Система оценки качества предоставления защищенной видеоконференцсвязи Российский патент 2024 года по МПК H04L1/20 H04N17/00 

Изобретение относится к технике связи, а в частности, к способам контроля и оценки качества, предоставляемых потребителям услуг связи.

Известен «Способ внешнего контроля качества предоставляемых сетью связи услуг» (Патент РФ № 2669535 от 11.10.2018 Бюл. № 29), заключающийся в том, что задают объект измерения; передают импульсную последовательность; принимают импульсную последовательность; обнаруживают битовые ошибки; подсчитывают количество битовых ошибок; отличающийся тем, что дополнительно задают исходные данные: пары корреспондирующих абонентов; тестовую последовательность, известную заданной паре абонентов, состоящую из Кбит, требуемую вероятность битовой ошибки (Рош); периодичность (Тизм) проведения измерений вероятности битовой ошибки (Рош) при максимальной скорости передачи (Vmax пер); в непрерывно функционирующей сети, в реальных условиях эксплуатации передают и принимают тестовую последовательность между парой корреспондирующих абонентов при максимальной скорости передачи (Vmax пер); рассчитывают вероятность битовой ошибки (Рош) тестовой последовательности на сети связи; запоминают в матрицу (М) значения вероятности битовой ошибки (Рош) тестовой последовательности на информационном направлении; сравнивают значения требуемой вероятности битовой ошибки (Роштр) со значениями вероятности битовой ошибки (Рош) тестовой последовательности, если значения вероятности битовой ошибки (Рош) совпадают или меньше значения требуемой вероятности битовой ошибки (Роштр), то сеть связи удовлетворяет требованиям заданного качества услуг для заданной пары корреспондентов, и формируют сигнал, подтверждающий качество представляемых услуг связи, если значения вероятности битовой ошибки (Рош) выше значения требуемой вероятности битовой ошибки (Роштр), то формируют сигнал о не соответствии качества представляемых услуг связи.

Известен «Способ биллинга с учетом качества предоставляемых услуг связи» (Патент РФ № 2708512 от 09.12.2019 Бюл. № 34), заключающийся в том, что производят аутентификацию и авторизацию клиента, собирают данные о предоставляемых услугах, определяют стоимость предоставленных услуг, формируют отчет, отличающийся тем, что записывают в запоминающее устройство пороговые значения показателей качества предоставляемых услуг, формируют с помощью кодера тестовую последовательность, во время получения услуги передают по каналам связи тестовую последовательность, принимают тестовую последовательность, вычисляют с помощью декодера значения показателей качества, сравнивают с помощью процессора вычисленные значения показателей качества с заданными пороговыми значениями, если вычисленное значение показателя меньше порогового, продолжают сбор данных, содержащих информацию о предоставляемых услугах, и определение стоимости предоставленных услуг, если вычисленное значение показателя качества больше порогового, то определяют временной интервал, в течение которого вычисленное значение показателя качества больше порогового, считают в данном временном интервале услугу не оказанной, исключают из расчета стоимости.

Известен «Способы и устройство прогнозирования индикатора качества канала в системе связи» (Патент РФ № 2429574 от 20.09.2011 Бюл. № 26). Способ определения прогнозного индикатора качества канала в системе связи, содержащий этапы, на которых: определяют, по меньшей мере, один первый индикатор качества канала от первого приемника; определяют, по меньшей мере, один второй индикатор качества канала от второго приемника; и вычисляют прогнозный индикатор качества канала с помощью функции по меньшей мере одного первого индикатора качества канала и по меньшей мере одного второго индикатора качества канала, определяется множество первых индикаторов качества канала, и каждый из множества индикаторов возникает в соответствующие разные моменты времени. Устройство определения прогнозного индикатора качества канала в системе связи, содержащее: процессор, сконфигурированный для: определения по меньшей мере одного первого индикатора качества канала от первого приемника; определения по меньшей мере одного второго индикатора качества канала от второго приемника; и вычисления прогнозного индикатора качества канала с помощью функции по меньшей мере одного первого индикатора качества канала и по меньшей мере одного второго индикатора качества канала; и запоминающее устройство, соединенное процессором, для хранения команд, при обращении к которым процессор выполняет все свои вышеуказанные действия, устройство определения прогнозного индикатора качества канала в системе связи, содержащее: средство определения по меньшей мере одного первого индикатора качества канала от первого приемника; средство определения по меньшей мере одного второго индикатора качества канала от второго приемника; и средство вычисления прогнозного индикатора качества канала с помощью функции по меньшей мере одного первого индикатора качества канала и по меньшей мере одного второго индикатора качества канала.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям аналогом (прототипом) к заявленной является система, описанная в статье «Оценка качества защищенной видеоконференции в условиях компьютерных атак» (Белов А. С., Добрышин М. М., Горбуля Д. С., Новиков В. Г. / Журнал технических исследований. 2021. Т. 7. № 4. С. 3-10), состоящая из источник видеосигнала; сервер видеоконференцсвязи (на передающей стороне); средство криптографической защиты (на передающей стороне); маршрутизатор; коммутатор; средство криптографической защиты (на приемной стороне); сервер видеоконференцсвязи (на приемной стороне); приемник видеосигнала; система оценки качества цифрового потока; программное средство оценки качества видеоизображения; источник битовых ошибок в сети связи; источник компьютерной атаки.

Техническая проблема: низкая достоверность оценки качества защищенной видеоконференцсвязи из-за отсутствия оценки задержки, передаваемого аудиопотока от видеопотока, а также низкой достоверности возникновения задержки доставки пакета, средней задержки доставки пакета, коэффициента потери пакетов, характеризующих качество информационных потоков используемых для организации видеоконференцсвязи, при изменении информационной нагрузки в транспортной телекоммуникационной инфраструктуре или при реализации компьютерных атак в отношении оцениваемого информационного потока или сетевого оборудования осуществляющего доступ к телекоммуникационной инфраструктуре.

Технический результат: повышение достоверности оценки качества защищенной видеоконференцсвязи за счет оценки задержки, передаваемого аудиопотока от видеопотока, а также повышения достоверности возникновения задержки доставки пакета, средней задержки доставки пакета, коэффициента потери пакетов, характеризующих качество информационных потоков используемых для организации видеоконференцсвязи, при изменении информационной нагрузки в транспортной телекоммуникационной инфраструктуре или при реализации компьютерных атак в отношении оцениваемого информационного потока или сетевого оборудования осуществляющего доступ к телекоммуникационной инфраструктуре.

Решение технической проблемы: обеспечивается за счет включения в состав «Системы моделирования предоставления защищенной видеоконференцсвязи при деструктивном воздействии на передаваемый информационный поток» аппаратно-программного комплекса фиксации задержки аудиопотока от видеопотока, а также формирования полунатурной модели транспортной телекоммуникационной инфраструктуры за счет использования группы маршрутизаторов и группы серверов имитирующих предоставление различных услуг связи или работу компьютерных сетей.

Техническая проблема решается за счет разработки «Системы моделирования предоставления защищенной видеоконференцсвязи при деструктивном воздействии на передаваемый информационный поток» состоящей из терминала видеоконференцсвязи передающей части, соединенного с сервером защищенной видеоконференцсвязи передающей части, соединенного с криптомаршрутизатором передающей части, соединенного с маршрутизатором имитирующим граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на передающей части; маршрутизатора имитирующего граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на приемной части; терминала видеоконференцсвязи передающей части, соединеный с сервером обработки данных; криптомаршрутизатор приемной части, соединенный с сервером защищенной видеоконференцсвязи приемной части, соединенного с терминалом видеоконференцсвязи приемной части, соединенного с системой оценки качества цифрового канала связи, соединенного с аппаратно-программным комплексом фиксации и обработки артефактов в видеопотоке, соединенного с сервером обработки данных.

Согласно изобретения дополнено: web-камеру, соединенная с терминалом видеоконференцсвязи передающей части; микрофон, соединенный с терминалом видеоконференцсвязи передающей части; группа маршрутизаторов имитирующих транспортной телекоммуникационной инфраструктуры соединенных между собой и с маршрутизаторами имитирующими граничные маршрутизаторы транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на передающей и приемной частях соответственно, ПЭВМ соединенного с маршрутизаторами; к маршрутизаторам имитирующим транспортной телекоммуникационной инфраструктуры подключены серверы, имитирующие предоставление различных услуг связи или работу компьютерных сетей или компьютерные атаки; имитирующий граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на приемной части подключен к межсетевому экрану; межсетевой экран подключен к криптомаршрутизатору приемной части; межсетевой экран подключен к серверу обработки данных; к терминалу видеоконференцсвязи приемной части подключен аппаратно-программный комплекс фиксации задержки аудиопотока от видеопотока; аппаратно-программный комплекс фиксации задержки аудиопотока от видеопотока подключен к серверу обработки данных.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков обеспечивает повышение достоверности оценки качества защищенной видеоконференцсвязи за счет оценки задержки, передаваемого аудиопотока от видеопотока, а также повышения достоверности возникновения задержки доставки пакета, средней задержки доставки пакета, коэффициента потери пакетов, характеризующих качество информационных потоков используемых для организации видеоконференцсвязи.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным всем признакам заявленной системы, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

«Промышленная применимость» системы обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие данную систему с достижением указанного в изобретении результата.

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Конструкция системы поясняется чертежом:

Фиг.1. Функциональная схема системы моделирования предоставления защищенной видеоконференцсвязи при деструктивном воздействии на передаваемый информационный поток.

Системы моделирования предоставления защищенной видеоконференцсвязи при деструктивном воздействии на передаваемый информационный поток состоит из: web-камеры (101) соединенной с терминалом видеоконференцсвязи (103); микрофона (102) соединённого с терминалом видеоконференцсвязи передающей части (103); терминала видеоконференцсвязи (103) соединенного с сервером защищенной видеоконференцсвязи передающей части (104); терминала видеоконференцсвязи (103) соединенного с сервером обработки данных (124); сервера защищенной видеоконференцсвязи передающей части (104) соединенного с криптомаршрутизатором передающей части (105); криптомаршрутизатора передающей части (105) соединенного с маршрутизатором имитирующем граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на передающей части (106); маршрутизатора имитирующего граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на передающей части (106), соединенного с группой маршрутизаторов имитирующих транспортную телекоммуникационную инфраструктуру (107-110); группы маршрутизаторов имитирующих транспортную телекоммуникационную инфраструктуру (107-110) соединенных между собой и с маршрутизатором имитирующим граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на приемной части (111); ПЭВМ (112) соединенного с маршрутизаторами (105-110); группы серверов (113-116), имитирующих предоставление различных услуг связи или работу компьютерных сетей или компьютерные атаки, соединенных с группой маршрутизаторов имитирующих транспортную телекоммуникационную инфраструктуру (107-110); имитирующий граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на приемной части (111) подключен к межсетевому экрану (117); межсетевого экрана (117) подключен к криптомаршрутизатору приемной части (118); межсетевой экран (117) подключен к серверу обработки данных (124); к криптомаршрутизатору приемной части (118) подключен сервер защищенной видеоконференцсвязи приемной части (119); к криптомаршрутизатору приемной части (118) подключена система оценки качества цифрового канала связи (121); системы оценки качества цифрового канала связи (121) подключенной к серверу обработки данных (124); к серверу защищенной видеоконференцсвязи приемной части (119) подключен терминал видеоконференцсвязи приемной части (120); к терминалу видеоконференцсвязи приемной части (120) подключен аппаратно-программный комплекс фиксации и обработки артефактов в видеопотоке (122); к терминалу видеоконференцсвязи приемной части (120) подключен аппаратно-программный комплекс фиксации задержки аудиопотока от видеопотока (123); аппаратно-программного комплекса фиксации и обработки артефактов в видеопотоке (122) подключеного к серверу обработки данных (124); аппаратно-программного комплекса фиксации задержки аудиопотока от видеопотока (123) подключенного к серверу обработки данных (124).

Система моделирования предоставления защищенной видеоконференцсвязи при деструктивном воздействии на передаваемый информационный поток функционирует следующим образом

Поступаемый от web-камеры (101) видеопоток и от микрофона (102) аудиопоток объединяется в терминале видеоконференцсвязи передающей части (103) и передается на сервер защищенной видеоконференцсвязи (104).

С сервера защищенной видеоконференцсвязи (104) передается видео и аудиопотоки на сервер обработки данных (124).

С сервера защищенной видеоконференцсвязи (104) через криптомаршрутизатор (105), маршрутизатор имитирующий граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на передающей части (106), группу маршрутизаторов имитирующих транспортную телекоммуникационную инфраструктуру (107-110), маршрутизатор имитирующий граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на приемной части (111), межсетевой экран (117), криптомаршрутизатор приемной части (118), информационный поток поступает на сервер защищенной видеоконференцсвязи приемной части (119).

С использованием ПЭВМ (112) осуществляется настройка маршрутизации передаваемого информационного потока между маршрутизаторами имитирующими транспортную телекоммуникационную инфраструктуру (107-110).

Группа серверов имитирующих предоставление различных услуг связи или работу компьютерных сетей или компьютерные атаки (113-116) формирует информационную нагрузку в группе маршрутизаторов имитирующую транспортную телекоммуникационную инфраструктуру (107-110), или компьютерные атаки на оцениваемый передаваемый информационный поток между криптомаршрутизатором передающей части (105) и криптомаршрутизатором приемной части (118), или компьютерные атаки на криптомаршрутизатор передающей части (105), защищенный межсетевым экраном (117). При имитации компьютерных атак, они все известны для межсетевого экрана (117).

Сервер защищенной видеоконференцсвязи приемной части (119) преобразует принятый информационный поток в видео и аудиопотоки, которые передаются на терминал видеоконференцсвязи приемной части (120).

Аппаратно-программный комплекс фиксации и обработки артефактов в видеопотоке (122), сравнивает поступаемый видеопоток из транспортной телекоммуникационной инфраструктуры (106-111) с поступаемым видеопотоком от сервера защищенной видеоконференцсвязи (104) на сервер обработки данных (124). По результатам сравнения формируется набор статистических данных о количестве и площади артефактов в каждом принятом кадре видеоизображения. Сформированный набор статистических данных о качестве видеоизображения передаются на сервер обработки данных (124).

Аппаратно-программный комплекс фиксации задержки аудиопотока от видеопотока (123), сравнивает поступаемый аудиопоток из транспортной телекоммуникационной инфраструктуры (106-111) с поступаемым видеопотоком от сервера защищенной видеоконференцсвязи (104) на сервер обработки данных (124). По результатам сравнения формируется набор статистических данных о корреляционных связях указанных аудиопотоков. Сформированный набор статистических данных о качестве аудиопотока передаются на сервер обработки данных (124).

Система оценки качества цифрового канала связи (121), формирует набор статистических данных о значении задержки доставки пакета (IPTD), средней задержки доставки пакета (IPDV), коэффициента потери пакетов (IPLR), коэффициента ошибок пакетов (IPER). Сформированный набор статистических данных о качестве цифрового канала связи передаются на сервер обработки данных (124).

Межсетевой экран (117) формирует набор статистических данных о событиях информационной безопасности (зафиксированных компьютерных атаках). Сформированный набор статистических данных о событиях информационной безопасности передаются на сервер обработки данных (124).

После окончания сеанса защищенной видеоконференцсвязи сервер обработки данных (124) находит зависимости изменения значений параметров, характеризующих качество видеоконференцсвязи (количество артефактов и их площадь, а также задержку аудиопотока от видеопотока) от значений параметров характеризующих качество цифрового канала связи (IPTD, IPDV, IPLR, IPER) и (или) событий информационной безопасности зафиксированных межсетевым экраном.

Для оценки эффективности созданы два полунатурных испытательных стенда.

Для обоих стендов осуществлен сеанс защищенной видеоконференцсвязи, в ходе которого произведены деструктивные воздействия на передаваемый информационный поток в модели транспортной телекоммуникационной инфраструктуры. Собраны статистические данные о качестве цифрового канала связи, количестве и площади появляющихся артефактов (для системы прототипа и заявленной системы). Собраны статистические данные о качестве передаваемого аудиопотока, событиях информационной безопасности (для заявленной системы).

Собранные статистические данные позволяют найти взаимосвязи между качеством видеоконференцсвязи и качеством цифрового канала связи, и событиями информационной безопасности.

Проведен повторный сеанс защищенной видеоконференцсвязи (видео и аудио отличалось от первого сеанса), зафиксированы статистические данные о количестве и площади возникающих артефактов и задержки аудио от видеопотока.

С помощью измеренных статистических данных, расчитывают количество и площади возникающих артефактов (для системы прототипа и заявленной системы) и задержки аудио от видеопотока (для заявленной системы).

После окончания повторного сеанса защищенной видеоконференцсвязи были сравнены отклонения прогнозируемых значений количестве и площади возникающих артефактов и задержки аудио от видеопотока (данные от нейросетей) с измеренными статистическими данными.

Аналогичные эксперименты для различных значений формируемой нагрузки транспортной телекоммуникационной инфраструктуры и значений параметров компьютерной атаки.

По результатам сравнения было определено, что достоверность оценки качества защищенной видеоконференцсвязи с использованием заявленной системы выше чем у системы прототипа на 3,8-14,7 % (в зависимости от нагрузки транспортной телекоммуникационной инфраструктуры) и 19,4-27,6 % (в зависимости от значений параметров компьютерной атаки – DDoS-атака).

Таким образом, выявленная техническая проблема устранена, а заявленный технический результат достигнут.

Изобретение относится к системе моделирования предоставления защищенной видеоконференцсвязи при деструктивном воздействии на передаваемый информационный поток. Технический результат - повышение точности анализа качества защищенной видеоконференцсвязи. Технической результат достигается за счет включения в состав системы моделирования предоставления защищенной видеоконференцсвязи аппаратно-программного комплекса фиксации задержки аудиопотока от видеопотока, а также формирования полунатурной модели транспортной телекоммуникационной инфраструктуры за счет использования группы маршрутизаторов и группы серверов имитирующих предоставление различных услуг связи или работу компьютерных сетей. 1 ил.

Система моделирования предоставления защищенной видеоконференцсвязи при деструктивном воздействии на передаваемый информационный поток состоит из терминала видеоконференцсвязи передающей части, соединенного с сервером защищенной видеоконференцсвязи передающей части, соединенного с криптомаршрутизатором передающей части, соединенного с маршрутизатором имитирующим граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на передающей части; маршрутизатора имитирующего граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на приемной части; сервер защищенной видеоконференцсвязи передающей части, соединённый с сервером обработки данных; криптомаршрутизатора приемной части, соединенного с сервером защищенной видеоконференцсвязи приемной части, соединенного с терминалом видеоконференцсвязи приемной части, соединенного с системой оценки качества цифрового канала связи, соединенного с аппаратно-программным комплексом фиксации и обработки артефактов в видеопотоке, соединенного с сервером обработки данных, отличающаяся тем, что: web-камера, соединена с терминалом видеоконференцсвязи передающей части; микрофон, соединен с терминалом видеоконференцсвязи передающей части; группа маршрутизаторов имитирующих транспортной телекоммуникационной инфраструктуры соединена между собой и с маршрутизаторами имитирующими граничные маршрутизаторы транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на передающей и приемной частях соответственно, ПЭВМ соединенного с маршрутизаторами; к маршрутизаторам имитирующим транспортной телекоммуникационной инфраструктуры подключены серверы, имитирующие предоставление различных услуг связи или работу компьютерных сетей или компьютерные атаки; имитирующий граничный маршрутизатор транспортной телекоммуникационной инфраструктуры на приемной части подключен к межсетевому экрану; межсетевой экран подключен к криптомаршрутизатору приемной части; межсетевой экран подключен к серверу обработки данных; к терминалу видеоконференцсвязи приемной части подключен аппаратно-программный комплекс фиксации задержки аудиопотока от видеопотока; аппаратно-программный комплекс фиксации задержки аудиопотока от видеопотока подключен к серверу обработки данных.