем сигнал слабее, следовательно, скорость передачи