Защита информации. Халяпин д. Б. Защита информации. Вас подслушивают Защищайтесь!Москва
 Скачать 5.29 Mb.
|
|
ГЛАВА IV. АКТИВНЫЕ И КОМПЛЕКСНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ АКУСТИЧЕСКОГО ИНФОРМАТИВНОГО СИГНАЛА Можно выделить два типа каналов утечки акустической информаци- и, характерных для: - акустической речевой разведки; - акустической сигнальной разведки. Активные способы защиты связаны с защитой акустической инфор мации за счет уменьшения соотношения информативного акустического сигнала - Раис к уровню шума- P а и с /Р ш в точке приема TCP за счет увеличения Р ш до уровня, обеспечи вающего невозможность перехвата такого сигнала техническим средством разведки, т.е. выполнение условий: (P а и с /Р ш )< (P а /Р ш ) пред - для речевого сигнала интегральная и в соответ ствующих октавных полосах, где Р аис - мощность акустического информативного сигнала в точке приема; Р ш - мощность шумов в точке приема. (P а /Р ш ) пред - предельное соотношение акустического сигнала к уровню шума, обеспечивающее перехват информативного акустического сигнала соответствующим TCP. Величина Р ш в точке приема складывается из естественных и создава емых шумов (помех). Помехи Поскольку при защите выделенного помещения рассматриваются так же возможные каналы утечки информации через аппаратуру, установлен ную в этих помещениях, активные способы защиты следует предусматри вать как для воздушной, структурной волны, так и для преобразованного в электромагнитные колебания информативного сигнала. Используемые для этих целей помехи по определению (Л.24) являются посторонними акусти ческими или электромагнитными колебаниями различного происхождения, мешающие приему полезного (информативного) сигнала и точному вос произведению сообщений. 148 Воздействуя на приемные устройства TCP, помехи искажают прослу шиваемые техническими средствами разведки сигналы, затрудняют или исключают выделение полезной информации, снижают дальность действия таких средств разведки. Помехи по происхождению могут быть естественными и искусствен ными. Естественными являются помехи природного происхождения - атмос ферные, образуемые электрическими процессами в атмосфере (главным образом, грозовыми разрядами), космические (электромагнитные излуче ния Солнца, звезд и Галактики), акустические шумы океанов, морей, дождя и т.п. Искусственные помехи создаются устройствами, излучающими энер гию электромагнитных или акустических колебаний. В зависимости от ис точника образования эти помехи бывают непреднамеренными, вызывае мыми источниками искусственного происхождения (работающие машины, шум транспорта, разговоры в помещении и т.п.) и преднамеренными, со здаваемыми специально для исключения возможного перехвата информа ции и нарушения функционирования акустических TCP. Непреднамерен ные помехи создаются источниками как естественного, так и искусственно го происхождения и не предназначены для нарушения функционирования акустических TCP. Однако при проведении защитных мероприятий их не обходимо учитывать в общей сумме помех. Преднамеренные искусственные помехи (табл.4.1), создаваемые спе циальным средствами акустической разведки, по характеру их воздействия можно подразделить на маскирующие и имитирующие помехи. Маскирующие помехи увеличивают количество принятых сигналов, снижающих информативность сообщения, создающих фон, на котором зат рудняется или полностью исключается обнаружение, распознавание, выде ление информативных сигналов. Имитирующие (дезинформирующие) помехи - сигналы, создаваемые техническим средством помех для внесения ложной информации в акусти ческие TCP. По структуре они близки к защищаемым и поэтому создают в оконечном устройстве TCP сигналы, подобные реальным (информатив ным), снижают пропускную способность системы, вводят в заблуждение операторов, перехватывающих акустическую информацию, приводят к потере части информативных сигналов. По принципу взаимодействия с защищаемым информативным сигна лом различают аддитивные и мультипликативные помехи. Аддитивная помеха - помеха, представляемая не зависящим от сигна ла случайным слагаемым, которое складывается с сигналом. Мультипликативная помеха - помеха, представляемая не зависящим от сигнала случайным множителем, влияющим на уровень сигнала и его спектральную структуру. 149 Таким образом аддитивные помехи складываются с информативным сигналом алгебраически, а мультипликативные выступают в роли сомно жителя с сигналом. Типичным примером аддитивной помехи служит флук- туационный шум, а мультипликативной - замирание информативных сиг налов. По временной структуре излучения помехи подразделяют на непре рывные и импульсные. Непрерывные помехи (акустические и электромаг нитные) представляют собой непрерывные излучения, модулированные по амплитуде, частоте или фазе. Импульсные помехи имеют вид смодулиро ванных или модулированных импульсов. В зависимости от используемого соотношения ширины спектров по мех и информативных сигналов, маскирующие помехи подразделяются на заградительные, прицельные и прицельно-заградительные. Заградительные помехи имеют ширину спектра частот, значительно пре вышающую полосу, занимаемую информативным сигналом (рис. 4.15 в). Это дает возможность гарантированного подавления нескольких ис точников информативного сигнала без предварительного определения их несущих частот (например, побочных электромагнитных излучений ПЭВМ). Прицельные помехи имеют ширину спектра, соизмеряемую (обычно пре вышающую в 1,5 - 2 раза) спектр информативного сигнала (рис. 4.15б). Такие помехи характеризуются высокой спектральной плотностью мощности. Они излучаются в относительно узкой полосе частот и могут быть реализованы маломощными передатчиками. Подобные системы ис пользуются, например, для подавления сигналов радиозакладных устройств. Одним из способов формирования заградительных помех является использование скользящих по частоте помех, образуемых при быстрой пе рестройке передатчика узкополосных помех в широкой полосе частот (при цельно-заградительных). При наличии схем защиты эффективность таких помех может оказаться ниже, чем заградительных. Направленность излучений подобных активных устройств защиты зависит от среды воздействия - акустическая воздушная (направленность акустических излучателей), акустическая структурная (радиус действия виб раторов на определенных видах несущих конструкций), электромагнитная (в проводных системах - гарантированными расстояниями зашумления, воздушных - направленностью устройств подавления). В зависимости от интенсивности воздействия на акустические и электромагнитные TCP по мехи описательно могут быть подразделены на слабые (по уровню не пре вышающие рабочие сигналы), средние (по уровню соизмеримые с рабочи ми сигналами) и сильные (по уровню значительно превышающие рабочие сигналы). Однако, в настоящее время степень воздействия помех и, соот ветственно, защиты информации определяется соответствующими методи ками защиты информации, учитывающими как мощность, так и вид ис пользуемой помехи. 150 Таблица 4.1 Искусственные преднамеренные помехи 151 Рис. 4.1а. Виды помех. Белый шум (0 дБ/окт) Для обеспечения W = 0,2 при интегральных уровнях речевого сигнала в точке контроля 70 дБ и помехи 80 дБ: Параметры задачи Рис. 4.1б. Виды помех. Розовый шум (3 дБ/окт) Для обеспечения W = 0,2 при интегральных уровнях речевого сигнала в точке контроля 70 дБ и помехи 70 дБ: Параметры задачи Спек. уровни PC в 0 П 37.9 43.5 40.5 32.0 24.5 18.0 12.7 Уровни PC в ОП 56.7 66.0 66.0 60.5 56.0 52.5 49.1 Спек. ур.помехи в ОП 52.6 49.6 46.6 43.6 40.6 37.6 34.6 Уровни помехи в ОП 71.6 72.1 72.1 72.1 72.1 72.1 71.1 <С/Ш> в ОП -14.7 - 6.1 - 6.1 - 11.6 -16.1 -19.6 -21.9 Интегр. уровень помехи в общей полосе <С/Ш> в общей полосе Словесная разборчивость речи 80.4 -10.4 0.20 152 Рис. 4.1в. Виды помех. Коричневый шум (6 дБ/окт) Для обеспечения W = 0,2 при интегральных уровнях речевого сигнала и помехи 70 дБ в точке контроля: Параметры задачи Спек. уровни PC в 0 П Уровни PC в ОП Спек. ур.помехи в ОП Уровни помехи в ОП <С/Ш> в ОП Интегр. уровень помехи в общей полосе 86.6 <С/Ш> в общей полосе -16.6 Словесная разборчивость речи 0.20 37.9 43.5 40.5 32.0 24.5 18.0 12.7 56.7 66.0 66.0 60.5 56.0 52.5 49.1 64.4 58.3 52.3 46.3 40.3 34.3 28.2 83.4 80.8 77.8 74.8 71.8 68.8 64.7 -26.5 -14.8 -11.8 -14.3 -15.8 -16.3 -15.5 153 Рис. 4.1г. Виды помех. Помеха с речевым спектром. Для обеспечения W = 0,2 при интегральных уровнях речевого сигнала и помехи 70 дБ в точке контроля: Параметры задачи Спек. уровни PC в 0 П 37.9 43.5 40.5 32.0 24.5 18.0 12.7 Уровни PC в ОП 56.7 66.0 66.0 60.5 56.0 52.5 49.1 Спек. ур.помехи в ОП 35.2 47.8 48.8 45.3 40.8 35.3 31.0 Уровни помехи в ОП 54.2 70.3 74.3 73.8 72.3 69.8 67.5 <С/Ш> в ОП 2.7 -4.3 -8.3 -13.3 -16.3 -17.3 -18.3 Интегр. уровень помехи в общей полосе 79.7 <С/Ш> в общей полосе -9.7 Словесная разборчивость речи 0.20 Виды активных помех Активные помехи могут быть немодулированными и модулированны ми. Первые характеризуются неизменной амплитудой, частотой и фазой излучаемых колебаний, вторые - изменяемыми параметрами излучения. Немодулированные помехи для акустических технических средств раз ведки создаются как непрерывные квазигармонические (близкие к ним) колебания, излучаемые на частотах, расположенных выше полосы переда 154 чи речевого сигнала и воздействующие на элементы входного тракта тех нического средства перехвата речевой информации (например, телефонные радиозакладки) таким образом, что спектр перехваченного конфиденци ального сигнала “размывается”, уменьшается или полностью предотвра щается возможность несанкционированного перехвата информации. На правленность таких помех определяется в данном случае проводными (те лефонными) линиями передачи. Ультразвуковые устройства подавления акустических средств развед ки обеспечивают воздействие на приемный тракт TCP через микрофоны этих приемных устройств. Направленность помех определяется расположением ультразвуковых излучателей в помещении с определенным ТТТ на подавитель объемом. Подобные устройства обеспечивают подавление TCP в защищаемых помещениях. Модулированные помехи создаются изменением одного или несколь ких параметров несущего колебания, создаваемого передатчиком помех. Непрерывные помехи представляют собой колебания, модулирован ные по амплитуде, частоте (фазе) или одновременно по амплитуде и часто те (фазе). В соответствии с видом модуляции различают амплитудно-модулиро- ванные (AM), частотно-модулированные (ЧМ) или амплитудно-частотно- модулированные помехи. Если в качестве модулирующего напряжения ис пользуется шум - шумовые помехи. Амплитудно-модулированные помехи формируются в простейшем случае модуляцией амплитуды несущего колебания средства создания по мех гармоническими колебаниями или полосовым шумом. Частотно-модулированные помехи формируются изменением во вре мени несущей частоты средства создания помех в соответствии с законом изменения частоты модулирующего колебания. Наиболее широко используемые шумовые помехи представляют со бой непрерывные акустические колебания с хаотическим изменением по случайному закону амплитуды, частоты, фазы. Поэтому их часто называ ют флюктуационными. Напряжение шумовой помехи на входе акустического TCP представ ляет собой случайный процесс, имеющий нормальный закон распределе ния мгновенных значений и равномерный частотный спектр в пределах полосы пропускания TCP. Шум, параметры которого сохраняются примерно постоянными в широком диапазоне частот (гладкий шум), называют белым ввиду сход ства его частотного спектра со спектром белого света, который в видимой его части является сплошным и равномерным. В зависимости от принципа генерирования различают прямошумовые помехи и модулированные помехи в виде несущей, модулированной шумо вым напряжением (модулированная шумовая помеха). 155 Прямошумовые помехи, как правило, образуются в результате усиле ния собственных шумов, возникающих в электронных приборах (полупро водниковые диоды, транзисторы и т.п.). Такие помехи позволяют при срав нительно высокой спектральной плотности мощности перекрыть достаточ но широкую полосу частот. Однако из-за сравнительно низкой мощности источника первичного шума и необходимости его последующего много ступенчатого усиления (для создания требуемого по мощности источника помехи) прямошумовые помехи не получили широкого применения. Более широкое распространение получили шумовые модулированные помехи. Подобные помехи создаются модуляцией несущей источника по мех по амплитуде, фазе или частоте флюктуационным шумовым напряже нием. На практике часто используют комбинированную амплитудно-час тотную или амплитудно-фазовую модуляцию. Импульсные помехи представляют собой серию смодулированных или модулированных импульсов. Параметры импульсной помехи необхо димо подбирать применительно к виду защищаемого сигнала (работа прин тера, пишущей машинки и т.п.). Модуляцией по амплитуде, частоте следо вания, длительности импульсов помех или по нескольким параметрам од новременно возможно повысить эффективность зашумления акустическо го сигнала. В последнее время в системах акустической и виброакустической маски ровки используются шумовые, речеподобные и комбинированные помехи. Наиболее широко используются; - “белый” шум - шум с постоянной спектральной плотностью в рече вом диапазоне частот (рис.4.1а); - “розовый” шум - шум со спадом спектральной плотности на 3 dB на октаву в сторону высоких частот (рис.4.1б ); - “коричневый” шум со спадом 6 dB спектральной плотности на ок таву в сторону высоких частот ( рис.4.1в ); - шумовая “речеподобная” помеха - шум с огибающей амплитудно го спектра, подобной речевому сигналу (рис. 4.1г). “Речеподобные” помехи формируются из наложения определенного количества речевых сигналов. Характерным представителем помех, формируемых из речевых фраг ментов, некоррелированных со скрываемым сигналом, является помеха типа «речевой хор». Такая помеха формируется путем смешения фрагментов речи нескольких человек (дикторов). При этом в качестве подобного сигнала возможно использовать сам скрываемый сигнал с помощью синтезатора речеподобных помех - фонем ного клонера. Формирование помеховых сигналов проходит в два этапа - на первом этапе с помощью компьютера и специального программного обеспечения из записи голоса одного или нескольких человек путем клони рования основных фонемных составляющих их речи синтезируется “псев 156 доречь”, представляющая некоторую последовательность сигналов. На вто ром этапе синтезатор помехи, в памяти которого содержится “псевдоречь”, по случайному закону берет из этой последовательности сигналов случай ные куски, которые и поступают на вход тракта помехового канала. Среди помех, формируемых из скрываемого сигнала, можно выделить два типа: «речеподобную» реверберационную и «речеподобную» инверси онную. «Речеподобная» реверберационная помеха формируется из фраг ментов скрываемого речевого сигнала путем многократного их наложения с различными уровнями. «Речеподобная» инверсионная помеха формируется из скрываемого речевого сигнала путем сложной инверсии его спектра. Комбинированные помехи формируются путем смешения различного вида помех, например помех типа «речевой хор» и «белый» шум, «речепо добных» реверберационной и инверсионной помех и т.п. Оценка эффективности «речеподобных» помех, и особенно формиру емых из скрываемого речевого сигнала, осуществляется методом артику ляционных испытаний (измерений). На рис 4.2 (Л.113) представлены зависимости словесной разборчивости W от интегрального отношения сигнал/шум q в полосе частот 180-5600 Гц при различном виде шумовых помех. Рис.4.2. Зависимость словесной разборчивости W от интегрального отношения сигнал/шум q в полосе частот 180-5600 Гц 1 - «белый» шум; 2 - «розовый» шум; 3 - шум со спадом спектральной плотности 6 дБ на октаву в сторону высоких частот; 4 - шумовая «речеподобная» помеха. 157 В таблице 4.2 (Л.113) приведены значения отношений сигнал/шум в октавных полосах q i , при которых словесная разборчивость составляет W = 0,2; 0,3 и 0,4. Таблица 4.2 Значения отношений сигнал/шум, при которых обеспечивается требуемая эффективность защиты акустической (речевой) информации Виды Словесная разборчи вость W,% Отношение с/ш q i . в октавных полосах Отношение с/ш в полосе Помехи 250 500 1000 2000 4000 частот 1800-5600 Гц «Белый» шум 20 +0,8 -2,2 -10,7 -18,2 -24,7 -10,0 30 +3,1 +0,1 -8,4 -15,9 -22,4 -7,7 40 +5,1 +2,1 -6,4 -13,9 -20,4 -5,7 «Розовый» 20 -5,9 -5,9 -11,4 -15,9 -19,4 -8,8 шум 30 -3,7 -3,7 -9,2 -13,7 -17,2 -6,7 40 -1,9 -1,9 -7,4 -11,9 -15,4 -4,9 Шум 20 -14,1 -11,1 -3.6 -15,1 -15,6 -13,0 со спадом 30 -12,0 -9,0 -11,5 -13,0 -13,5 -10,8 спектральной плотности на 6 дБ на октаву 40 -10,0 -7,2 -9,7 -11,2 -11,7 -9,0 Шумовая 20 -3,9 -7.9 -12,9 -15,9 -16,9 -9,0 «речеподобная» 30 -1,7 -5,7 -10,7 -13,7 -14,7 -6,8 помеха 40 +0,1 -3,9 -8,9 -11,9 -12,9 -5,0 Анализ, приведенных в таблице 4.2 соотношений показывает, что: 1. наиболее эффективными являются помехи типа «розовый» шум и шумовая «речеподобная» помеха. При их использовании для скры тия смыслового содержания ведущегося разговора (W = 0,4) необ ходимо обеспечить превышение уровня помех над уровнем скры ваемого сигнала в точке возможного размещения датчика средства акустической разведки на 4,9-5,0 дБ, а для скрытия тематики разго вора (W = 0,2) - на 8,8-9,0 дБ; 2. помеха типа «белого» шума по сравнению с помехами типа «ро зовый» шум и шумовая «речеподобная» обладает несколько худ шими маскирующими свойствами, проигрывая по энергетике 0,8-1,2 дБ; 3. более низкими маскирующими свойствами обладает шумовая по меха со спадом спектральной плотности 6дБ на октаву в сторону |