Акустические каналы утечки информации

 

В результате в отраженных пучках присутствуют три  вида модуляции оптического излучения.

Во-первых, частотная  модуляция, вызванная эффектом Доплера, вследствие колебательных движений оконного стекла под воздействием акустических сигналов. При этом девиация частоты относительно центрального значения монохроматического излучения лазера подсветки имеет величину:

 

                                                        (1.6)

 

Где - скорость распространения поверхностной волны,

      - скорость звука в среде.

Во-вторых, фазовая модуляция, вызванная наличием в отраженном сигнале как зеркально-отраженного, так и дифракционных компонентов. Результат суперпозиции последних приводит к тому, что если поперечные размеры падающего оптического пучка малы по сравнению с длиной поверхностной волны, то в отраженном сигнале будет доминировать дифракционный пучок нулевого порядка. В этом случае и окажется, что фаза световой волны будет промодулирована во времени с частотой звукового сигнала.

В-третьих, амплитудная модуляция, вызванная колебаниями подсвечивающего  пучка относительно направления  зеркального (максимального) отражения. Эти колебания вызваны также пространственным перемещением оконного стекла под воздействием акустического сигнала. На практике наиболее часто используют системы, работающие нa восприятии именно этого вида модуляции. Необходимо учитывать, что на качество принимаемой информации  оказывают влияние следующие факторы:

- параметры используемого лазера (длина волны, мощность, когерентность и т.д.);

- параметры фотоприемника (чувствительность и избирательность фотодетектора, вид обработки принимаемого сигнала и т. д.);

- параметры атмосферы (рассеяние, поглощение, турбулентность, уровень фоновой засветки и т. д.);

- качество обработки зондируемой поверхности (шероховатости и неровности, обусловленные как технологическими причинами, так и воздействием среды- грязь, царапины и проч.);

-  уровень фоновых акустических шумов;

уровень перехваченного речевого сигнала; конкретные местные условия.

 

 

Рисунок 1.5 – Внешний вид лазерной системы акустической разведки

 

Все эти обстоятельства накладывают  свой отпечаток на качество фиксируемой речи, поэтому нельзя принимать на веру данные о приеме с дальности в сотни метров - эти цифры получены в условиях полигона, а то и расчетным путем. В частности, представители фирмы РК ELECTRONIC достаточно корректно называют дальность перехвата своего изделия PK1035-SS от нескольких метров до 500 метров. Кроме того, многие западные пользователи в открытых публикациях утверждают, что в городских условиях ни о каких сотнях метров говорить не приходится. Тот же результат получен и немногочисленными нашими соотечественниками, владеющими ЛСАР (кстати, в основном западного производства по цене 15000 DM). В итоге, несколько ослабевает интерес специалистов к лазерным системам съема информации и, соответственно, к организации защиты информации от утечки по этому каналу.

 В немалой степени  разочарование постигло и тех,  кто жаждет приобрести черный  ящик с красной кнопкой, нажав  которую, без труда, знаний, навыков  и без риска можно получить  блестящий результат. На самом  же деле применение такой сложной,  можно сказать, капризной системы,  какой является ЛСАР, немыслимо без долгой, кропотливой подготовки и существенных затрат как на систему съема, так и на оборудование для обработки результатов. Обязательным условием использования ЛСАР также является изучение тактики ее использования в различных условиях. Из всего вышесказанного можно сделать следующие выводы: лазерные системы съема существуют и являются при грамотной эксплуатации весьма эффективным средством получения информации; ЛСАР в то же время не является универсальным средством, так как многое зависит от условий применения; не все то является лазерной системой разведки, что так называется продавцом или производителем; без квалифицированного персонала тысячи и даже десятки тысяч долларов, потраченные на приобретение ЛСАР, пропадут зря; службы безопасности должны разумно оценить необходимость защиты информации от ЛСАР. Если существует реальная угроза, защиту следует организовать с учетом особенностей расположения и функционирования объектов, с учетом технических и финансовых возможностей противостоящей стороны, а также с соблюдением требований по экологии, эргономике и эстетике.

 

1.6 Качество лазерного канала утечки речевой информации

 

 

Если регистрировать лазерное излучение, отраженное от строительных конструкций, то появление в них  изгибных колебаний под действием  давления акустических сигналов вызовет  модуляцию сигнала. Предложена методика определения качества оптико-электронного (лазерного) канала утечки речевой информации по коэффициенту корреляции между входным  и выходным речевыми сигналами.

Известно, что по лазерному  излучению, отраженному от оконного стекла, можно получить речевую информацию. Однако решение задачи об определении  качества зарегистрированной информации остается актуальным по сей день. Принцип действия оптико-акустической аппаратуры основан на том, что в отраженных от стекла пучках лазерного излучения присутствует три вида модуляции оптического излучения.

Во-первых, частотная модуляция, вызванная эффектом Доплера, вследствие колебательных движений оконного стекла под воздействием акустических сигналов. Во-вторых, фазовая модуляция, вызванная  наличием в отраженном сигнале как  зеркально отраженного излучения, так и дифракционных компонентов. В-третьих, амплитудная модуляция, вызванная  колебаниями подсвечивающего пучка  относительно направления зеркального (максимального) отражения. Эти колебания  вызваны также пространственным перемещением оконного стекла под воздействием акустического сигнала. Для извлечения акустической речевой информации из рассеянного лазерного излучения  можно использовать все три вида модуляции. Однако это связано с  большими техническими сложностями. Они  вызваны в первую очередь тем, что амплитуды изгибных колебаний стекла слишком малы – от нескольких единиц до нескольких сотен нанометров в зависимости от интенсивности и частоты акустического сигнала. На рисунке.1.6 приведены экспериментальные данные [1], на которых представлены распределения вибрационных полей на стекле стандартного стекло-пакета на нескольких частотах. Изгибные колебания носят квазипериодический характер с неоднородным распределением максимумов.

 

а) частота f=125 Гц (амплитуда акустического  сигнала 103 дБ);

б) f=250 Гц (110 дБ);

в) f=500 Гц (113 дБ);

г) f=1000 Гц (96 дБ); А1–А4 – локальные максимумы

 

Рисунок 1.6 – Пространственная структура стоячих волн на стекле:

 

Практическая оценка эффективности  реализации информационного канала связана с многими параметрами и зависит от ее вида. В частности, для каналов, передающих речевую информацию, можно использовать метод артикуляционных исследований, суть которого заключается в определении разборчивости речи, полученной с помощью конкретного технического средства поданному информационному каналу. В качестве тестового сигнала используется специально подобранный набор из тестов Покровского. Метод артикуляции, сформулированный в ГОСТ 7153-85, основан на оценке степени выполнения главного требования, предъявляемого к разговорным трактам, – обеспечение разборчивой передачи речи через информационный канал. Мерой разборчивости является величина W, определяемая как отношение числа N0 правильно принятых по испытуемому тракту элементов речи (звуков, слогов, слов или фраз) к достаточно большому общему числу N1 переданных элементов речи, выражаемая в процентах или долях единицы. Таким образом, разборчивостью речи называют

 

                                                     (1.7)

 

Обеспечение определенного  качества акустической речевой информации зависит от полученной величины W. Практический опыт показывает таблица. Метод непосредственно  реализуется артикуляционными бригадами. Это сложный и трудоемкий процесс, который не позволяет реализовать  автоматизацию. Артикуляционные испытания  связаны с набором статистики опытной артикуляционной бригады  и обработкой результатов по определенной процедуре. Этот способ требует серьезных  временных и материальных затрат, чрезвычайно неудобен на практике и  не всегда доступен. Непосредственная ценность этого метода заключается в том, что установлены основные зависимости для получения аналитической модели оценки разборчивости речи. Один из подходов к определению разборчивости речи, позволяющий реализовать автоматизацию, предложен в для передачи информации в акустическом канале. Решение этой важной проблемы возможно только путем разработки надежной математической модели, связывающей измеримые параметры речи и информационного канала с разборчивостью. В предложена корреляционная модель разборчивости речи, в основу которой положены следующие предположения: – слоговая разборчивость как качество образует норму в функциональном пространстве реализаций финитных непрерывных речевых сообщений (s) длительностью T;

-     существует такая реализация речевого сообщения , которая имеет максимальную относительную разборчивость =1;

- любое преобразование реализации только уменьшает разборчивость;

- существует класс преобразований речевых сообщений {G}, не изменяющих разборчивость речи (класс инвариантов), например задержка по времени τ и связанные с нею фазовые изменения в спектре речи, а также изменения масштаба речевого сообщения µ в определенных пределах (до появления ограничения);

-  разборчивость реализации речевого сообщения является монотонно невозрастающей функцией среднеквадратического отклонения реализации выходного речевого сигнала от входного

В этом случае словесная разборчивость речи определяется как

 

                      (1.8)

 

здесь - коэффициент разборчивости речи (интегральный индекс артикуляции речи), определяется как

                                                (1.9)

 

где

                                                      (1.10)

 

          - множитель, учитывающий медленно изменяющиеся условия восприятия речи;

          – уровень звукового давления воспринимаемой речи, дБ.

 

                                               (1.11)

 

– коэффициент корреляции входного и выходного сигналов.

 Ps – среднеквадратическая амплитуда входного сигнала или средняя мощность сигнала, определяется как

 

                                                      (1.12)

 

Pφ– среднеквадратическая  амплитуда выходного сигнала  или 

средняя мощность сигнала, определяется как 

 

                                                    (1.13)

 

 – корреляционная функция входного и

выходного сигналов.

 

Т а б л и ц а 1.5 - Словесная разборчивость речи

Величина W	Качество информации
1-0,8	Обеспечивается составление подробной  справки о содержании переговоров
менее 0,6-0,7	Составления подробной справки о  содержании зарегистрированной информации невозможно
менее 0,4-0,5	Перехваченное сообщение позволяет  составить краткую справку , отражающую предмет, проблему и общий смысл зарегистрированного разговора, отдельные слова не воспринимаются
менее 0,2-0,3	Перехваченное речевое сообщение  содержат отдельные правильные слова, позволяющие установить предмет  разговора
менее 0,2	Голос говорящего не идентифицируется, тема разговора не определяется анализ зарегистрированного сообщения позволяет определить только факт наличия речи

 

1.7 Потенциальная чувствительность и дальность действия лазерного микрофона

 

 

Излучения когерентных оптических генераторов (лазеров) используются различными системами передачи информации. Но эти же излучения могут быть применены  для несанкционированного негласного съема акустической речевой информации, имеющей признаки конфиденциальности. Для этих целей используются приборы, именуемые лазерными микрофонами. Разработчики и не связанные с  разработчиками литературные источники  приводят противоречивые данные о технических  характеристиках таких приборов. В статье исследуются потенциальные характеристики точности воспроизведения акустического речевого сигнала, перехватываемого с помощью лазерного микрофона. А также и характеристики защищенности параметрического технического канала утечки информации, возникающего при съеме акустической речевой информации посредствам перехвата и демодуляции отраженного когерентного излучения оптического диапазона.

Выделение сообщения при  перехвате речевого сигнала с  использованием лазерного микрофона  иллюстрируется схемой на рисунке 1.7

 

Рисунок1.7 - Схема перехвата и выделения речевого сообщения при помощи лазерного микрофона

 

Под действием  силы звукового давления р(х,у), действующей на стекло из внутреннего объема помещения, стекло совершает колебания u(x,y,t) около положения равновесия u=0( рисунок 1.8). В каждый момент времени сила T(x,y,t) в точке (x,y) – это натяжение мембраны, направленное по касательной к деформированной поверхности стекла.

Жесткость стекла (натяжение мембраны) при изгибе или циллиндрической жесткостью называется:

 

                                                  (1.14)

 

где Е – модуль упругости стекла; – коэффициент Пуассона, равный отношению поперечного сжатия к продольному растяжению; h – толщина стекла.

Теоретически  [-1;0,5], но на практике в природе не известны материалы с отрицательными значениями <0. Такие материалы испытывали бы увеличение поперечных размеров при продольном растяжении. Близкие к 0,5 значения коэффициента Пуассона (например, как у резины) соответствуют модулю сдвига, малому по сравнению с модулем сжатия.

 

 

Рисунок 1.8 - К расчету амплитуды вибраций мембраны

 

Плотность внешней  возмущающей силы р(х,у) – это удельное звуковое давление. Если источник звука создает синусоидальную волну на частоте , то

 

                               (1.15)

 

                                    (1.16)