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


       





RadioInspector_Wi-Fi

статьи (1)

Данная cтатья была опубликована в журнале "Конфидент" (№4, 1998 год). Размещена с разрешения компании "Конфидент"

 

Технический директор фирмы "МАСКОМ" Сергей Калинин.

Исследование систем виброакустического зашумления.

В настоящее время на рынке средств защиты информации системы виброакустического зашумления представлены достаточно широко, и интерес к ним постоянно возрастает. Следует отметить, что сопоставление основных технических параметров различных систем, наиболее эффективных и целесообразных в конкретных условиях эксплуатации, только на основании данных фирм-производителей невозможно из-за использования изготовителями различных теоретических концепций, отсутствия единой методики измерения параметров, различной производственной и экспериментальной базы.

Фирмой "МАСКОМ" были проведены специальные исследования большинства наиболее известных в России систем виброакустического зашумления. Целью работы являлось выполненное по одной методике с использованием единой аппаратурной базы измерение и сравнение основных электроакустических параметров систем зашумления, установленных на наиболее распространенных реальных строительных конструкциях.

Работа проводилась в два этапа. В мае-июне 1997 года были испытаны системы ANG-2000 с датчиками TRN-2000(REI, США), "Заслон-АМ"(НИИСТ МВД), VNG-006 производства 1997 года (ИКМЦ-1), VNG-006DM с датчиками КВП-2 ("МАСКОМ"), мобильная система "Фон-В" ("МАСКОМ"), ГШ-02, SPP-4 ("Защита информации"), ANG-007 двух модификаций и некоторые опытные образцы систем разных производителей. Спустя год в те же сроки были проведены испытания новых систем зашумления "Порог-2М" (НИИСТ МВД), VNG-006 производства 1998 года (ИКМЦ-1), "Шорох" ("МАСКОМ"), "Скит-ВА" (Лаборатория № 11 ХК "Электрозавод"), NG-502M ("Ново"), VAG6/6 ("НЕЛК") и других.

В статье приведены обобщённые результаты этих двух серий испытаний.

Информационные особенности речи.
Для начала коснёмся общих аспектов постановки проблемы. Человеческая речь является одним из древнейших, самым естественным и наиболее распространённым способом обмена информации между людьми. Попытки услышать слова, сказанные для чужих ушей, существуют, наверное, столько же времени, сколько и членораздельная, информационно насыщенная речь. Хорошо известно, что ещё в античные времена применялись системы подслушивания, представляющие собой проложенные в стенах домов полые звуководы и соединяющие апартаменты, предназначенные для важных гостей, с помещениями хозяев.

Достижения технического прогресса позволяют сегодня использовать широкий спектр методов и устройств передачи и хранения информации. Тем не менее и в настоящее время особый интерес вызывает контроль речевой информации, живого разговора. Это связано с рядом специфических особенностей, присущих именно речевой информации и связанных с некоторыми чертами человеческой психики:
• конфиденциальностью, предполагающей, что устно делаются сообщения или отдаются распоряжения, которые не могут быть доверены никакому носителю информации или средству передачи;
• оперативностью, заключающейся в том, что информация может быть перехвачена в момент её озвучивания;
• виртуальностью, состоящей в том, что, исследуя живую речь человека, можно сделать заключение о его эмоциональном состоянии, личном отношении к сообщению, составить психологический портрет и т. д.

Нелишне также напомнить о том, что перехваченная речевая информация, особенно так называемый первичный сигнал (речь, не прошедшая никакой обработки), является, по существу, документом с личной подписью человека, озвучившего сообщение, так как современные методы анализа речи позволяют однозначно идентифицировать его личность.

Перечисленные уникальные особенности, присущие речевой информации, объясняют её исключительную ценность, а следовательно, и высокую заинтересованность возможного противника в её перехвате.

При этом съём речевой информации по прямому акустическому (через воздуховоды, отверстия, щели) и виброакустическому (через стены, окна, полы и потолки, трубы различного назначения) каналам остается одним из наиболее удобных и эффективных видов такого перехвата.

Из сказанного следует, что помещения, где циркулирует конфиденциальная информация (выделенные помещения), прежде всего должны быть тщательно исследованы на предмет возможности съёма информации через их ограждающие конструкции и проходящие через них инженерные коммуникации.

Физические характеристики речевого сигнала.
Особенности его распространения.
Структурные помехи.
Перед тем как рассматривать методики определения возможности утечки информации, несколько слов о физических параметрах речевого сигнала и механизмах его распространения.

Человеческая речь представляет собой шумоподобный акустический сигнал, несущий амплитудную и частотную модуляцию. Основная энергия акустических колебаний речевого сигнала заключена в диапазоне 70 Гц - 7 кГц, причём более 95% смысловой информации размещается в более узком диапазоне - 200 Гц - 5 кГц. Акустические колебания выше и ниже этих частот несут информацию об эмоциях и личности говорящего (устный почерк), способствует узнаваемости и несколько повышают разборчивость речи в условиях повышенных шумов.

Динамические характеристики разговорной речи весьма различны и во многом зависят от внешних условий, в которых находится говорящий. Так, спокойный, доверительный разговор, ведущийся собеседниками, находящимися рядом друг с другом, происходит обычно с уровнем порядка 55 дБ SL (звуковое давление); выступление в зале, а нередко и разговор по телефону - около 75 дБ SL. При этом динамический диапазон речи также меняется в довольно широких пределах 25-45 дБ.

Акустические колебания, распространяющиеся в помещении, падают на ограждающие конструкции, в основном отражаются от них, а частично взаимодействуют с ними, вызывая соответствующие колебания конструкций, и распространяются далее в виде вибрационных колебаний.

Вследствие добротности большинства строительных материалов, вибрационные колебания, вызванные речевым сигналом, могут быть приняты на значительном удалении от места проведения разговора. В этой связи следует отметить два важных аспекта. Во-первых, степень проникновения акустической энергии из воздушной среды в твердое тело зависит от соотношения акустических сопротивлений этих сред:

                                                        N ~ p1C1/p2C2

где:
p1 и p2 - плотность материала строительной конструкции и воздуха;
C1 и C2 - скорость звука в материале строительной конструкции и воздухе.

Это положение имеет простое и практически важное следствие, которое получило в строительной акустике название "закон массы" - чем больше масса единицы площади конструкции, тем меньше вибрационные колебания, вызванные звуком, или, проще говоря, чем толще стена, тем выше звукоизоляция. Высокие акустические характеристики строительных конструкций создают хорошие условия для распространения вибраций, вызванных прочими источниками, такими как уличные шумы, протекание воды в системах отопления, шаги, хлопки дверей, работа бытовой аппаратуры и т. д., что создаёт при приёме речевой информации, распространяющейся по строительным конструкциям, комплекс так называемых структурных помех.

Следует отметить, что спектры структурных помех имеют, как правило, спадающий в сторону высоких частот характер и близки к спектрам вибраций речевых сигналов.

Уровень структурных помех в здании и величина звукоизоляции выделенного помещения являются основными факторами, определяющими возможность перехвата информации по виброакустическому каналу.

Если архитектурно-строительными методами обеспечить необходимую звукоизоляцию не удалось, целесообразно применить искусственные источники помех - системы виброакустического зашумления.

Вибродатчики систем виброакустического зашумления.
Паразитные акустические шумы.
Рекомендация по установке.

Несколько слов об электроакустических преобразователях. Этим термином обозначается устройство, преобразующее электрическую энергию в энергию упругих колебаний среды. Основные параметры преобразования определяются физическим принципом, заложенным в основу устройства, конструкторско-технологическим решением и условиями согласования преобразователя со средой.

Преобразователи, работающие в системах виброакустического зашумления, должны иметь достаточно широкую частотную полосу, соответствующую полосе речевого сигнала. В этой связи вопросы согласования преобразователя со средой приобретают особую важность. При возбуждении конструкций, имеющих высокое акустическое сопротивление (кирпичные стены, бетонные перекрытия), согласование в широком частотном диапазоне проще осуществляется с устройствами, имеющими высокий механический импеданс подвижной системы. Именно поэтому мы считаем наиболее перспективными на сегодняшний день пьезокерамические преобразователи.

При работе вибродатчика, установленного на реальной строительной конструкции, в помещении создаются паразитные акустические шумы, снижающие комфортность, а в некоторых случаях и затрудняющие работу в защищённом помещении. Следовательно, величина уровня паразитных акустических помех, создаваемых системой виброзашумления, является одной из важных характеристик таких систем.

Существуют два механизма образования паразитных акустических помех:
• акустические колебания генерирует собственно работающий преобразователь;
• колебания переизлучаются в воздух вибрирующей стеной.

Сразу отметим, что переизлучение колебаний из стены в воздух весьма незначительно в силу отмеченной ранее разницы в акустических сопротивлениях. Основным источником паразитных акустических помех, как правило, является преобразователь. На рис.1 приведены амплитудно-частотные характеристики паразитных акустических помех для некоторых систем зашумления, измеренные на расстоянии 1 м от работающего преобразователя.

Нужно учесть, что системы ANG-2000 (с датчиком TRN-2000), "Заслон-АМ" и "Порог-2М" имеют электромагнитные датчики, а VNG-006 и VNG-006DM - пьезокерамические датчики. Интегральный уровень виброзашумления систем можно оценить по приведённым ниже частотным характеристикам колебательного ускорения.

Кривые на рис. 1 показывают две общие закономерности:
• чем больше амплитуда колебаний собственного вибратора, тем выше уровень создаваемых им акустических помех;
•  при равной величине вибрационных колебаний, создаваемых в строительной конструкции, меньше паразитных акустических помех создает пьезокерамический вибратор.

В заключение можно дать общую рекомендацию, использование которой позволит значительно снизить акустическое излучение вибраторов, хотя и усложнит их монтаж. Располагать вибраторы следует не на поверхности строительной конструкции, а в специально подготовленной и тщательно заделанной нише.
Работа преобразователя в собственном замкнутом объеме значительно снизит уровень акустического излучения в защищаемое помещение.

Методика оценки защищённости помещений.
Общий подход.
Возможность несанкционированного съёма речевой информации и качество последней определяются соотношением сигнал/помеха в местах возможной установки подслушивающих устройств. Уровень сигнала, который может быть перехвачен, обусловлен, как правило, архитектурно-строительными особенностями здания или выделенного помещения (толщина ограждающих конструкций, используемые материалы, качество изготовления). Приём вибрационных и акустических сигналов всегда происходит на фоне помех, имеющих либо естественное, либо искусственное происхождение.

Можно считать, что минимальная степень защиты речевой информации осуществлена, когда при многократном прослушивании фонограммы невозможно восстановить смысл сообщения. Это называется нулевой смысловой разборчивостью.

Как правило, это происходит, когда уровень помехи приблизительно в три раза превышает уровень сигнала во всем частотном диапазоне или, другими словами, соотношение сигнал/помеха составляет минус 10 дБ.

Максимальная степень защиты, очевидно, соответствует такой ситуации, когда невозможно установить сам факт проведения беседы или наличие речи в сигнале. Достигнуть этого можно тогда, когда в каждой 1/3-октавной полосе речевого сигнала соотношение сигнал/помеха составляет порядка минус 20 дБ (помеха в 10 раз превышает сигнал).

Учитывая, что спектры реальных структурных помех и спектры вызванных речью вибрационных колебаний строительных конструкций имеют сходную конфигурацию, оперативную оценку качества звукоизоляции можно провести в относительно узкой частотной полосе - 1-2 октавы, желательно в центральной области речевого диапазона. Причём ориентироваться следует на речевой сигнал с повышенным уровнем громкости, порядка 75 дБ.

При количественных измерениях удобно использовать речеподобный шум, соответствующий среднестатистическому спектру живой речи (речевой хор). В местах возможного перехвата информации устанавливается микрофон и акселерометр. На протяжении продолжительного времени измеряется и фиксируется усреднённая величина вибрационных и акустических помех. Затем в выделенном помещении создается шумовой сигнал в октавной полосе с центральной частотой 1 кГц и уровнем 95 дБ. Если величина акустического и вибрационного сигнала в выбранных точках контроля увеличилась менее чем на 3 дБ, то выделенное помещение защищено от перехвата информации и обнаружения самого факта ведения переговоров. Минимально необходимая степень защиты обеспечена, если суммарная величина сигнала и помехи увеличилась за пределами выделенного помещения на 3 дБ при уровне акустического сигнала внутри помещения 85 дБ. В случае когда уровень звуко- и виброизоляции оказывается недостаточным, следует применить искусственное зашумление.

Качество работы систем зашумления можно определить следующим образом. В выделенном помещении создаётся акустический сигнал с уровнем 75 дБ и спектром, соответствующим среднестатистическому спектру речи. Вне помещения в местах возможного перехвата информации измеряются спектры вибрационных и акустических сигналов. Затем включается система зашумления, и в тех же точках измеряются аналогичные спектры помехи. На основании полученных данных определяется соотношение сигнал/помеха для каждой октавной или в 1/3-октавной полосы. Если соотношение сигнал/помеха оказывается меньше минус 20 дБ во всех полосах, то можно считать, что реализован максимально достаточный уровень защиты речевой информации, а соотношение, превышающее значение минус 10 дБ, говорит о том, что не выполняются даже минимальные условия защиты речевой информации.

Более тонкие градации уровней защиты речевой информации и уточнённые величины необходимых соотношений сигнал/помеха приведены в рекомендациях Гостехкомиссии России по виброакустической защите.

Блок-схема измерений.
Измерения проводились по блок-схеме, приведенной на рис. 3. Экспериментальные исследования проводились на следующих элементах строительных конструкций:
• кирпичная стена толщиной 50 см;
• кирпичная стена толщиной 25 см;
• плита перекрытия НВ-64-18;
• оконный проём с двойным остеклением 150 на 150 см;
• труба отопления 3/4".

1 - генератор шума с диапазоном частот от 200 Гц до 5 кГц
2 - эквалайзер с 1/3 - октавным разбиением диапазона
3 - усилитель мощности низкой частоты
4 - акустический излучатель (звуковая колонка), способная создавать акустическое давление не менее 75 дБ SL
5 - измерительный микрофон с неравномерностью амплитудно - частотной характеристики не хуже 1 дБ
6 - измерительный виброакустический датчик (акселерометр)
7 - анализатор спектра 1/3 - октавный

При проведении исследований производились измерения параметров следующих физических величин:
• вибрационные ускорения поверхности элемента строительной конструкции, вызванные воздействием акустического сигнала с уровнем 75 дБ SL и спектром, соответствующим среднестатистическому спектру русской речи;
• вибрационные ускорения поверхности элемента строительной конструкции, вызванные работой системы зашумления (ускорения измерялись на расстоянии одного, двух и трёх метров от вибратора, а вибраторы устанавливались штатным способом в соответствии с инструкцией по эксплуатации);
• паразитные акустические шумы, создаваемые в помещении работающими вибраторами;
• параметры выходных сигналов генераторов электрических шумов при подключённой нагрузке.

Общие выводы по результатам испытаний.
Анализ результатов проведенной работы позволил сделать следующие выводы:

1. Наиболее проблематичным является зашумление массивных строительных конструкций (стены 0,5 м), имеющих высокий механический импеданс.

2. Большинство систем виброакустического зашумления создают эффективные вибрационные помехи только на элементах строительных конструкций с относительно низким механическим импедансом (стекла, трубы). Уровень создаваемых вибрационных ускорений на стекле, как правило, на 20 дБ выше, чем на кирпичной стене.

3. Основным элементом, определяющим качество генерируемого вибрационного сигнала, является виброакустический преобразователь (вибродатчик). В первую очередь это связано с трудностями технической реализации качественных вибродатчиков, что является камнем преткновения для многих производителей систем.

4. Во всех рассмотренных системах, за исключением VNG-006D,VNG-006DM и "Шорох", генераторы создают шумовой сигнал, близкий к белому шуму, без учета особенностей амплитудно-частотной характеристики вибраторов, входящих в состав этих систем.

5. В большинстве рассмотренных систем, кроме систем "Порог-2М" и "Шорох", не предусмотрена возможность корректировки формы спектров вибрационных помех, необходимая для оптимального зашумления различных строительных конструкций.

К сожалению, недостаток журнальных площадей не позволяет изложить результаты произведенных измерений в полном объёме. На рисунках приведены спектры вибрационных шумов, создаваемых исследованными системами при работе в наиболее сложных условиях на кирпичной стене толщиной 0,5 м и бетонного перекрытия толщиной 0,22 м. Характеристики систем для стены 0,25 м носят примерно тот же характер, но с более высоким уровнем и большей сглаженностью "провалов".

Колебательное ускорение поверхности стены g=9,8 м/сек2

Как следует из полученных характеристик, существующие сейчас на рынке системы виброакустического зашумления можно разбить на несколько групп:

1. Системы, имеющие "завал" нижних частот спектра (как правило, на частотах до 1 кГц) при достаточном интегральном уровне зашумления. Такие системы создают мощную помеху в узкой полосе частот, что субъективно сильно снижает разборчивость. К сожалению, эта помеха может быть нейтрализована с помощью узкополосной фильтрации. К этой группе относятся VAG6/6, VNG-006 (1997 года), а также не показанные на графике системы SPP-4, ГШ-02, ANG007 и некоторые другие.

2. Системы, обеспечивающие эффективное зашумление в полосе от 450 Гц до 5 кГц. По нашей оценке, съём информации при использовании таких систем на практике вряд ли возможен, но требованиям Гостехкомиссии России в области низких частот они все же не удовлетворяют. В эту группу входят VNG-006 (1998 года) и NG-502M.

3. Системы, сертифицированные Гостехкомиссией России. Из исследованных нами систем к ним относятся ANG-2000, VNG-006DM и мобильная система "Фон-В", сертифицированные на вторую категорию. Характеристики системы "Фон-В" на графиках не приведены, так как они практически совпадают с показателями ANG-2000.

Справедливости ради нужно заметить, что есть ещё две системы, сертифицированные Гостехкомиссией РФ и пока не вошедшие в наше исследование. Это "Кабинет" (ЦКБИ "Элерон"), сертифицированный на соответствие ТУ, и "Зона-1" ("ВЕНАВИТ"), сертифицированный на третью категорию.

4. Системы, удовлетворяющие требованиям Гостехкомиссии России на первую категорию во всём частотном диапазоне и способные претендовать на сертификацию по этой категории. Системы, которые можно отнести к этой категории - "Порог-2М" и "Шорох", являются адаптивными, их параметры могут измеряться в широких пределах и обеспечить оптимальную защиту в каждых конкретных условиях эксплуатации. Настройка системы "Порог-2М" происходит в автоматическом режиме. Система воспроизводит речевой сигнал, анализирует в узких полосах вибрационные колебания строительной конструкции, вызванные этим сигналом, формирует спектр вибрационных помех, необходимый для обеспечения выбранного уровня защиты, оценивает результат и делает заключение о выполнении или невыполнении поставленной задачи.

Весьма эффектно наличие голосового сопровождения производимых системой операций. Несколько снижает потребительские параметры системы недостаточная эффективность вибраторов, радиус действия которых на конструкциях толщиной 0,5 м составляет порядка 0,8 м. Кроме того, не совсем понятно, как будет происходить автоматическая настройка в условиях высокого уровня структурных помех.

Система "Шорох" не является автоматической, её настройка производится оператором, что, на наш взгляд, является вполне допустимым, так как настройка системы зашумления производится только один раз, после её монтажа в выделенном помещении. Грубый выбор формы спектра осуществляется переключателями фильтра, формирующего белый шум, розовый шум и шум, спадающий в сторону высоких частот со скоростью 6 дБ/окт. Тонкая регулировка формы спектра производится в октавных полосах с помощью встроенного эквалайзера. Радиус эффективного действия вибраторов системы "Шорох" на кирпичной стене 0,5 м составляет порядка 6 м.

Заключение.
Создание техники виброакустического зашумления на сегодняшний день является одной из наиболее динамично развивающихся областей защиты информации. Наше исследование явилось первым опытом объективного обобщения результатов работы различных производителей в этой области. Надеемся, что наше исследование будет полезным как разработчикам, так и пользователям этих систем.

Фирма "МАСКОМ" выражает признательность Владимиру Николаевичу Ткачу за предоставление некоторых данных для этой статьи.

Страницы: 1 |

Вернуться назад

 




Copyright © 2006 analitika.info
Подробнее об авторских правах

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