МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Информационная безопасность телекоммуникационных систем

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра радиофизики и теоретической физики
Направление подготовки10.03.01. Информационная безопасность
ПрофильБезопасность автоматизированных систем (в сфере профессиональной деятельности)
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план10_03_01_ИБ-4-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 36
самостоятельная работа 72
Виды контроля по семестрам
зачеты: 7

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (7) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Лабораторные 18 18 18 18
Сам. работа 72 72 72 72
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):

Рецензент(ы):

Рабочая программа дисциплины
Информационная безопасность телекоммуникационных систем

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 10.03.01 ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 01.12.2016г. №1515)

составлена на основании учебного плана:
10.03.01 Информационная безопасность
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 9
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д.ф.-м.н., профессор А.А.Лагутин


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 9
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор А.А.Лагутин


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Цель изучения дисциплины – сформировать у будущих специалистов систему понятий, знаний, умений и навыков в области деятельности, связанной с подбором, эксплуатацией и обслуживанием радиотелекоммуникационной аппаратуры и оборудования цифровых беспроводных широкополосных сетей связи.
Основными задачами изучения дисциплины «Безопасность телекоммуникационных систем» являются:
• ознакомление студентов с физическими основами передачи данных по радиоканалу и базовыми принципами организации электросвязи;
• обучение студентов основам организации и проектирования цифровых беспроводных широкополосных телекоммуникационных сетей;
• ознакомление студентов с основными уязвимостями беспроводных телекоммуникационных сетей и способами защиты данных в них;
• получение представлений о радиоэлектронной борьбе и радиоэлектронном подавлении;

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.Б.06

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-4 способностью участвовать в работах по реализации политики информационной безопасности, применять комплексный подход к обеспечению информационной безопасности объекта защиты
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.физические основы работы телекоммуникационных систем и возможные угрозы информационной безопасности.
принципы построения телекоммуникационных систем с различной реализацией физического канала и методы обеспечения информационной безопасности.
3.2.Уметь:
3.2.1.формулировать политику информационной безопасности для телекоммуникационных систем.
практически применять теоретические знания при решении задач защиты информации в телекоммуникационных системах.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.методами защиты информации в телекоммуникационных системах.
методами анализа и проектирования систем защиты информации в телекоммуникационных системах.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Введение
1.1. Общая информация об угрозах информационной инфраструктуре и единой сети электросвязи Российской Федерации. Формулирование политики информационной безопасности для телекоммуникационных систем. Классификация сетей связи. Взаимосвязь сетевых и телекоммуникационных технологий. Обобщённая структура телекоммуникационной сети. Эволюция сетей электросвязи. Сети связи следующего поколения (NGN). Современные достижения в сетях подвижной связи и оптоволоконных линиях связи. Лекции 7 2 ПК-4 Л2.1, Л1.3, Л1.1
1.2. Разделы Доктрины информационной безопасности РФ, посвящённые угрозам информационной инфраструктуре и единой сети электросвязи. Формулирование политики информационной безопасности для телекоммуникационных систем. Классификация сетей связи Взаимосвязь сетевых и телекоммуникационных технологий. Эволюция сетей электросвязи. Сети связи следующего поколения (NGN). Современные достижения в сетях подвижной связи и оптоволоконных линиях связи. Сам. работа 7 8
Раздел 2. Информационная безопасность беспроводных каналов связи. Физический уровень
2.1. Радиоканал и его составные части. Схемотехника и основные характеристики радиоприёмников. Перенос частоты. Методы аналоговой модуляции. Классические и современные способы детектирования сигналов. Лекции 7 2 ПК-4 Л1.2, Л1.3, Л2.2
2.2. Измерение характеристик чувствительности и избирательности УКВ-радиоприёмника. Лабораторные 7 4 ПК-4 Л2.1, Л1.2, Л1.3
2.3. Физический уровень беспроводных сетей. Радиоканал и его составные части. Схемотехника и основные характеристики радиоприёмников. Перенос частоты. Методы аналоговой модуляции. Классические и современные способы детектирования сигналов. Сам. работа 7 8 ПК-4 Л1.2, Л1.3, Л1.1
2.4. Структура цифровой системы связи и функции основных блоков. Методы импульсной и полосовой модуляции. Защита информации в цифровых телекоммуникационных системах. Методы обеспечения скрытности передачи. Цифровые маскираторы. Лекции 7 2 ПК-4 Л1.2, Л1.3, Л1.1
2.5. Квадратурный приём сигналов с ЧМ модуляцией на выходе анализатора сигналов PXIe-5644R. Лабораторные 7 4 ПК-4 Л2.1, Л1.2
2.6. Линейные цифровые маскираторы Лабораторные 7 2 ПК-4 Л2.1, Л1.1
2.7. Структура цифровой системы связи и функции основных блоков. Методы импульсной и полосовой модуляции. Защита информации в цифровых телекоммуникационных системах. Методы обеспечения скрытности передачи. Цифровые маскираторы Сам. работа 7 8 ПК-4 Л2.1, Л1.1
2.8. Основные понятия антенной техники. Классификация и характеристики антенн. Распространение радиоволн. Распределение спектра радиосигналов. Лекции 7 2 ПК-4 Л2.1, Л1.1
2.9. Анализ спектров источников радиосигналов с помощью анализатора спектра R&S FSH4. Лабораторные 7 4 ПК-4 Л2.1, Л1.2
2.10. Основные понятия антенной техники. Классификация и характеристики антенн. Распространение радиоволн. Распределение спектра радиосигналов. Сам. работа 7 8 ПК-4
Раздел 3. Информационная безопасность беспроводных каналов связи. Канальный и сетевой уровни.
3.1. Методы мультиплексирования каналов. OFDM-модуляция. Методы расширения спектра. Лекции 7 2 ПК-4 Л1.3
3.2. Моделирование процесса мультиплексирования с кодовым разделением каналов (CDMA) Лабораторные 7 4 ПК-4 Л2.1
3.3. Канальный уровень беспроводных сетей. Методы мультиплексирования каналов. OFDM-модуляция. Методы расширения спектра Сам. работа 7 8 Л2.1
3.4. Эволюция сетей мобильной связи. Принципы построения современных сетей мобильной связи. Угрозы безопасности, связанные с мобильностью. Перспективы развития сетей мобильной связи. Лекции 7 2 ПК-4 Л2.1, Л1.2, Л1.3
3.5. Эволюция сетей мобильной связи. Принципы построения современных сетей мобильной связи. Угрозы безопасности, связанные с мобильностью. Перспективы развития сетей мобильной связи. Сам. работа 7 8 ПК-4
Раздел 4. Информационная безопасность радиосистем передачи информации различного радиуса действия.
4.1. Спутниковые системы связи: орбиты, диапазоны частот, виды модуляции. Беспроводные локальные сети стандарта IEEE 802.11. Персональные сети Bluetooth и ZigBee. Лекции 7 2 ПК-4 Л2.1, Л1.3
4.2. Спутниковые системы связи: орбиты, диапазоны частот, виды модуляции. Беспроводные локальные сети стандарта IEEE 802.11. Персональные сети Bluetooth и ZigBee Сам. работа 7 8 ПК-4
Раздел 5. Информационная безопасность оптоволоконных линий связи
5.1. Оптоволоконные линии связи. Основные преимущества и физиче-ские основы работы оптоволоконных линий связи. Виды волокон. Реализация волнового мультиплексирования. Модуляция и детектирование оптических сигналов. Возможности перехвата инфор-мации в оптоволоконных линиях связи. Лекции 7 2 ПК-4 Л2.1, Л1.3, Л1.1, Л2.2
5.2. Оптоволоконные линии связи. Основные преимущества и физиче-ские основы работы оптоволоконных линий связи. Виды волокон. Реализация волнового мультиплексирования. Модуляция и детек-тирование оптических сигналов. Возможности перехвата инфор-мации в оптоволоконных линиях связи. Сам. работа 7 8 ПК-4 Л2.1
Раздел 6. Радиоэлектронная борьба
6.1. Основные понятия и определения. Радиоэлектронное подавление. Виды активных радиоэлектронных помех и способы их формирования. Средства создания активных радиоэлектронных помех и защиты от них Лекции 7 2 ПК-4 Л1.2, Л1.3, Л2.2
6.2. Основные понятия и определения. Радиоэлектронное подавление. Виды активных радиоэлектронных помех и способы их формирования. Средства создания активных радиоэлектронных помех и защиты от них Сам. работа 7 8 ПК-4 Л2.1, Л2.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
1. Общая информация об угрозах информационной инфраструктуре и единой сети электросвязи Российской Федерации. Формулирование политики информационной безопасности для телекоммуникационных систем. Классификация сетей связи (те-лекоммуникационных систем). Взаимосвязь сетевых и телекоммуникационных тех-нологий.
2. Обобщённая структура телекоммуникационной сети. Эволюция сетей электросвязи. Сети связи следующего поколения (NGN). Современные достижения в сетях подвижной связи и оптоволоконных линиях связи.
3. Уровневые модели сетевых систем. Ведущая роль физического уровня в обеспече-нии информационной безопасности телекоммуникационных систем.
4. Классификация сигналов, используемых в телекоммуникационных системах. Ана-логовые системы связи и аналоговые методы модуляции сигналов (математическое описание, спектр, векторная диаграмма).
5. Структурные схемы и принцип работы классических и современных приёмников радиосигналов. Квадратурный метод обработки радиосигналов.
6. Общая структура цифровых систем связи. Функциональное назначение отдельных блоков.
7. Виды цифровой импульсной и полосовой модуляции. Векторное представление сигналов. Созвездия. Спектральные характеристики сигналов с цифровой манипу-ляцией.
8. Методы уплотнения каналов. OFDM-модуляция. Методы расширения спектра.
9. Распределение частот, антенны беспроводных устройств и распространение радио-волн.
10. Оптоволоконные системы связи: физические основы, принципы построения, воз-можные угрозы безопасности.
11. Спутниковые системы связи: методы модуляции, рабочие области частот, возмож-ные угрозы информационной безопасности.
12. Сотовые системы связи: поколения систем, принципы обеспечения информацион-ной безопасности. Глушение сотовой связи.
13. Угрозы безопасности беспроводных сетей (LAN) (на примере сети Wi-Fi). Способы (механизмы) защиты беспроводных сетей.
14. Виды активных радиоэлектронных помех и способы их формирования. Средства создания активных радиоэлектронных помех и защиты от них
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
В Приложении
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
См. Приложение

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 К.М. Сагдеев; В.И. Петренко Физические основы защиты информации: учебное пособие Ставрополь : СКФУ, 2015//ЭБС Университетская библиотека Online biblioclub.ru
Л1.2 Новожилов О.П. Архитектура ЭВМ и систем: Учебное пособие ЭБС Юрайт, 2018 biblio-online.ru
Л1.3 Мэйволд, Э. Безопасность сетей: Национальный Открытый Университет <ИНТУИТ>, 2016 \\ ЭБС «Университетская библиотека онлайн» biblioclub.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Барнс К., Боутс Т., Лойд Д., Уле Э. Защита от хакеров беспроводных сетей : М.: Издательство "ДМК Пресс", 2005 // ЭБС "Лань" e.lanbook.com
Л2.2 Под ред. А.М. Рембовского Радиомониторинг: задачи, методы, средства [Электронный ресурс]: Учебное пособие для вузов М.: Горячая линия - Телеком , 2012 www.studentlibrary.ru
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 ЭБС «Лань» e.lanbook.com
Э2 ЭБС «Университетская библиотека онлайн» www.biblioclub.ru
Э3 ЭБС «Юрайт» www.biblio-online.ru
Э4 ЭБС "АлтГУ" elibrary.asu.ru
Э5 Курс "Информационная безопасность телекоммуникационных систем" на Образовательном портале [Электронный ресурс] portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Операционная система Microsoft Windows 7
Офисный пакет Microsoft Office 2007
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
Профессиональные базы данных:
1. Электронная база данных «Scopus» (http://www.scopus.com);
2. Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/);
3. Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
304К лаборатория телекоммуникаций и цифрового телевидения центр систем автоматизации и управления - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 10 посадочных мест; рабочее место преподавателя; стеллажи под лабораторное оборудование; проектор: марка INFOCUS модель IN24 - 1 единица; программно-аппаратный комплекс измерения технологических параметров на базе плат, система сбора данных AFS, средства отладки и программирования DL-NEXYS, станции паяльные ERSA (2шт.), телефон системный Panasonic KX-DT321RU-B (2шт.), IP-платформа Panasonic KX-NCP1000RU, Анализатор спектра R&S FSH8, модальная система анализа и генерации сигналов, персональные портативные устройства сбора данных NI myDAQ; методические указания по выполнению лабораторных работ по курсам "Техника приема и обработки сигналов", "Проектирование устройств на ПЛИС", "Цифровая и микропроцессорная техника".
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)
519М электронный читальный зал с доступом к ресурсам «ПРЕЗИДЕНТСКОЙ БИБЛИОТЕКИ имени Б.Н. Ельцина» - помещение для самостоятельной работы Учебная мебель на 46 посадочных мест; 1 Флипчарт; компьютеры; ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" и доступом в электронную информационно-образовательную среду; стационарный проектор: марка Panasonic, модель PT-ST10E; стационарный экран: марка Projecta, модель 10200123; система видеоконференцсвязи Cisco Telepresence C20; конгресс система Bosch DCN Next Generation; 8 ЖК-панелей
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Содержание курса разбито на шесть разделов, посвящённых различным видам систем связи и их информационной безопасности. Во вводном разделе приводится общая информация об угрозах информационной инфраструктуре и единой сети электросвязи Российской Федерации. Для ориентации в большом количестве видов сетей связи приводится их классификация. Необходимо изучить не только современное состояние систем связи, но их эволюцию, которая идёт в сторону конвергенции всех основных видов связи и в сторону перехода на IP-технологии. В этом плане необходимо разобраться с такими понятиями, как сеть связи следующего поколения (NGN) и иметь представление о современных достижениях в сетях подвижной связи и оптоволоконных линиях связи.
Последующие два раздела посвящены физическому, канальному и сетевому уровню беспроводных каналов связи как виду каналов, в наибольшей степени подверженным угрозам информационной безопасности. При изучении этих разделов необходимо усвоить схемные и алгоритмические решения, которые применяются в аналоговых и цифровых системах связи на основе радиоканала, получить представление о принципах модуляции и детектирования сигналов, маскирования, расширения спектра и уплотнения (мультиплексирования), в том числе самого современного и достаточно сложного, такого, как OFDM. Достижению этих целей служат лабораторные работы, которые предназначены для практического знакомства с аппаратной и алгоритмической частью радиоканалов, освоения методов измерения параметров радиоканалов и получения целостной картины использования спектрального диапазона. Для более комплексного представления о работе радиоканалов необходимо также изучить материал, касающийся антенной техники и закономерностей распространения радиоволн.
Одним из быстрорастущих рынков беспроводной связи является сотовая связь. В связи с её повсеместностью и массовостью важное значение имеет получение представления о потенциальных угрозах информационной безопасности в настоящее время и в ближайшем будущем при переходе к сетям 5 поколения.
Не оставлены без внимания и такие популярные беспроводные виды сетей связи как Wi-Fi, ZigBee и спутниковая связь. При изучении этих видов связи потребуется снова обратиться к анализу видов цифровой полосовой манипуляции, диапазонам частот и условиям распространения радиосигналов.
Из числа проводных каналов связи наибольшее внимание в курсе уделено оптоволоконным линиям связи как наиболее скоростным и перспективным. При их изучении необходимо понять принцип работы оптоволоконного канала, современные технологии мультиплексирования и потенциальные угрозы информационной безопасности.
Заключительным разделом является раздел, посвящённый радиоэлектронной борьбе, который содержит сведения о радиоэлектронном подавлении, видах активных радиоэлектронных помех и способах их формирования.