Акустические каналы утечки информации

Материалы	Коэффициент	Материалы	Коэффициент
Оштукатуренная	0,025	Линолеум	0,12
Бетонная стена	0,015	Ковер	0,2
Стекло	0,027	Паркет	0,06

 

Вследствие  многократных переотражений в помещении на барабанную перепонку чело-века или мембрану микрофона оказывают давление акустические волны, распространяющиеся разными путями от источника звука. Интерференция волн с разными фазами может при достаточно большом времени реверберации приводить к ухудшению соотношения сигнал/помеха в точке приема и уменьшению разборчивости речи. Чем больше размеры помещения и меньше коэффициент поглощения ограждающих поверхностей, тем больше время реверберации. При большом времени реверберации помещение кажется гулким. Однако при очень малом Тр на микрофон воздействует, в основном, быстрозатухающая прямая волна. В этом случае слышимость речи при удалении от источника резко уменьшается, а тембр звуков речи за счет большего затухания в среде распространения высоких частот обедняется. Время реверберации менее 0,85 с незаметно для слуха. Для большинства помещений организаций их объемы и акустическая отделка время реверберации мало (0,2–0,6) с и его можно не учитывать при оценке разборчивости.

Для концертных залов, имеющих существенно большие размеры, время реверберации определяет их акустику. Установлено, что в малых помещениях объемом V до 350 оптимальной является реверберация со временем до 1.06 сек. При увеличении объема помещения время реверберации пропорционально повышается и принимает для V = 27000 значение около 2 сек.

Время реверберации в помещении объемом V вычисляется по формуле Эйринга:

 

                                  (1.3)

 

где S – суммарная площадь всех поверхностей помещения;

     – средний коэффициент звукопоглощения в помещении;

     и – площадь и коэффициент поглощения k-й ограждающей поверхности соответственно.

При распространении  структурного звука в конструкциях зданий, особенно в трубопроводах, возникают  реверберационные искажения, снижающие разборчивость речи на 15–20%.

Акустическая  волна в отличие от электромагнитной в значительно большей степени  поглощается в среде распространения. Поэтому дальность акустического канала утечки информации, в особенности от такого маломощного источника как человек, мала и, как правило, не обеспечивает возможность ее съема за пределами территории организации. Речь человека при обычной громкости может быть непосредственно подслушана злоумышленником на удалении единиц и в редких случаях – десятков метров, что, естественно, крайне мало.

Ухудшение разборчивости  речи при прохождении звука через  различных строительные конструкции иллюстрируется данными в таблице 1.4.

 

 

 

 

Т а б л  и ц а 1.4 - Разборчивость речи при прохождении звука через различных строительные конструкции

Тип конструкции		Ожидаемая разборчивость слогов, %
Кирпичная стена (I кирпич)	25/0
Гипсолитовая стена		90/0
Деревянная стена		99/63
Пластиковая стена	99/55
Дверь обычная филенчатая	100/73
Дверь двойная	95/36
Окно с одним стеклом 3 мм		90/33
Окно с одним стеклом 6 мм		87/15
Оконный блок 2x3 мм	82/0
Вентиляционный канал 20 м		90/2
Оконный кондиционер		95/63
Бетонная стена	88/0
Перегородка внутренняя	96/80
Трубопровод (в соседнем помещении)	95/55
Трубопровод (через этаж)	87/36

Акустические  шумы и помехи вызываются многочисленными  источниками – автомобильным  транспортом, ветром, техническими средствами в помещениях, разговорами в помещениях и т. п. Уровни шумов изменяются в  течение суток, дней недели, зависят  от погодных условий. Ночью и в  выходные дни шумы меньше. Средние  значения акустических шумов на улице  составляют 60–75 дБ в зависимости  от интенсивности движения автомашин  в районе расположения здания. Уровень  шумов в помещениях по существующим нормам не должен превышать 50 дБ.

Акустические  сигналы при прохождении через  вентиляционные воздухопроводы ослабевают из-за поглощения в стенах короба и  в изгибах. Затухание в прямых металлических воздуховодах составляет 0,15 дБ/м, в неметаллических – 0,2–0,3 дБ/м. При изгибах затухание достигает 3–7 дБ (на один изгиб), при изменениях сечения – 1–3 дБ. Ослабление сигнала на выходе из воздуховода помещения составляет 10–16 дБ .

 

1.2 Оптикоакустический канал

 

 

Перехват  речевой информации из помещений  может осуществляться с помощью лазерных средств акустической разведки. В этом случае применяется дистанционное лазерно-локационное зондирование объектов, обладающих определенными свойствами и являющихся потенциальными источниками закрытой речевой информации. В качестве таких объектов могут выступать оконные стекла и другие виброотражающие поверхности.

 

 

Рисунок 1.2 – Обобщенная структурная схема оптико-акустического канала утечки информации.

 

Генерируемое  лазерным передатчиком колебание наводится  на оконное стекло помещения, в котором  ведется обсуждение закрытых вопросов. Возникающие при разговоре акустические волны, распространяясь в воздушной  среде, воздействуют на оконное стекло и вызывают его колебания в  диапазоне частот, соответствующих  речевому сообщению: таким образом происходит виброакустическое преобразование речевого сообщения в мембране, роль которой играет оконное стекло. Лазерное излучение, падающее на внешнюю поверхность оконного стекла (мембраны), в результате вибро-оптического преобразования оказывается промодулированным сигналом, вызывающим колебания мембраны. Отраженный оптический сигнал принимается оптическим приемником, в котором осуществляется восстановление разведываемого сообщения.

На  рисунке 1.2 приведена обобщенная структурная схема оптико-акустического канала перехвата речевой информации. К настоящему времени созданы различные системы лазерных средств акустической разведки, имеющие дальность действия от десятков метров до единиц километров . Например, система SIPE LASER 3-DA SUPER состоит из источника излучения (гелий-неонового лазера), приемника этого излучения с блоком фильтрации шумов, двух пар головных телефонов, аккумулятора питания и штатива. Наведение лазерного излучения на оконное стекло нужного помещения осуществляется с помощью телескопического визира. Использование специальной оптической насадки позволяет регулировать угол расходимости вы-ходящего светового пучка. Система обеспечивает перехват речевой информации с хорошим качеством на расстоянии до 250 м. В лазерном устройстве НРО150 в качестве передатчика также используется гелий-неоновый лазер. В состав приемника включены блок компенсации помех и кассетное устройство магнитной записи. Дальность ведения разведки до 1000м.

К устройствам  лазерной акустической разведки предъявляются  высокие требования с точки зрения их помехоустойчивости, поскольку качество перехватываемой информации существен-но зависит от наличия и уровней фоновых акустических шумов, помеховых вибраций отражателя-модулятора, а также ослабления лазерного излучения в атмосфере и фоновой оптической засветки при приеме отраженного от объекта сигнала.

 

1.3 История развития ЛСАР

 

 

По свидетельству прессы (в том числе и специальных изданий), в США, например, в середине 80-х годов продавцы спецтехники отметили всплеск интереса у покупателей именно к лазерным микрофонам. Не меньший интерес в настоящее время проявляется к данным изделиям и в России. В связи с этим уместно провести анализ современного уровня развития ЛСАР, коснуться физических особенностей съема информации и рассмотреть ряд факторов, влияющих на результаты применения данного средства. История создания первых ЛСАР уходит в 30-е годы, когда подобные устройства пытались сконструировать с помощью лампы и светофильтра. При этом лабораторные испытания можно было признать успешными. C развитием лазерной техники уже в 60-е годы удалось создать и поставить на вооружение ЦРУ первые специализированные системы съема информации. 

 

1.4 Основы ЛСАР

 

 

В последние  годы появилась информация, что спецслужбы различных стран и недобросовестно конкурирующие фирмы для несанкционированного получения речевой информации все чаще используют дистанционные портативные средства акустической разведки. Эти сообщения закономерно вызывают серьезные опасения руководителей служб безопасности предприятий и организаций. Самыми современными и эффективными считаются лазерные системы акустической разведки (ЛСАР), которые позволяют воспроизводить речь, любые другие звуки и акустические шумы при лазерно-локационном зондировании оконных стекол и других отражающих поверхностей.

 

 

Рисунок 1.3 - Схема применения лазерного микрофона

 

На сегодняшний  день создано целое семейство  лазерных средств акустической разведки. Достижения в развитии лазерной техники  позволили значительно улучшить технические характеристики и надежность работы данных систем разведки. Достаточно сказать, что появилась возможность  дистанционной регистрации колебаний  стекла с амплитудой вплоть до 10^-14—10^-16 м, имеются сообщения о потенциальной возможности работы по объектам на расстояниях до 10 км, а наработка на отказ серийного гелий-неонового лазера составляет не менее 10 000 часов.

Примером  современных ЛСАР могут служить устройства:

НР0150 — лазерная система, обеспечивающая эффективное обнаружение, подслушивание и регистрацию разговоров, ведущихся в помещениях. Дальность его действия 1000 м. Устройство использует излучение гелий-неонового или полупроводникового лазера с длиной волны 0,63 мкм (что, кстати, является большим недостатком, так как пятно видно глазом, более современные системы работают в ближнем ИК-диапазоне). Прослушивание и перехват разговоров ведутся благодаря приему переотраженного сигнала от обычного оконного стекла, представляющего собой своеобразную мембрану, колеблющуюся со звуковой частотой и создающую фонограмму происходящего разговора. Приемник и передатчик выполнены раздельно. Кассетное устройство магнитной записи и специальный блок компенсации помех, а также треноги поставляются в комплекте устройства. Вся аппаратураразмещена в небольшом чемодане. Электропитание — от батареи.

Sipe Laser 3-DA Super — данная модель состоит из источника излучения (гелий-неонового лазера), приемника этого излучения с блоком фильтрации шумов, двух пар головных телефонов, аккумулятора питания и штатива. Наводка лазерного излучения на оконное стекло нужного помещения осуществляется с помощью телескопического визира. Используется оптическая насадка, позволяющая изменять угол расходимости выходящего пучка, и система автоматического регулирования, задающая высокую стабильность параметров. Система обеспечивает съем речевой информации с хорошим качеством с оконных рам с двойными стеклами на расстоянии до 250 м.

 

1.5 Физические процессы, происходящие при перехвате речи с помощью ЛСАР

 

 

Принцип работы ЛСАР, заключается в следующем. Генерируемое лазерным передатчиком излучение (ВЧ-сигнал) распространяется через  атмосферу, отражается от поверхности  оконного стекла, модулируется при  этом по закону акустического сигнала, также воздействующего на стекло, повторно преодолевает атмосферу и  принимается фотоприемником, восстанавливающим  разведываемый сигнал. В данной технологии принципиальное значение имеет процесс модуляции, который можно описать следующим образом:

- звуковая волна, генерируемая источником акустического сигнала, падая на границу раздела воздух—стекло, вызывает отклонения поверхности стекла от исходного положения. Отклонения приводят к дифракции света, отражающегося от этой границы. Действительно, это заметно, например, при падении плоской монохроматической звуковой волны на плоскую границу раздела. Отклонения границы от стационарного состояния представляют собой бегущую вдоль стекла «поверхностную» волну с амплитудой, пропорциональной амплитуде смещений среды в поле звуковой волны, а длина А, этой поверхностной волны равна:

 

                                                          (1.4)

 

где — угол падения, и — длина падающей акустической волны.

 -отраженный от возмущенной поверхности свет содержит сдвинутые по частоте дифракционные компоненты.

Если поперечный размер падающего пучка лазерного  излучения значительно превышают  длину поверхностной волны, то отраженный свет представляет собой совокупность дифрагирующих пучков, распространяющихся по дискретным направлениям, определяемым из равенства:

                                              (1.5)

 

где - угол падения исходного светового пучка,

      - волновое число,

    - длина световой волны.

 

Рисунок 1.4 – Принцип работы лазерного микрофона