Laboratorio 11: Investigación satelites

Para esta semana en el laboratorio de redes de telecomunicaciones, se nos pidió realizar una investigación acerca de las comunicaciones satélitales, sus aplicaciones, y algunos detalles de seguridad de las mismas como mecanismos para interceptar las comunicaciones y los métodos usados para protegerlas.

¿Qué es un satélite artificial?
Un satélite es cualquier objeto que orbita alrededor de otro. Los satélites artificiales son naves espaciales fabricadas en la Tierra y enviadas en un vehículo de lanzamiento, un tipo de cohete que envía una carga útil al espacio exterior.

¿Para que sirven? 
Gracias a los satélites recibimos señales de televisión, de radio y de teléfono, o tenemos información valiosa del clima, de nuestro medio ambiente y del espacio.

¿Cuál fue el primer satélite artificial en ser lanzado al espacio y que país lo lanzó?
La Unión Soviética, desde el Cosmódromo de Baikonur, lanzó el primer satélite artificial de la humanidad, el 4 de octubre de 1957.

Aplicaciones de los satélites 

Satélites científicos: 
Tienen como principal objetivo estudiar la tierra: superficie, atmósfera y entorno.


Satélites de comunicaciones: 
Para la difusión directa de servicios de televisión y radio, telefonía y comunicaciones móviles. Los satélites de telecomunicación modernos usan órbitas
geosíncronas, órbitas Molniya u órbitas de baja altitud.

Las órbitas geoestacionarias: La órbita geoestacionaria son útiles para aplicaciones de comunicaciones debido a su antenas localizada en tierra, que debe ser dirigido hacia el satélite, puede funcionar eficazmente sin la necesidad de equipos costosos para seguir el movimiento del satélite.

Órbita Molniya: Esta diseñada para que los satélites pasen la mayor cantidad de tiempo sobre las latitudes al norte, durante las cuales su huella en el suelo se mueve ligeramente. Su periodo es de medio día, así que el satélite esté disponible para operación sobre la región objetivo por ocho horas cada segunda revolución.

Satélites de meteorología: 

Son aparatos especializados que se dedican exclusivamente a la observación de la atmósfera en su conjunto.
La predicción del clima utiliza una variedad de observaciones para analizar el estado actual de la atmósfera. Desde el lanzamiento del primer satélite de clima en 1960, ha sido posible realizar observaciones globales, hasta en las áreas más remotas.

La forma más básica de imágenes satelitales proporciona fotos de las condiciones actuales de las nubes. Esto es una vista familiar en los pronósticos del tiempo en TV. Sin embargo, las imágenes satelitales pueden atravesar varios tipos de procesamiento cuantitativo para obtener información sobre variables meteorológicas importantes como la velocidad del viento, dirección, altura de las nubes, temperatura de la superficie, cubierta de hielo marino, cubierta de vegetación, precipitación, etc.

 

Satélites de navegación: 
Desarrollados originalmente para marcar el rumbo de misiles, submarinos, bombarderos y tropas, ahora se usan como sistemas de posicionamiento global.

La navegación por satélite es un sistema de posicionamiento de radio basado en el espacio que incluye una o más constelaciones de satélites, aumentados según sea necesario para apoyar la operación prevista, y que proporciona información las 24 horas la posición en tres dimensiones, velocidad y tiempo a los usuarios equipados adecuadamente en cualquier lugar de, o cerca de, la superficie de la Tierra. Un sistema de navegación por satélite proporciona a los usuarios con la suficiente precisión y la integridad de la información para ser utilizable para aplicaciones vitales.
 

Satélites militares:
Son aquellos que apoyan las operaciones militares de ciertos países, bajo la premisa de su seguridad nacional.

Satélites de teledetección:
Son satélites de órbita polar diseñados para la observación del medio ambiente de la Tierra, permite localizar recursos naturales, vigilar las condiciones de salud de los cultivos, el grado de deforestación, el avance de la contaminación en los mares, etc.
Uno de los programas mas conocidos y el primero de este tipo de satelites es el programa Landsat, estos satélites disponen de dos sensores, MSS(Multispectral scanner) y TM (Thematic mapper). El sensor TM tiene mayor resolución radiométrica (8 bits) que el MSS (6 bits).

Mecanismos para interceptar comunicaciones satelitales
La seguridad en las comunicaciones ha sido una prioridad desde el comienzo de la historia. La supervivencia de las culturas humanas siempre se ha basado en el uso de información precisa transportado a grandes distancias. La interceptación de la información, la prevención de su recepción o su mal uso, puede alterar el curso de las naciones. Como la tecnología avanza, también lo hace la amenaza a las comunicaciones por satélite moderna. Los métodos de interferir o interceptar señales de satélite son numerosas y necesitan ser mejor entendidas.

Acción Preventiva
La acción preventiva consiste en los obstáculos deliberados o de medidas adoptadas para que un mensaje no llegue a su destino. Típicamente, estas medidas sólo se emplean durante los tiempos de hostilidades abiertas y con la intención de eliminar los recursos de un enemigo. Un método para llevar a cabo este fin es el bloqueo de la señal vía satélite. Aunque esto puede ser combatido utilizando modulaciones secuenciados en una tasa de transmisiones de datos, que es un medio eficaz de prevenir cualquier señal de ser recibida desde un host de destino.

Malversación
Este concepto general plantea preocupación mayor que la anterior, debido a su naturaleza, ya que sus métodos de ejecución suelen ser pasivas e indetectable, y pueden ser empleados en tiempos de paz como un medio eficaz de recolección de inteligencia. Estos métodos se consideran comparables a "escuchas telefónicas", lo que permite al agresor obtener información sobre el destino y lo utilizan para una ventaja.

Una aplicación obvia de este concepto que se ha aplicado desde mucho antes de la invención de las comunicaciones por satélite es en cooperación sobornado de un componente del usuario, de manera efectiva 'sobornar al escribano'. Este concepto se aplica a la tecnología de satélites en que los códigos de cifrado utilizados pueden ser rotas a bordo de la nave espacial ya sea por un informante encubierto o esfuerzos de última hora. El resultado final con éxito de este esfuerzo se traduce en la fuerza hostil al hacerse con el control de la nave espacial, la información y las capacidades.

Intercepción de la Señal
Este método se basa en una transmisión de señal relativamente extendida desde la nave espacial en órbita de destino. Tras la transmisión de la señal, por lo general predecible como una función de la posición y el tiempo, una fuerza hostil sería emplear una pequeña estación de tierra o puesto de escucha dentro de la gama de comunicación. Aunque es totalmente dependiente en el empleo de los usuarios de la comunicación, se trata de un medio eficaz e imperceptible de recolección de inteligencia y la ventaja contra el objetivo seleccionado. Este método sirve como base para el siguiente experimento investigación revisada brevemente en la siguiente sección de este documento, en un intento de emplear un mecanismo similar, y los datos de satélite de código abierto de intercepción.

Protección de comunicaciones satelitales
Ya se mencionaron los tipos de mecanismos que pueden interceptar estas señales, la única manera de contrarrestar este efecto es el desarrollo continuo de nuevas maniobras capaces de eludir temporalmente la amenaza. Los principales métodos conceptualizados para el futuro próximo para combatir las amenazas se dividen en tres categorías principales: capacidad de la evasión, la disposición táctica y la alteración del haz de comunicaciones.

Capacidad de Evasión.
Se describe como la capacidad de una nave espacial para alterar su curso y así evitar cualquier interrupción en su funcionamiento. Este método de evitar perturbaciones al satélite puede parecer demasiado simple, y en gran medida ineficaz, sin embargo, a menudo se requiere una mayor coordinación de las otras dos opciones que se presentan. En general, los satélites de órbita en un patrón predecible tal como se define por la misión. Es esta previsibilidad que causa el mayor grado de vulnerabilidad a los ataques tanto preventivas y el uso indebido. La capacidad de una nave espacial para alterar su curso lejos de una situación hostil a menudo disminuye a la mayoría de las brechas de seguridad. Este concepto tiene dos grandes inconvenientes, sin embargo.

Preparación táctica.
Otro concepto explorado principalmente por los militares es la posibilidad de emplear un sistema de defensa activo. Aunque esto reduciría la capacidad de carga útil de la nave espacial, esto podría proporcionar un elemento de disminución prácticamente instantánea de cualquier nave espacial. Preparación táctica proporcionaría un satélite con la capacidad de defenderse de un ataque ofensivo y la posibilidad de operaciones continuas durante un período prolongado de tiempo a pesar de las circunstancias hostiles.
El principal problema de este concepto radica en las ramificaciones políticas de militarización del espacio. La colocación de armas en el espacio, ya sea para fines ofensivos o defensivos, hace y seguirá alentando la motivación hostil por parte de una fuerza potencial enemigo, posiblemente, en la medida de incitar a las mismas acciones que el sistema tendría la intención de disuadir. 

Alteración del haz de comunicaciones.
Este concepto requeriría un transmisor adaptable capaz de transmitir señales de alta resistencia con una anchura de haz mínimo, como para no proporcionar la oportunidad para cualquiera de los sistemas de interceptación de datos pasivos o activos. Una transmisión de ancho de haz minimizado se dirige a una estación de recepción específico y evita cualquier actividad de comunicación adicional en su órbita.

Cifrado de datos durante transferencia.
El cifrado de los datos durante la transferencia es otro método de alterar las características. Si bien esto no tiene ningún efecto sobre la dimensión física de la zona de transmisión, proporciona un elemento de disminución contra los usuarios no deseados que emplean equipos de intercepción de señales. Este es también el método más barato y más común empleada. El problema inherente con cualquier mensaje cifrado es, por desgracia, que el cifrado puede ser roto por algún medio y el usuario puede no ser consciente de que la información se ha convertido en disposición de los usuarios no deseados.


Conclusión.
Las comunicaciones satelitales son de gran importancia ya que existen muchas aplicaciones que nos ayudan a avanzar en conocimiento, lamentablemente también se avanza para poder interceptar dichas comunicaciones, por lo que hay que crear nuevas formas de seguridad para la protección de las comunicación pues como ya se menciono esto podría traer desastres entre gobiernos nacionales

Referencias:
[*] LOS SATÉLITES Y SUS APLICACIONES Creado por: Sandra Ordóñez, http://www.slideshare.net/Sanoh17/los-satlites-y-sus-aplicaciones

[*] Pakistan Space and Upper Atmosphere Research Comission, "Applications of Satellites", http://www.suparco.gov.pk/pages/applications-satellite.asp

[*]Sean Patrick Bain, "The Increasing Threat to Satellite Communications", Invierno del 2004, http://spacejournal.ohio.edu/issue6/threats1.html