Защита информации. Халяпин д. Б. Защита информации. Вас подслушивают Защищайтесь!Москва
 Скачать 5.29 Mb.
|
|
Таблица 2.4 Номер полосы речевого сигнала Ls=64 (тихая речь) Ls=70 (речь со средним уровнем) Ls=76 (громкая речь) Ls=84 (очень громкая речь, усиленная техническими средствами) 1. 47 53 59 67 2 . 60 66 72 80 3. 60 66 72 80 4. 55 61 67 75 5. 50 56 62 70 6 . 47 53 59 67 7. 43 49 55 63 Примечание: типовые интегральные уровни речи Ls измерены на рас стоянии 1м от источника сигнала,дБ. 85 Понятность и разборчивость речи Понятность речи -основная характеристика, определяющая пригод ность канала как для передачи так и для перехвата речи. Непосредственное определение этой характеристики может быть осуществлено статистичес ким методом с привлечением диктора и определенного числа слушателей. Разработан также косвенный метод количественного определения понят ности через ее разборчивость. Разборчивость - это отношение числа правильно принятых элементов речи (слогов, слов, фраз) к общему числу переданных по каналу элементов (слогов, звуков, слов, фраз и т.п.). Так как в качестве элементов речи при меняют звуки, слоги, слова и фразы соответственно различают звуковую, сло говую, словесную, фразовую, смысловую и формантную разборчивость. Между ними существует статистическая взаимосвязь (таблица 2.5. и рис. 2- .5.).Все они при испытаниях одной и той же системы будут выражаться раз ными численными величинами, так как процент правильных оценок для предвиденного сообщения всегда выше, чем для непредвиденного-степень же предвидения при прослушивании фразы выше, чем при прослушивании отдельных слов. Разборчивость измеряют при помощи специальной тренированной бригады слушателей путем проведения объективно - статистических экс пертиз. Зависимость между разборчивостью и понятностью речи, приведен ная в таблице 2.5, справедлива при приеме самой разнообразной информа ции. Таблица 2.5 Понятность Разборчивость% Слоговая(S) Формантная(Аф) Словесная(W) Фразовая(J) Предельно допустимая-ПД Удовлетворительная-У Хорошая-Х Отличная-О 25-40 40-50 50-80 80 и выше 15-22 22-31 31-50 50 и выше 75-87 87-93 93-98 98 и выше 91,5-96,5 96,5-98 98-99 99 и выше По формантной разборчивости А ф определяют слоговую S, словесную W, фразовую разборчивость J и понятность речи (таблица 2.5 и рис. 2.5а,б, в,г). Понятность речи является фонетической характеристикой разборчи вости и определяется в процессе обычных телефонных переговоров для не тренированных абонентов. Градации понятности: 86 - отличная (о) - понятность полная, без переспросов; - хорошая (х) - возникает необходимость в отдельных переспросах редко встречающихся слов или названий; - удовлетворительная (у) - трудно разговаривать, необходимы пере спросы; - предельно допустимая (пд) - требуются многократные переспросы одного и того же материала с передачей отдельных слов по буквам при полном напряжении слуха. Определить требования к величине W необходимой для выбранной степени защиты акустической информации возможно также из методов оценки качества, понимаемости, разборчивости и узнаваемости( Л.29). Так в соответствии с ГОСТ Р 50840-95 понимание передаваемой по каналам связи речи с большим напряжением внимания, переспросами и повторениями наблюдается при слоговой разборчивости 25-40%, в случае слоговой разборчивости менее 25% имеет место неразборчивость связного текста (срыв связи). Учитывая взаимосвязь словесной и слоговой разбор чивости, можно рассчитать, что срыв связи будет наблюдаться при словес ной разборчивости менее 71%. Задача оценки канала утечки речевой информации и, соответствен но, степени ее защищенности как раз и сводится к измерению (например, методом артикуляции) или вычислению разборчивости речи и сравнению значения с требуемым. Метод артикуляции Метод артикуляции основан на оценке степени выполнения главного требования, предъявляемого к разговорным трактам, - обеспечения раз борчивой передачи речи (в нашем случае — каналам утечки акустической ре чевой информации). Мерой разборчивости является здесь разборчивость элементов речи — величина, определяемая как отношение числа правиль но принятых по испытуемому тракту элементов речи (звуков, слогов, слов или фраз) к достаточно большому общему числу переданных и выражае мая в процентах или в долях единицы - разборчивость речи. Метод опреде ления этих величин называется артикуляционным методом. Измерения разборчивости проводят специально подобранные и на тренированные бригады (артикуляционные бригады). Испытания состоят в передаче по испытуемому тракту серии таблиц, состоящих из артикуля ционных элементов речи, записи услышанного и вычисления среднего про цента правильно принятых элементов. В зависимости от используемых ар тикуляционных таблиц (слоговые, словесные, фразовые) измеряют следу ющие виды разборчивости: 87 разборчивость звуков — D; разборчивость слогов — S; разборчивость слов — W; разборчивость фраз — J. По окончании цикла приемо-передачи сверяются принятые и передан ные таблицы и вычисляется процент правильно принятых элементов. При достаточно большом объеме измерения, т.е. когда процент раз борчивости вычисляется по большому числу принятых слогов (порядка нескольких сот и выше), влияние различных случайных факторов и субъек тивных особенностей отдельных операторов усредняется и артикуляцион ные измерения дают устойчивые, объективные и повторимые результаты. Получаемые в результате таких измерений значения разборчивости явля ются оценкой качества испытуемого тракта. Эта оценка характеризует ис пытуемый тракт (в нашем случае — воздушное пространство выделенного помещения + строительные конструкции) с точки зрения его способности передавать и защищать речевую информацию. Наиболее широкое приме нение нашел метод слоговой артикуляции (таблицы не имеющих смысла звукосочетаний). Вследствие отсутствия смыслового значения у передавае мых слогов в значительной мере устраняется влияние многих субъектив ных факторов. Установлено, что для каждого национального языка все виды разбор чивости: звуковая - D, слоговая - S, словесная -W и фразовая - J связаны друг с другом однозначными функциональными зависимостями вида S=f(D), W=f(S), J=f(W), которые остаются неизменными для любых усло вий передачи на реально существующих трактах. Из факта наличия одно значных зависимостей для таких видов разборчивости, как D, S, W, J, кото рые поддаются непосредственному измерению с помощью артикуляцион ных таблиц, можно сделать следующий вывод: измерения с различными видами таблиц (S, W, J, D) отнюдь не дополняют друг друга, а просто явля ются эквивалентными друг другу (в смысле тех сведений о качестве тракта, которые можно получить в результате проведения этих измерений). Это значит, что нет необходимости измерять все виды разборчивости. Доста точно измерить только одну какую-нибудь из этих величин, а остальные могут быть получены по соответствующим соотношениям или графикам (рис. 2.5.1-2.5.6). Поэтому наиболее целесообразным является измерение того вида разборчивости, который в данном конкретном случае является наиболее экономичным, т.е. при одной и той же точности измерений требу ет минимальной затраты сил, средств и времени на их производство. Одна ко при проведении артикуляционных испытаний применение слоговой и словесной разборчивости более предпочтительны, т.к. обеспечивают мень шую зависимость результатов испытаний от субъективных особенностей артикулянтов(например, таких как способность к запоминаемости). 88 Проведенные экспериментальные исследования показали следующие зависимости между различными видами разборчивости русской и английс кой речи, приведенные на рис. 2.5. Рис. 2.5а. Зависимость разборчивости слогов от разборчивости формант. Рис. 2.5б. Зависимость разборчивости слогов от разборчивости звуков. 89 Рис. 2.5в. Зависимость разборчивости слов от разборчивости звуков. Рис. 2.5г. Зависимость разборчивости фраз от разборчивости слогов. Рис. 2.5д.Зависимость разборчивости фраз от разборчивости слов. 90 Достоинством метода артикуляции, обусловившим его широкое прак тическое использование, является то, что этот метод дает объективную ко личественную оценку качества передачи речи по главному ее признаку - разборчивости, причем эта оценка может быть проведена с достаточно высокой степенью точности. Так предельное значение разборчивости формант, при котором воз можно понимание смысла речевого сообщения, равно 15 %, что соответ ствует 25 % разборчивости слов (рис.2.5). Задача оценки канала утечки сво дится к измерению или вычислению разборчивости речи в анализируемом канале и сравнению полученного значения с требуемым. Для оценки и контроля защищенности речевой информации в соот ветствии с методикой расчета словесной разборчивости речи, рекомендо ванной Гостехкомиссией использован инструментально-расчетный метод, основанный на результатах экспериментальных исследований, проведенных Н.Б.Покровским (Л. 56). Числовое значение словесной разборчивости рассчитывается на ос нове измерения отношения уровней речевого сигнала и шума в местах воз можного расположения злоумышленником TCP акустической разведки. Показателями защищенности являются: - словесная разборчивость речи; - распределение отношений “сигнал/шум” в октавных полосах. Измерения проводятся в контрольных точках для нормированного энергетического спектра речевого сигнала. Показатель защищенности от акустической речевой разведки - сло весная разборчивость речи W рассчитывается по формуле в диапазоне зна чений словесной разборчивости от 0 до 1: Разборчивость как критерий оценки защищенности речевой информации где R - интегральный индекс артикуляции речи. 91 Интегральный индекс артикуляции речи R определяется по формуле: ( 2 2 ) где: r i - октавный индекс артикуляции речи Октавный индекс артикуляции речи r i рассчитывается по формуле: r i =r i *r i ; (2.3) где: коэффициент p i определяется по формуле: (2.4) Ki-значение весового коэффициента в i-ой октавной полосе; Здесь и далее индекс i - это i-порядковый номер октавной полосы (i= 1,2,3,4,5) со среднегеометрическими частотами f cpi =250, 500, 1000, 2000, 4000 Гц. N - количество октавных полос, в которых проводятся измерения, qi- октавное отношение «акустический сигнал/шум» в месте возмож ного размещения TCP аппаратуры акустической речевой разведки (в месте возможного прослушивания речи без применения технических средств для акустического канала утечки речевой информации), дБ; qi=Lci-Lmi; где: (2.5) Lсi - октавный уровень акустического сигнала (средний спектральный уровень речевого сигнала в месте измерения в i-ой октавной полосе), дБ: Lшi - октавный уровень акустического шума (помехи), (уровень шума (помехи) в месте измерения в i-ой октавной полосе), дБ. 92 - значение форматного параметра спектра речевого сигнала в i- ой октавной полосе, дБ; Величины формантного параметра спектра речевого сигнала Ai и ве сового коэффициента ki в октавных полосах приведены в таблице 2.6. Таблица 2.6 Значение А i . и k i . Среднегеометрические частоты октавных полос f cpi , Гц 250 500 1000 2000 4000 Числовое значение формантного параметра спектра речевого сигнала в октавной полосе частот ∆А i , дБ 18 14 9 6 5 Числовое значение весового коэффициента октавной полосы частот к 0,03 0,12 0,20 0,30 0,26 При этом в зависимости от полученной величины W обеспечивается качество акустической защиты элементов защищаемого помещения (поме щения в целом), например: - количество правильно понятых слов обеспечивает составление под робной справки (доклада) о содержании переговоров. Практичес кий опыт показывает, что составление подробной справки о содер жании перехваченных переговоров невозможно при словесной раз борчивости менее 60-70%; - отдельные слова не воспринимаются, однако перехваченное сооб щение позволяет составить краткую справку, отражающую пред мет, проблему и общий смысл перехваченного разговора (при сло весной разборчивости менее 40-50%); - перехваченное речевое сообщение содержит отдельные, правильно понятые слова, позволяющие установить предмет разговора; голос говорящего не идентифицируется, тема разговора не опре деляется, анализ перехваченного со общения позволяет определить только факт наличия речи (проведения переговоров). При словесной разборчивости менее 20-30% значительно затруднено установление даже предмета ведущегося разговора, а при словесной раз борчивости менее 10% это практически невозможно даже при использова нии современной техники фильтрации помех. Рекомендованная Гостехкомиссией России для оценки и контроля 93 защищенности речевой информации методика расчета словесной разбор чивости речи позволяет рассчитать и дать достаточно точную оценку допу стимой разборчивости речи в зависимости от октавных уровней защищае мого речевого и акустического (вибрационного) шумового сигнала. Уменьшение величины W до уровня обеспечивающего требования за щиты акустической информации пассивными и активными способами за щиты более подробно рассмотрено в главах 3 и 4. Особенности распространения акустических волн Особенности распространения воздушных акустических волн в закрытых помещениях. Звуковые волны в закрытых помещениях, многократно отражаясь от границ, образуют сложное поле колебательного движения воздуха, завися щее не только от источника звука, но также от геометрических размеров, формы помещения и способности пола, потолка, окон и дверей поглощать или отражать акустическую энергию. При распространении звука в закрытых помещениях возможны явле ния отражения звука, преломления, поглощения звука, рефракции звука, а также дифракции и интерференции. Отражение звука - явление, возникающее при падении акустической волны на поверхность раздела двух физически разнородных сред и состоя щее в образовании отраженной волны, распространяющейся от поверхно сти раздела в ту же среду, из которой приходит падающая волна. Преломление волн - изменение направления распространения волны при ее переходе из одной среды в другую, отличающуюся от первой значе нием скорости распространения волны. Поглощение звука - явление преобразования энергии звуковой волны во внутреннюю энергию среды, в которой распространяется акустическая волна. Рефракция звука - искривление направления распространения волн в неоднородной среде. Рефракция звука в атмосфере обусловлена про странственными изменениями температуры воздуха, скорости и направ ления ветра. Дифракция звука - это отклонение звука от законов геометрической акустики, связанное с неоднородностью среды, в которой распространяет ся звуковая волна. Вследствие дифракции звук может огибать встречные препятствия, попадать в область геометрической тени, концентрироваться 94 на отверстиях и т.п. Картина дифракции существенно зависит от соотно шения между размером препятствия или отверстия и длиной волны. Интерференция - это сложение в пространстве нескольких волн, при котором в разных его точках возникает устойчивое во времени усиление или ослабление амплитуды результирующей волны. Распространение акустических волн в закрытых помещениях имеет свои особенности. Своеобразие распространения акустических волн в зак рытых помещениях - сложность картины звукового поля в них. Акустичес кие волны многократно отражаются от предметов и ограждений, частично поглощаются при каждом столкновении (взаимодействии) с твердым те лом. Интерференция происходит всякий раз, когда прямая волна, идущая от источника, встречается с отраженной волной от стен. Если две звуковые волны совпадают по фазе, то они усиливают друг друга, - человек слышит более громкий звук. Если же фазы двух волн противоположны, то теорети чески волны могут погасить друг друга. На самом деле интерференция звука происходит несколько иначе. Во- первых, звук от источника “размазан” почти по всей комнате. Во-вторых, поскольку интерференционная картина различна для разных частот, неко торые звуки вообще могут не погаситься. Для создания помещения с хоро шей акустикой стараются сделать отраженный звук рассеянным, в резуль тате чего в любую точку помещения со всех сторон приходят отраженные волны с совершенно рассогласованными фазами. Как правило, это дости гается либо тем, что стены помещения делают с выступами и нишами, либо покрывают их материалом, поглощающим звук. Преломление и рефрак цию звуковых волн при их распространении в закрытых помещениях учи тывать необязательно, так как они возникают при непостоянстве скорости звука, обусловленном колебаниями температуры, изменением скорости и направлении ветра, чего обычно не наблюдается в закрытых помещениях. Акустические волны в помещении могут многократно отражаться от стен и предметов, как бы блуждая по помещению и затухая. Такое явление называется реверберацией, а время замирания звука - временем ревербера ции. Время реверберации определяет качество помещения с точки зрения акустики. В акустике введено понятие - стандартное время реверберации, т.е. время, прошедшее с момента выключения источника до момента, когда Уровень плотности звуковой энергии уменьшается на 60 дБ или когда плот ность акустической энергии в данной точке помещения уменьшается в 10 раз (рис. 2.6). 95 |