dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Где только не бывает вредоносного ПО. В блоге Threat Level пишут, что вредоносные файлы обнаружились в цифровых ЖК-фоторамках. В результате продавцам пришлось отзывать большую партию устройств. Наверное, следующие это СВЧ-печи и стиральные машины.

Думаю, что правильно будет развить тему с АФАР (Активной Фазированной Антенной Решёткой – более подробно о том, что такое АФАР, я писал в отдельной заметке ранее).

А добавить нужно вот что: каких-то сомнений в том, что перспективные бортовые РЛС истребителей будут только с АФАР – нет.

АФАР обладает во много раз большим потенциалом по повышению чувствительности. Дело в том, что пассивная ФАР, использующая один приёмо-передатчик, вынуждена мириться с очень существенными потерями энергии в волноводах и фазовращателях. В АФАР непосредственно по антенне распределены отдельные приёмо-передатчики – и потери энергии минимальны.

(На фото: РЛС c АФАР APG-81, Northrop Grumman.)

АФАР можно сделать очень надёжной, так как выход из строя нескольких приёмо-передатчиков не ведёт к потере работоспособности радара: приёмо-передающих модулей в антенне много сотен и вполне можно выполнять задачи с десятком неработающих. В случае с пассивной ФАР выход из строя единственного приёмо-передатчика (а этот приёмо-передатчик там очень мощный и, скорее всего, поэтому капризный) приведёт к тому, что самолёт ослепнет.

Но главное, что структура АФАР позволяет РЛС параллельно решать несколько задач. Например, не только действительно параллельно обслуживать несколько целей, но и, скажем, параллельно с обзором пространства ставить помехи радарам противника. Достигается это тем, что независимые приёмо-передатчики управляющим компьютером РЛС делятся на группы, и каждая группа получает свой режим работы. При этом параллелизм достигается и по приёму, и по передаче. (Правда, там возникают проблемы по взаимному влиянию модулей, но эти проблемы решаемы).

Думаю, очевидно, что РЛС с пассивной ФАР, имеющая только один приёмо-передатчик, обрабатывающий суммарный сигнал со всей антенны, в принципе не может обеспечить настоящий параллелизм. (Там только можно пытаться быстро переключать режимы – а это совсем другая история, в точности совпадающая с “параллельной” многозадачностью на однопроцессорной ЭВМ.)

Так как вычислительная система радара с АФАР получает более подробную информацию о характеристиках принятого сигнала (много приёмников), то только с помощью цифровой обработки можно существенно улучшить характеристики антенны.

Прежде всего, возрастает разрешающая способность. Но есть и другие важные моменты: например, существуют алгоритмы, которые позволяют вычислительными методами уменьшить чувствительность системы в целом по боковым лепесткам (это очень важная практическая задача). Другие алгоритмы позволяют “затенить” источник помех.

Изобретательное управление лучами АФАР приводит к проблемам у помехопостановщиков противника, потому что они, скажем, не могут определить, куда в данный момент “смотрит” РЛС.

Для пассивной ФАР, а тем более для других устаревших типов антенн, решение этих задач не под силу.

Кстати, хорошая авиационная РЛС с АФАР может параллельно сопровождению нескольких целей картографировать поверхность, получая карты высокого разрешения. На картинке ниже – результат картографирования территории аэропорта, полученный, как пишет Northrop Grumman, с помощью РЛС APG-81:

Вот, на примере космического аппарата MESSENGER (почему на его примере – будет понятно в конце заметки), хочу поделиться таким наблюдением из мира разработки программного обеспечения.

Точнее, там есть два мира.

Первый – очень известен, с ним соприкасаются очень многие (в основном, на правах пользователей). Этот первый мир – разработка “офисного” ПО. “Офисное” – конечно, условное название. Тем не менее, большая часть этого ПО используется именно в офисной работе. Это ПО работает на настольных компьютерах, серверах. К этому же миру относится и типичное современное web-программирование. Здесь в ходу такие “типы” ПО: текстовый процессор, редактор изображений, бухгалтерская программа и др. И известны такие “характеристические” понятия: Windows, Visual Basic, Delphi и т.п.

Хорошо известно, что в мире “офисного” ПО можно смело выдать на рынок недоделанный, не отлаженный продукт с кучей ошибок (потому что главное – регулярно и быстро выпускать новую версию, опережая конкурентов; особенно рельефно эта тенденция видна в современных web-сервисах, которые теперь уже публикуют в неработающем виде, заявив, что это альфа-версия, ну или “бета” – особенной разницы на практике нет). Массовый клиент, понятно, уже приучен к ошибкам в программах и к тому, что нет никаких гарантий работоспособности. Это давно известная тенденция.

Вторая тенденция вот в чём: в связи с тем, что комплектующие для офисного (и, конечно, серверного) компьютерного оборудования всё дешевеют и дешевеют (в пересчёте на вычислительную мощность), то разработчики из “офисного” мира готовы напрочь забыть об оптимизации и алгоритмов, и кода. Эти разработчики говорят так: “Лучше взять побольше железа – это выйдет дешевле, чем год возиться с оптимизацией”, “Пока вы оптимизируете ваш код, память подешевеет ещё в два раза” и тому подобные вещи.

И разработчики тут, в общем-то, правы. Допустим, стоит задача вывалить хоть как-то работающий новый поисковик (условно) уже через месяц. Конечно, лучше купить два дополнительных сервера в систему, на которой поисковик будет работать, чем рисковать усложнением кода и тем, что квалификации имеющихся программистов (это вообще отдельная история про “логарифмическую сложность”) просто не хватит на то, чтобы реализовать оптимальный алгоритм в коде.

Это свой мир. Со своими ценностями.

А есть второй – совершенно другой: разработка специального ПО для встроенных систем. Здесь не только в ходу неизвестные в “офисном” мире понятия из теории сложности, но и совсем другие представления о надёжности. Потому что ошибка в “текстовом процессоре” грозит лишь секретарше (да и угроза лишь в том, что придётся набирать полэкрана текста заново). Ошибка в ПО управления спутником связи грозит многомиллионными убытками, а иногда – реальной катастрофой. Хуже того, в случае со спутником – его разработчикам придётся отвечать. (Понятно, что в “офисном” случае всякая ответственность с разработчиков заранее “списана” условиями лицензирования.)

Другой важный момент, отличающий мир разработки встроенного ПО, в том, что здесь вычислительные ресурсы всегда существенно ограничены и алгоритмы и программный код приходится оптимизировать.

В мире встроенного ПО совсем не работают методы типа “за год память подешевеет вдвое”. Почему? Вот тут-то мы и приходим к примеру с космическим аппаратом MESSENGER.

Внимание, пример: MESSENGER стартовал летом 2004-го года. На орбиту вокруг Меркурия аппарат должен встать весной 2011-го года. Понятно, что как бы ни подешевели за это время на Земле компьютерная память и процессоры – “проапгрейдить” аппарат в районе Меркурия вряд ли получится. А вот загрузить на борт новое ПО – можно, с Земли.

При этом, если, скажем, удалось “ужать”, в смысле того или иного используемого ресурса, программную реализацию какой-то функции на борту аппарата, то освободившиеся ресурсы можно использовать для решения новых задач, расширив функциональность аппарата. То есть грамотная и интенсивная оптимизация приносит прямые выгоды. Про надёжность программного кода и отсутствие в нём ошибок, думаю, можно не повторяться.

Кстати, в мире встроенного ПО, на “борту изделий”, Windows совсем не в ходу, как ни странно. Там свои операционные системы.

Так вот, к чему это длинное наблюдение: оказывается, многие и многие люди, связанные с разработкой ПО, нынче думают, что существует только первый, “офисный” мир и его законы универсальны. Про то, как делают управляющее ПО, скажем, для ракеты “воздух-воздух”, эти “офисные” разработчики даже и не задумываются. И это, наверное, правильно – зачем бы им?

Вообще говоря, в наступающем году (2008, правильно?) нас ждёт мощный эффект от хорошо спроектированных ботнетов нового поколения. Собственно, если верить аналитикам, соответствующее “клиентское ПО” уже хорошо разошлось по машинам. Ну и бурный рост Интернета только способствует.

Речь, конечно, про “вредоносные программы”. А под “клиентским ПО”, понятно, подразумеваются “черви-вирусы”, новое поколение которых производит на аналитиков мощное впечатление, которое в паре слов можно охарактеризовать так: “качественная инженерия”.

Основные особенности новых “червей-вирусов” такие: например, теперь они научились образовывать “одноранговые сети”, самостоятельно обнаруживая собратьев, доступных с заражённого компьютера через Интернет. Связи сети формируются самостоятельно, в результате деятельности узлов. При этом в сети нет критически важного центра. О центре, как и положено, “договариваются” в процессе выполнения конкретной задачи. И каждый узел может контролировать доступную часть сети. Ну и, конечно же, единого консолидированного списка узлов-участников также не существует.

Понятно, что бороться с таким ботнетом крайне сложно. Удаление некоторого набора (произвольного) узлов сети лишь приводит к тому, что оставшаяся часть узлов меняет конфигурацию связей. В теории, удачно удалив большой набор узлов, можно разрезать ботнет на несколько несвязанных частей, но для осуществления такой операции нужно обладать информацией о топологии ботнета.

А где взять эту информацию? Негде.

Хитрость в том, что черви-узлы теперь не только научились “мутировать” и обмениваться “апгрейдами”. Не только научились сидеть в “пассивном режиме”, ничем себя не выдавая до наступления “часа Х”. Нет. Хитрость в том, что они теперь шифруют свой “системный” трафик. То есть, команды и данные внутри ботнета, между узлами, передаются в недоступном для анализа виде – грубо говоря, эти “данные-команды” никак нельзя отличить от прочего шифрованного трафика, которого полно в Интернете.

Так что никто даже и не знает, сколько там машин вовлечено в ботнеты нового поколения. И когда их, эти ботнеты, “включат в работу”.

В общем, с Новым годом!

Что-то довольно часто смешивают квантовый компьютер и квантовую криптографию – самым причудливым образом, особенно в этом преуспевают журналисты. Видимо, причина вот в чём: криптография в сознании обывателя теперь прочно привязана к компьютерам вообще (что, в общем, соответствует окружающей действительности), в этой канве и делаются “логические” привязки – неверные.

Между тем, квантовый компьютер – это гипотетическое устройство, которое может позволить выполнять некоторые “вычислительные” операции, используя, скажем так, “квантовые свойства материи”. Но, во-первых, в строгом смысле, квантовый компьютер ничего не вычисляет – вычисления на нём можно проводить лишь приведя некоторую задачу к физической модели, реализуемой в данном квантовом компьютере. (Сразу оговорюсь: только что приведённое описание ситуации – очень грубое.) А, во-вторых, практических квантовых компьютеров пока не создано. Например, про упражнения коммерческих компаний по созданию квантовых компьютеров я как-то писал в одной из колонок на “ИнфоБуме”.

Квантовая криптография – это метод создания канала связи, скрытное прослушивание которого “невозможно” (более строго: такое прослушивание будет обнаружено с очень высокой вероятностью). Квантовая криптография тоже использует “квантовые свойства материи”, но, вообще говоря, ничего не шифрует. А практическая польза квантовой криптографии состоит в том, что с её использованием можно организовать очень защищённый (законами квантовой механики) обмен ключами. После того как ключи, с помощью “квантовой криптографии”, распределены между сторонами, шифрование производится вполне традиционным образом. Реальные системы квантовой криптографии уже созданы.

Теоретически, квантовый компьютер может дать инструмент для быстрой факторизации больших чисел [факторизация – это нахождение разложения числа (целого, понятно) на простые множители]. Для этого придуман особый алгоритм Шора. На сложности задачи факторизации основаны распространённые сегодня криптосистемы с открытым ключом (например, RSA). Таким образом, – теоретически, опять же, – появление квантового компьютера достаточной “разрядности” ставит под угрозу практическую стойкость этих криптосистем. Впрочем, оценка этой угрозы очень туманна: может так статься, что раньше, чем появится квантовый компьютер, придумают очередной аналитический метод факторизации, быстро работающий на традиционных компьютерах (исследования этого направления в математике не затихают).

Квантовая криптография абсолютна надёжна тоже только в теории, потому что на стойкость практической системы сильно влияют возможные ошибки в практической реализации протокола и электронных схем. Зашифрованная с помощью распределённых по “квантовому каналу” ключей информация вполне может быть расшифрована криптоаналитиком, вооружённым традиционным компьютером – квантовый компьютер тут совсем не является необходимым.

Всё-таки довольно забавно начинает звучать текст, если автор называет псевдослучайные числа – случайными. Вот в “Компьютерре” статья, где как раз речь о псевдослучайных числах, но автор предпочитает уверенно называть их “случайные”. В статье пишут, например:

”
Скажем, генератор случайных чисел, встроенный в ОС Windows, автоматически используется во всех приложениях системы, связанных с защитой информации. И при этом конкретные алгоритмы генерации, используемые в Microsoft для данной цели, никогда открыто не публиковались[…]

…аналитики нашли уязвимость, позволяющую организовать атаку, эффективно отыскивающую предыдущие состояния генератора, а значит, и вычислять будущие числа на выходе.”

Вот такие случайные числа, генерируемые, тем не менее, “алгоритмом” и, тем не менее, вычисляемые на будущее аналитиками. По-моему, кошмар.

Как обстоит дело в реальности: в большинстве компьютерных приложений, о которых идёт речь, используются последовательности псевдослучайных чисел. Псевдослучайными они называются потому, что каждый следующий член последовательности вычисляется некоторым заранее известным способом. При этом хороший алгоритм генерации устроен таким образом, что последовательность (точнее, некоторый её фрагмент) обладает важными статистическими свойствами последовательностей случайных чисел. Вообще говоря, некоторый “участок” хорошей псевдослучайной последовательности может быть не отличим от действительно случайной.

Но при этом псевдослучайные числа очевидно не являются случайными, так как они зависят друг от друга, а впечатление случайности (ложное) возникает лишь от того, что аналитику не “виден” механизм генерации. Тем не менее, криптоанализ псевдослучайных последовательностей может принести полезные результаты, а в самих алгоритмах генерации известны уязвимости.

Таким образом, если криптосистема существенным образом использует тот или иной алгоритм генерации псевдослучайных чисел, то стойкость этой криптосистемы оказывается завязана на стойкость “псевдослучайного” алгоритма. Например, сам шифр может быть очень стойким, но если для генерации ключей шифра использован нестойкий алгоритм, то стойкость самого шифра, понятно, уже не имеет значения.

Эта особенность, конечно, давно известна, поэтому для получения более стойких “случайных” последовательностей используются другие методы. На практике они привязаны к некоторым физическим процессам, происходящим в окружающем мире. Например, в качестве источника для получения последовательности чисел используется тепловой шум в электронных устройствах. Этот тепловой шум, несомненно, более близок к случайному процессу. Тем не менее, только близок, а в строгом смысле этот процесс тоже не является случайным.

Дело в том, что зная в подробностях физическое состояние “шумящего” устройства на момент начала генерации последовательности, аналитик, построив математическую модель устройства генерации (физические законы, определяющие тепловой шум, хорошо известны, и всё сводится к мощности вычислителя), может либо определить все члены последовательности в точности, либо сильно сузить область перебора. При этом, если в устройстве генератора допущена ошибка, задача аналитика резко упрощается (почему это так, мы в другой раз обсудим). По этой причине источники “случайности”, подобные только что описанному, называют детерминированными, то есть, по большому счёту, генерируемые ими числа тоже являются псевдослучайными.

С генерацией же действительно случайных чисел, совершенно непредсказуемых (по современным представлениям), имеются большие проблемы. Однако и такие генераторы сейчас существуют, они основаны на квантовых физических процессах. Например, генератор действительно случайных чисел может быть построен на основе регистрации радиоактивного распада – этот процесс совершенно непредсказуем.

Ссылка по теме: моя колонка про случайные числа на “Информационном буме”.

В блоге на Aviation Week пишут, что шведские разработчики, в лице Saab Microwave Systems, готовы предложить на рынок РЛС для обнаружения малозаметных целей (тех, которые “Стелс”). Речь там идёт о “разнесённой радиолокации”, при этом идею почему-то представляют как новую, хотя именно идея-то вовсе не нова, да и практические реализации имеются. В общем, как раз повод для очередной заметки о радарных хитростях.

Суть шведского предложения: система использует разнесённые в пространстве передатчики и приёмники, действующие согласованно. Один из ключевых аспектов современных технологий “Стелс” вот в чём: форма малозаметного для радаров объекта выбирается таким образом, что падающие на него радиоволны в основном отражаются не в сторону источника, а куда-нибудь в другую сторону. То есть если воздушный радар облучает летящий истребитель “Стелс” “со стороны носа” (с передней полусферы), то обратно к радару от истребителя возвращается минимум излучённой энергии. При этом энергия, пришедшая от радара, конструкцией истребителя полность не поглощается (с поглощением достаточно длинных волн – в сантиметры, – вообще возникают существенные трудности), а отражается в другом направлении, например вниз, к земле. Кроме того, в определенных направлениях возникают “тени”, то есть, самолёт как бы загораживает луч передатчика. Эту тень также можно использовать для обнаружения цели.

(U.S. Air Force Photo)

Теперь представим, что мы облучаем истребитель “Стелс” “со стороны носа”, но при этом принимаем отражённый сигнал вовсе не там, где передатчик, а другим приёмником, расположенным на земле, как раз в том месте, куда от “Стелса” отражаются радиоволны, излучаемые нашим радаром. Понятно, что если в поле излучения передатчика никакого “Стелса” нет, то импульсы будут “улетать” далеко, в направлении ионосферы, и к нашему наземному приёмнику могут и вовсе не вернуться. Но вот если “невидимый” истребитель попал в поле действия системы, то приёмник тут же начнёт получать отражённый сигнал.

Теперь предположим, что таких приёмников у нас много, они работают вместе с несколькими передатчиками, всё хозяйство объединено в вычислительную сеть, а сигналы передатчиков кодируются так, что приёмник может определить, импульс какого передатчика он принимает (это всё давно известно как реализовать). Так как система в целом знает местоположение передатчиков и приёмников и знает, когда какой импульс излучался, то по распределению во времени и пространстве отражённых сигналов можно вычислить координаты “невидимой” цели.

Да, точность такой системы, вообще говоря, будет хуже, чем в “традиционном случае”, но всё равно можно добиться практически важной точности определения координат цели (до десятков метров).

(Lockheed Martin)

Вот, собственно, если верить исходному сообщению, такая система и предлагается Saab. Важная хитрость в том, что цена для такой РЛС названа очень небольшая – всего лишь полторы сотни миллионов долларов. На первый взгляд – много, но надо учитывать, что столько же стоит один F-22 Raptor, а каждый бомбардировщик “Стелс” B-2 Spirit обошёлся более чем в миллиард долларов.

Да, а идея радиолокации с разнесёнными в пространстве приёмником и передатчиком, мягко говоря, не нова. Из актуальных и реализованных сейчас в разных системах практических применений можно назвать вот какие:

Например, бортовые РЛС истребителей могут подсвечивать цель для, например, наведения ракеты. В этом случае облучает цель передатчик РЛС истребителя (он более мощный), а приёмник РЛС головки наведения ракеты принимает отражённые от цели сигналы и наводится по ним. Выгоды: ракету можно запускать с большей дальности; ракета некоторое время работает в пассивном режиме, не раскрывая, так сказать, своё присутствие.

Другой вариант: в группе согласованно действующих истребителей цель подсвечивает один, а наводится (атакует) по отражённым сигналам – другой. В этом случае атакующий истребитель также, можно сказать, до последнего момента не раскрывает своих намерений.

Ну и понятно, что можно подсвечивать цель с земли. И, наверное, очевидно, что во всех только что описанных случаях действующие в группе летательные аппараты должны обмениваться информацией между собой.

Вообще, давно известно, что разнообразные бытовые “гаджеты”, использующие в своей работе радиосигналы, – будь то автомобильные сигнализации или беспроводные телефонные аппараты, – в массе своей не являются серьёзно защищенными (в криптологическом смысле). Так вот, на днях этот факт подтвердился и для беспроводных клавиатур. В данном случае, для клавиатур от Microsoft.

Специалисты разобрали защиту и теперь умеют читать из эфира значения клавиш, которые нажимает счастливый обладатель беспроводной клавиатуры. В общем, осуществляют самый полный (и незаметный!) перехват, лучше любого “кейлогера”.

Интересны подробности про использованный авторами клавиатуры механизм защиты данных. Как пишут “взломщики”, шифруется (надо бы в кавычках написать: “шифруется”) лишь код нажатой клавиши (один байт). При этом (внимание!) код “шифруется” операцией XOR с фиксированной однобайтовой маской. Маска – это ключ, генерируемый во время привязки клавиатуры к приёмнику.

Понятно, что для раскрытия такого ключа (всего-то 256 вариантов) вовсе не нужно перехватывать “сессию инициализации”. Достаточно предположить, что пользователь клавиатуры набирает осмысленный текст и далее, накопив множество “нажатий кнопок”, вычислить ключ тривиальным образом, используя словарь (что, собственно, и делают авторы атаки).

Добавить нужно только одно: используя специальный приёмник, слушать сигналы беспроводной клавиатуры можно очень издалека.

Разработчики выпустили очередное обновление Firefox – 2.0.0.11. В примечаниях о назначении обновления пишут очень лаконично:

Этот релиз исправляет проблему, найденную в предыдущем релизе, Firefox 2.0.0.10.

Ни тебе ссылок, ни тебе пояснений. “Исправляет проблему” – и всё.

Про АФАР (это Активная Фазированная Антенная Решётка) сейчас в популярной прессе пишут то и дело, в основном применительно к истребителю пятого поколения. Правда, даже минимальные технологические аспекты обычно остаются за кадром. Что за АФАР? Зачем? Как она работает? В общем, эта заметка поможет окинуть взглядом – конечно, в очень упрощённом виде – некоторые базовые принципы, стоящие за особенностями АФАР.

Начать придётся издалека. Известно, что радар (за некоторыми исключениями) сперва излучает зондирующий импульс – современные радары обычно импульсные – в окружающее пространство, а потом “слушает”, не последует ли отражений. Если отражённый импульс удалось принять, то по его характеристикам, имея “в уме” параметры соответствующего излучённого импульса, можно вычислить некоторую информацию о цели. Ну, по крайней мере, дальность и скорость (а хотелось бы ещё координаты, тип и тому подобные штуки).

Чтобы принимать/излучать сигналы, радару нужна антенна. Для эффективного использования энергии нужно, чтобы эта антенна обладала узкой “направленностью”. Грубо говоря, требуется, чтобы “был луч” (и по приёму, и по излучению импульсов). Создавать лучи научились разными способами. Самый банальный – использовать отражающую “тарелку-гиперболоид”: примеры подобных зеркальных антенн можно наблюдать в системах спутникового телевидения.

Правда, такую тарелку в самолёт запихивать сложно, да и управляться с ней неудобно. Поэтому придумали специальные антенные системы, которые действуют подобно тарелке, но при этом они плоские, а приёмник и передатчик находятся за антенной. Основной элемент таких антенн – очень сложная система волноводов, приводящих к приёмнику сигналы от разных “фрагментов” наружной части антенны таким образом, что “суммарный” результат получается аналогичным “отражающей” системе. Здесь “кривизна” отражающей тарелки оказывается преобразована в различное время прохождения сигналом различных волноводов системы. (Подробный разбор того, как и почему такая антенна работает, мы пока оставим за рамками нашей заметки.)

Итак, предположим, что в радаре есть один приёмник, один передатчик (генератор импульсов) и хитрая плоская антенна, подобная “отражающей тарелке”, формирующая луч. Оказывается, для того чтобы увидеть разные цели таким радаром, антенну придётся двигать, обычно в двух плоскостях. Тут уместна аналогия с фонариком в тёмной комнате: осветить стену целиком луч не может, и чтобы стену осмотреть, нужно “просканировать” её светлым пятном от луча. То есть для осмотра нашим радаром сколь-нибудь широкого сектора на практически важной дистанции потребуется механическое сканирование. Тяжёлой “тарелкой” придётся вертеть с помощью гидравлики. В большинстве современных истребителей как раз используются подобные радары с механическим сканированием.

Но механическое сканирование очень неудобно, прежде всего потому, что антенна движется медленно. Двигать ей быстро нельзя: сама антенна обычно очень массивная, если даже и удастся затолкать на борт истребителя мощную гидравлику, то при большой частоте сканирования самолёт просто начнёт рыскать и определённо развалится под воздействием механических напряжений. Поэтому обзор больших секторов происходит медленно. А, например, для атаки цели истребителем радар приходится переключать в специальный режим, в котором луч держит в “поле зрения” одну, выбранную пилотом, цель. С одновременной атакой нескольких целей возникают очень большие проблемы (и это не единственные проблемы радаров с механическим сканированием).

Так вот, от механического сканирования возможно отказаться, перейдя на электронное. Физика, стоящая за этой возможностью, не простая. А основной принцип – управление фазами сигналов. Оказывается, сформировать нужный луч можно, изменяя фазы сигналов, принятых (или излучённых) разными частями антенны. Правда, при этом антенну сперва нужно разделить на части.

Логичный вариант: плоская (прямоугольная или круглая) антенна разделена на ячейки, образующие регулярную решётку. В каждой такой ячейке находится специальный прибор – фазовращатель, который может на заданный угол изменять фазу “упавшей” в ячейку электромагнитной волны. “Обработанные” сигналы из ячеек поступают по волноводам на приёмник – понятно, что сигнал на входе приёмника образуется “суммированием” сигналов из ячеек решётки. Так получается ФАР – фазированная антенная решётка. (Для излучения сигналов антенна работает аналогично.)

Если в ФАР согласованно отрегулировать изменения фаз в разных ячейках, то можно, например, получить максимум усиления антенны в одном заданном направлении, аналогично зеркальной антенне с тарелкой. Так происходит, в общем, потому, что сигналы, принимаемые разными ячейками решётки (неподвижной!) с заданного направления, из-за изменения их фаз складываются с “максимальной энергией” (то же самое при излучении). Важно заметить, что в реальности ситуация сложнее, но подробный её разбор мы сейчас проводить не будем.

Ещё важнее заметить, что антенна всё равно принимает сигналы со всех направлений (даже изнутри самолёта), “по направлениям” различается только степень чувствительности.

Управление фазовращателями, конечно, должно быть электронным и центральным. В этом случае, согласованно регулируя настройки фазовращателей, можно обеспечить электронное управление перемещением луча. Правда, угловой диапазон этих перемещений будет ощутимо ограничен. Но так как при “перебросе” луча не используется механическое перемещение антенны, то в рамках доступных углов сканирование будет почти мгновенным (понятно, конечно, что в реальных системах небольшая инерционность всё равно присутствует). ФАР также позволяет формировать сразу несколько лучей. Для расширения углов обзора ФАР может использовать механическое сканирование в дополнение к электронному.

Антенная решётка, подобная только что описанной системе, со множеством элементов-фазовращателей, с одним приёмником и одним передатчиком, называется пассивной ФАР. Первый в мире истребитель, оснащённый РЛС с пассивной ФАР – МиГ-31 (система “Заслон”):

Активная ФАР (АФАР, ради которой и затеяна вся большая заметка) – это следующий шаг в развитии пассивной. В активной антенне каждая ячейка решётки содержит свой приёмо-передатчик (возможны и “половинчатые” варианты, например только приёмник), имеющий центральное управление характеристиками. Ключевые преимущества полноценной АФАР такие: гораздо выше надёжность (много независимых передатчиков и приёмников), появляется возможность работать на нескольких частотах сразу (приёмо-передатчики независимы), выше чувствительность (потому что сигнал “детектируется” сразу приёмником в базовом элементе).

(Рисунок РЛС с АФАР Raytheon AN/APG-63(V)3 – из рекламки Raytheon)

АФАР гораздо сложнее пассивной ФАР и просто требует других технологий для своего создания.

Современные радары с АФАР очень “вычислительные”, основная часть обработки сигналов производится в цифровой форме, мощным компьютером. Компьютер же занимается вычислением “параметров передачи” сигналов. Самое интересное тут то, что, имея большое количество отдельных приёмников в АФАР, можно вычислять одновременно сигналы от многих конкретных целей на основе компьютерного анализа изменений фаз излучения заданной частоты во времени на множестве приёмников (то есть можно не вращать фазы в приёмниках, а только записывать их значения). Да и вообще, используя такую систему приёма-передачи сигнала, можно очень многое вычислить из характеристик принятого излучения (об этом как-нибудь в другой раз подробности).

Поэтому радары с АФАР не только с лёгкостью обеспечивают полноценную работу одновременно по множеству целей (10-20-30, можно ещё больше, с одновременным же сопровождением и атакой), но и попутно могут проводить картографирование поверхности под самолётом (с обнаружением наземных целей), очень эффективно отстраиваться от помех и тут же ставить помехи радарам противника.

Основной технологической проблемой в создании АФАР является микроэлектронная начинка активного элемента. Есть несколько разных технологий, позволяющих добиться нужных характеристик. Но самые перспективные – это появившиеся недавно компактные интегрированные твердотельные СВЧ-элементы, так сказать, приёмник и передатчик в одном миниатюрном полупроводниковом изделии.

Кстати, радары с АФАР используются не только и не столько на истребителях. Напротив, АФАР давно применяют в комплексах ПВО, а кроме того – на прочей наземной технике, на кораблях и даже на таких экзотических устройствах, о которых популярная пресса почему-то не пишет, как, например, загоризонтные радиолокаторы. Очень эффективны и полезны АФАР, установленные на спутниках.

Читайте, также, продолжение темы:

Преимущества АФАР для современных самолётов;
АФАР и бортовые РЛС малозаметных самолётов;
РЛС с синтезированной апертурой антенны.

На “Премии Рунета” есть сервис “народное голосование”. В нём за номинированные сайты голосуют пользователи Интернета, выбирая лучший сайт. Довольно странно читать, что РОЦИТ – титульный организатор “Премии Рунета” – в ответ на жалобы пользователей, которые не смогли проголосовать (их голоса не были приняты сервисом), раскрывает просто пещерную отсталость своей системы учёта голосов. РОЦИТ пишет:

“Нам, в оргкомитет Премии Рунета 2007, периодически поступают письма с жалобами на систему ограничений голосования – не дает голосовать тем, кто последний раз голосовал более суток назад или не голосовал вовсе, выдавая ошибку “Извините, но голосовать можно только раз в 24 часа”.

Причинами данной проблемы могут быть:

1. До того как вы подключились к интернету данный IP использовал другой человек, который принимал участие в голосовании;

2. Ваш компьютер находится в сети имеющий один внешний IP, т.е. из вне все компьютеры сети видны как один.

Мы понимаем, что идентификация пользователя по IP-адресу и Cookie не является 100% гарантом его уникальности, но иного лучшего способа в настоящее время нет.”

То есть люди, голосующие из корпоративной или “домовой” сети, где размещение сотни компьютеров за парой “внешних” (маршрутизируемых) IP – обычное дело, фактически лишены возможности голосовать. Или, например, пользователи коммутируемого доступа, в котором один небольшой пул IP-адресов динамически раздаётся на множество абонентов, – также не смогут нормально голосовать.

С другой стороны, сеть, имеющая большой блок IP-адресов (тысячи), может довольно просто накрутить результаты голосования (в том случае, если с одного IP-адреса можно опять голосовать через сутки). Вообще, при современной ситуации с “внешними” IP-адресами, система строгой авторизации по IP выглядит, по меньшей мере, странно. Нужно либо разрешить голосовать без строгой привязки к IP, либо, если нужно обеспечить точность повыше, использовать более прогрессивную систему авторизации. Самая простая из которых – регистрация с уникальным адресом e-mail, при условии проверки валидности адреса.