главная . информация . каталог . форум . faq . контакты

вход
 
логин
пароль
 

Разделы
Статьи (1)
Статьи (2)
Статьи (3)
Статьи по нелинейной радиолокации
Книги
Защита информации от утечки по техническим каналам. Технические каналы утечки информации
Методы и средства поиска электронных устройств перехвата информации.
Способы и средства защиты информации
Учебно-методический курс "Информационная безопасность волоконно-оптических технологий"
Документы
Ссылки
СМИ о техническом шпионаже
Обнаружение СТС
Зарубежные спецслужбы
О прослушке
Общие вопросы безопасности
Галерея

Поиск

 Поиск по форуму


       





DTest

статьи (1)

Данная cтатья была опубликована в журнале "Конфидент" (№4-5, 1999 год). Размещена с разрешения компании "Конфидент"

 

Технический директор Центра безопасности информации "МАСКОМ" Калинин С.В.

О некоторых новых тенденциях в развитии систем виброакустического зашумления.

На сегодняшний день виброакустическая защита помещений от прослушивания представляет собой одну из наиболее динамично развивающихся областей защиты информации. В первую очередь это обусловлено уникальными особенностями речевой информации, циркулирующей в помещениях: большим объёмом и оперативностью обмена, высокой конфиденциальностью некоторых сообщений, возможностью идентификации личности человека, делающего сообщение, и даже возможностью определения личного отношения говорящего к озвучиваемой информации и составления его психологического портрета. Все это делает проблему защиты акустической информации чрезвычайно важной (подробнее см. нашу предыдущую публикацию [1]). В настоящее время на рынке спецтехники разработчиками представлено несколько десятков систем активной защиты акустической информации. Большинство из них были всесторонне исследованы нами, а материалы этих исследований приведены в статье [1]. Сейчас представляется интересным рассмотреть некоторые тенденции развития средств активной защиты акустической информации, появившиеся за последний год.

Использование речеподобных сигналов в качестве помехи.
Идея использования в качестве помех речевых и музыкальных фонограмм в последнее время не только интенсивно рекламируется, но и нашла уже техническое воплощение [2]. Основным достоинством этой идеи авторы считают возможность снижения уровня помехового сигнала на 4-10 дБ по сравнению с вариантом использования шумовой помехи. Это позволяет существенно снизить уровень паразитных акустических шумов, излучаемых преобразователями, и увеличить комфортность ведения переговоров при сохранении необходимого уровня защиты. Оценим это предложение с нескольких точек зрения.
Флетчером и Коллардом [3] разработан формантный метод определения разборчивости речи, основой которого является следующее положение:

где:
Аф - формантная разборчивость (однозначно связанная со слоговой и словесной);
Wn - коэффициент разборчивости для каждой полосы равной разборчивости, зависящий от соотношения сигнал/помеха (S/N)n для этой же полосы.

Отсюда видно, что разборчивость речевой информации зависит только от соотношения сигнал/помеха в каждой полосе равной разборчивости и никак не зависит от типа помехи, формирующей данное соотношение (речевая, шумовая, реверберационная). Более того, следует отметить, что речь и музыка являются существенно нестационарными процессами. Так, например, колебания уровня в фонограмме дикторской речи составляют 25-35 дБ, а в фонограмме симфонического произведения - 65-75 дБ. Таким образом, даже если средний уровень речевой или музыкальной помехи будет достаточен для закрытия информации, в отдельные моменты времени такая помеха будет иметь неоправданно высокий уровень, а в другие - информация окажется незащищённой.

Повысить стационарность речевой помехи можно путём многократного наложения различных фонограмм, причем чем больше количество используемых при этом фонограмм, тем выше качество сигнала помехи. Нет необходимости самостоятельно осуществлять этот процесс: такие фонограммы, составленные в соответствии с ГОСТом, широко используются в практике акустических измерений, а записанный на них сигнал называется речевым хором. Спектральные, временные и статистические характеристики речевого хора довольно точно соответствуют аналогичным характеристикам стандартного розового шума (шум, спектр которого спадает с ростом частоты со скоростью 3 дБ/окт), что показано на рис. 1. Поэтому, если правильно ограничить частотную полосу розового шума, его вполне можно использовать вместо речевого хора.

Таким образом, мы пришли к заключению, что для защиты информации наиболее целесообразно использовать помеховый сигнал в виде стандартного речевого хора или розового шума.
Авторами обсуждаемой идеи [2] не приводится методика проведения экспериментальных исследований, поэтому можно предположить, что полученные экспериментально величины возможного снижения уровня помехи (4-10 дБ) при использовании в этом качестве речевых сигналов являются следствием субъективной ошибки недостаточно тренированной артикуляционной бригады, задействованной в измерениях. Применение аппаратурных (объективных) методов измерения разборчивости позволяет исключить подобные неточности.

Действующие требования Гостехкомиссии России к характеристикам помехи.
Следующая позиция, с которой следует рассматривать целесообразность использования ограниченного количества речевых фонограмм в качестве источника помехового сигнала, - это удовлетворение действующих требований Государственной технической комиссии при Президенте Российской Федерации, предъявляемых к активным средствам виброакустической и акустической защиты выделенных помещений. Напомним, что на сегодняшний день это единственные официальные действующие нормы в России. По мнению авторов [2], применение речеподобной помехи позволяет на 4-10 дБ снизить уровень помехового сигнала по сравнению с шумовой помехой при одинаковом уменьшении величины разборчивости информативного сигнала.
Приведём основные принципы, заложенные в требованиях Гостехкомиссии России. Уровень маскирующего вибрационного шума должен превосходить уровень информационного сигнала на определенную нормами вибрационноакустической защиты величину, при этом качество шума (временные, спектральные, статистические характеристики) должно соответствовать характеристикам белого или розового шума. То есть любое снижение уровня вибропомехи относительно уровня информационного вибросигнала однозначно должно расцениваться как невыполнение требований защиты речевой информации. Любые рассуждения о том, что помеха одного вида снижает разборчивость сильнее, чем помеха другого, несостоятельны с точки зрения защиты информации хотя бы вследствие неуместности здесь самого термина "разборчивость". Как только возникает вопрос о разборчивости информации, которую несанкционированно может снять предполагаемый противник, дальнейшие рассуждения могут идти не о защите или защищённости речевой информации, а о её маскировке.

Таким образом, любое снижение соотношения помеха/сигнал относительно норм, предъявляемых Гостехкомиссией России, вне зависимости от того, чем это аргументировано, означает отсутствие защиты речевой информации, хотя субъективные оценки могут этого не подтверждать.

Опасность использования детерминированных помех.
Существует ещё один интересный аспект оценки эффективности технического воплощения идеи постановки речеподобных помех. При решении любых задач по обеспечению защиты информации важнейшим элементом работы является анализ потенциальных действий противника, то есть стороны, заинтересованной в несанкционированном получении вашей информации. Известно, что в упомянутой аппаратуре помеха формируется путем микширования речевых сигналов и музыкальных фрагментов. Их источниками являются радиовещательные станции, а аппаратура содержит три приёмных устройства УКВ-диапазона. Отвлечёмся от рассмотренных выше недостатков подобного способа и попытаемся проанализировать результаты взаимодействия такой системы защиты с некоторой гипотетической, но вполне реализуемой в настоящее время системой съёма акустической информации. Основные элементы взаимодействующих систем защиты и съёма информации приведены на блок-схеме (рис. 2).

1 - электронный блок системы защиты;
2 - электроакустический преобразователь;
3 - датчик системы съёма информации;
4 - блок усиления и предварительной обработки информации (стетоскоп);
5 - оператор;
6 - блок настройки радиоприёмного устройства;
7 - радиоприёмное устройство;
8 - адаптивный двухканальный компенсатор;
9 - устройство регистрации или передачи информации;
10 - элемент строительной конструкции;
11 - разведдоступная поверхность;
12 - выделенное помещение.

В выделенном помещении (12) функционирует система защиты речевой информации (1, 2). На разведдоступной поверхности (11) предполагаемый противник разместил технические средства съёма информации (3, 4, 5), например электронный стетоскоп. При этом оператором будут прослушиваться три радиовещательные программы. Используя соответствующее радиоприёмное устройство и адаптивный компенсатор помех, можно добиться практически полного устранения помехи, так как предполагаемый противник располагает всей необходимой информацией о ней (вплоть до мгновенных значений). При этом радиоприёмное устройство и компенсатор могут настраиваться как вручную, так и автоматически по максимуму корреляционной функции между виброакустическим и радиосигналами.

Интересно отметить одно парадоксальное на первый взгляд явление. Чем ближе к излучателю помехи (2) расположен приёмник информации (3), тем более успешно может быть скомпенсирована помеха.

Это объясняется тем, что функция В(f, h, l, j) с уменьшением расстояния приобретает более гладкий характер.

Другими словами, возрастание корреляции между виброакустической помехой и её электромагнитным аналогом способствует более эффективному подавлению помехи. Исходя из того, что радиус корреляции вибрационных сигналов в речевом диапазоне частот для большинства материалов строительных конструкций лежит в пределах нескольких десятков сантиметров, можно предположить практически полное компенсирование рассматриваемой детерминированной помехи на тонких строительных конструкциях (стена толщиной 1/2 кирпича).

Таким образом, рассмотренные аспекты применения речеподобной помехи (ограниченного количества наложенных радиопрограмм) позволяют заключить, что, несмотря на внешнюю привлекательность идеи, применение такой помехи не позволяет реально снизить уровни акустического излучения виброакустических преобразователей, создает дополнительные препятствия при реализации норм защиты речевой информации, а в некоторых случаях (при использовании детерминированной помехи) оказывается абсолютно неэффективной.

Ещё раз обратимся к описанной выше системе съёма акустической информации. Главным её элементом является двухканальный адаптивный компенсатор (8). Подобные устройства хорошо известны и часто используются специалистами в области обработки речевой информации. Для эффективной работы адаптивного компенсатора необходимо выполнение двух основных условий: количество каналов должно быть больше количества независимых источников помех, а соотношение сигнал - помеха в различных каналах должно существенно отличаться.

В нашем примере эти условия выполняются: независимый источник помехи один (система зашумления 1, 2), а разница в соотношениях сигнал/помеха на выходах стетоскопа (4) и радиоприёмника (7) может достигать 40-60 дБ. Теоретически с увеличением числа каналов адаптивного компенсатора возрастает эффективность его работы, так как он может нейтрализовать большее число независимых источников помех. Однако на практике компенсаторы с числом каналов больше трёх не используются по причине резкого усложнения аппаратуры и, соответственно, увеличения её стоимости, а также неприемлемого возрастания времени обработки информации. Поэтому, на наш взгляд, трёх независимых каналов формирования помех в современной системе виброакустического зашумления вполне достаточно.

Необходимость использования адаптивной коррекции спектра помехи.
Рассмотрим некоторые общие аспекты подавления речевой информации помехой. Взаимодействие информативного и помехового сигналов и приёмника информации можно проиллюстрировать схемой (Рис. 3).

где:
1 - S(f) - спектр источника речевого сигнала;
2 - А(f,v) - коэффициент распространения акустического сигнала в помещении, зависящий от частоты и акустических параметров помещения;
3 - Р(f,h,l,j) - коэффициент акустической восприимчивости элемента строительной конструкции, зависящий от частоты, геометрических размеров элемента, взаимного расположения источника информации и элемента, физических постоянных его материала.
4 - N(f) - спектр источника помехового сигнала;
5 - Т(f) - амплитудно-частотная характеристика виброизлучателя;
6 - F(f,j) - коэффициент передачи системы крепления виброизлучателя, зависящий от частоты и физических параметров материала элемента строительной конструкции;
7 - В(f,h,l,j) - коэффициент вибровосприимчивости, зависящий в основном от тех же аргументов,       что и Р;
8 - идеальный приёмник вибрационных колебаний.

Для обеспечения оптимальных условий защиты информации необходимо, чтобы выполнялось следующее соотношение:
К * S(f) * А(f,v) * Р(f,h,l,j) = N(f) *Т(f) * F(f,j) * В(f,h,l,j),
где К - величина необходимого превышения помехи над сигналом.

То есть источник помехового сигнала должен обеспечивать следующие параметры:
N(f) = S(f) * K * Q(f) ; Q(f) = [A(f) * P(f,h,l,j)]/[T(f) * F(f,j) * B(f,h,l,j)]

Физически это означает, что для создания оптимальной помехи в области расположения приёмника информации необходимо внести в спектр помехового сигнала предварительные искажения, соответствующие амплитудно-частотным характеристикам трактов распространения информативного и помехового сигналов и характеристикам излучения вибропреобразователей. Технически это реализуется введением в состав генератора помех эквалайзера, способного реализовать частотную характеристику Q(f), и усилителя сигнала помехи с коэффициентом    передачи К. Следует отметить, что функция Q(f) существенно нелинейна, и если величины A, Р и В нам фактически заданы, т. к. являются параметрами помещения и отдельных элементов строительных конструкций, то единственной возможностью уменьшить нелинейность Q(f) является возможность реализации выражения:

что на практике означает применение высококачественных виброизлучателей с плоской АЧХ в рабочем диапазоне и совершенных систем крепления, не вносящих дополнительных частотных искажений. Таким образом можно сделать вывод, что для создания помехи, оптимальной с точки зрения защиты от средств съёма информации, необходима адаптивная коррекция формы спектра помехи, учитывающая конкретные условия применения системы активной защиты информации.

Требования к современным системам виброакустического зашумления.
Исходя из вышеизложенного, сформируем основные требования, которым должны удовлетворять современные системы защиты.
1. Временные, спектральные и корреляционные характеристики сигнала помехи должны максимально соответствовать аналогичным характеристикам полезного сигнала. Наиболее полно этому требованию отвечают сигналы помехи типа "речевой хор" или среднестатистический спектр речи (русской, английской, китайской), в наиболее общем случае - розовый шум.
2. Система постановки помех должна обеспечивать необходимое превышение помехи над полезным сигналом в каждой выделенной частотной полосе на величину, исключающую возможность выделения сигнала на фоне помехи. Это требование реализуется введением высокодобротного эквалайзера в состав электронного блока.
3. Общий уровень помехи должен соответствовать конкретным условиям эксплуатации системы.
4. Амплитудно-частотная характеристика коэффициента электромеханического преобразования вибродатчиков должна быть максимально линейной и плоской (Т(f) * const).
5. Элемент крепления преобразователя, являющийся по сути согласующим устройством передачи энергии от преобразователя к элементу строительной конструкции, не должен вносить дополнительных искажений помехового сигнала при установке преобразователя на различных элементах строительных конструкций (F(f,j) * const).
6. В случае, если предполагаемый противник обладает значительным материальным, интеллектуальным и техническим потенциалом, для защиты акустической информации необходимо использовать не менее трёх независимых источников помех, имеющих индивидуальные тракты усиления, формирования спектра и излучения помехового сигнала.

Системы семейства "Шорох".
В настоящее время наиболее полно перечисленным требованиям отвечают разработанные и производимые нашей фирмой системы виброакустической и акустической защиты "Шорох-1" и "Шорох-2". Однозначное и в полном объёме удовлетворение требований и рекомендаций Гостехкомиссии России позволило в марте этого года впервые сертифицировать эти системы как активные технические средства защиты выделенных помещений 1 категории от утечки информации по виброакустическому и акустическому каналам. В структуре обеих систем есть ряд общих концептуальных элементов, но несмотря на то, что системы сертифицированы как средства защиты объектов первой категории, степень сложности задач решаемых системами ''Шорох-1'' и ''Шорох-2'' различна. Например, применение системы ''Шорох-1'' исключает не только прямой перехват акустической информации с использованием стетоскопов, но и какое-либо улучшение соотношения сигнал/помеха при применении современных методов обработки речевых сигналов. В качестве иллюстрации приведем основные параметры, характеризующие систему ''Шорох-1'':

• количество независимых каналов генерации и формирования спектра помехи - 3;
• вид генерируемой помехи - аналоговый шум с нормальным распределением плотности вероятности мгновенных значений;
• регулировка формы спектра генерируемой помехи - пятиполосный октавный эквалайзер;
• применяемые в различных условиях типы электроакустических преобразователей: КВП-2; КВП-6; КВП-7;
• акустические колонки с сопротивлением 4 - 8 Ом;
• количество одновременно подключаемых преобразователей:
КВП-2 - до 72;
КВП-7 - до 48; акустических колонок: 4 Ом - до 24; 8 Ом - до 48;
• радиус действия одного преобразователя:
КВП-2 (на бетонной стене типа НБ-18-30 ГОСТ 10922-64) - 6*1 м;
КВП - 7 (на оконном стекле толщиной 4 мм в деревянном переплете) - 1,5 * 0,5 м.

В заключение, хочется дать совет людям, которым по роду их бизнеса или государственной службы приходится обмениваться конфиденциальной информацией. Если утечка такой информации может привести к серьёзным проблемам, то не стоит ждать, когда они возникнут, целесообразнее защищать свои помещения заранее.

Выбор и конфигурирование системы защиты акустической информации - непростое дело хотя бы потому, что правильность или ошибочность Ваших действий подчас может быть установлена только после полного монтажа системы в защищаемом помещении и проведения ряда специальных измерений. В такой ситуации, когда ошибки обходятся дорого, есть смысл выбирать наиболее совершенные системы с гарантированными характеристиками. Мы, в свою очередь, постоянно отслеживая и анализируя тенденции развития систем виброакустической защиты и активно участвуя в процессе создания новых перспективных моделей, будем информировать читателей о результатах своих исследований и разработок.

 

Литература.
1. Калинин С.В. "Исследование систем виброакустического зашумления". "Конфидент" № 4, 1998г., с.51-58.
2. Бортников А.Н. Герасименко А.Н. "Средства защиты речевой информации". "Системы безопасности связи и телекоммуникаций" №27, 1999г., с.19-20.
3. Сапожков М.А. "Электроакустика". г. Москва, 1978г.

 

Страницы: 1 |

Вернуться назад

 




Copyright © 2006 analitika.info
Подробнее об авторских правах

Дизайн: $SMax$
Создание сайта - рекламное агентство Sparkler
Система управления сайтом - SiteInBox