Постановка задачи: развитие концепции совместного использования спектральных ресурсов волоконно-оптических линий связи, в том числе «спектр как услуга», актуализирует вопросы обеспечения безопасности и устойчивости оптических транспортных сетей связи при предоставлении независимым пользователям доступа к отдельным диапазонам оптического спектра. Ограничение спектра и мощности пользовательских сигналов не исключает возможность воздействия на каналы других пользователей вследствие формирования продуктов четырехволнового смешения. Поэтому возникает необходимость оценки потенциального ущерба и определения наиболее опасных конфигураций атакующих оптических сигналов. Целью работы является разработка обобщенной математической модели спектрально-избирательных деструктивных воздействий, позволяющей определить максимальный ущерб целевым оптическим каналам при ограниченных спектральных и энергетических ресурсах противника. Используемые методы: математическое моделирование четырехволнового смешения, смешанное целочисленное нелинейное программирование и пространственный метод ветвей и границ. В качестве показателя ущерба используется суммарная скорость передачи данных в заблокированных оптических каналах. Новизна: разработана обобщенная модель спектрально-избирательных деструктивных воздействий, представленная взаимно вложенным семейством частных моделей, соответствующих последовательному расширению возможностей противника по управлению средней мощностью, центральной частотой и шириной спектра атакующих оптических сигналов. Модель позволяет учитывать внеполосное воздействие продуктов четырехволнового смешения на целевые оптические каналы. Результат: вычислительный эксперимент показал, что расширение возможностей противника по управлению спектрально-энергетическими параметрами атакующих оптических сигналов в общем случае приводит к увеличению максимально достижимого ущерба целевым оптическим каналам. Практическая значимость: разработанная обобщенная модель может использоваться для оценки уязвимости оптических транспортных сетей и обоснования требований к контролю параметров пользовательских оптических сигналов при совместном использовании спектральных ресурсов ВОЛС.

Problem statement: the development of the concept of shared use of spectral resources in fiber-optic communication links, including "Optical Spectrum as a Service", raises issues of ensuring the security and resilience of optical transport networks when independent users are granted access to separate portions of the optical spectrum. Restrictions on the spectrum and power of user signals do not eliminate the possibility of affecting other users' channels due to the generation of four-wave mixing products. Therefore, there is a need to assess potential damage and determine the most harmful configurations of attacking optical signals. Objective: the objective of this study is to develop a generalized mathematical model of spectrally selective destructive impacts that enables the maximum damage to target optical channels to be determined under the adversary's limited spectral and power resources. Methods: the methods used include mathematical modeling of four-wave mixing, mixed-integer nonlinear programming, and the spatial branch-and-bound method. The aggregate data rate of blocked optical channels is used as the damage metric. Novelty: A generalized model of spectrally selective destructive impacts is developed. The model is represented as a nested family of specific models corresponding to a successive expansion of an adversary's capabilities to control the average power, center frequency, and spectral width of attacking optical signals. The model accounts for the out-of-band impact of four-wave mixing products on target optical channels. Result: The computational experiment has shown that expanding the adversary's capabilities to control the spectral and power parameters of attacking optical signals generally increases the maximum achievable damage to target optical channels. Practical significance: The developed generalized model can be used to assess the vulnerability of optical transport networks and to substantiate requirements for monitoring the parameters of user optical signals when fiber-optic link spectrum resources are shared.