Опубликован: 02.02.2018 | Доступ: свободный | Студентов: 1618 / 492 | Длительность: 17:50:00
Лекция 6:

Технические каналы утечки информации

< Лекция 5 || Лекция 6: 1234 || Лекция 7 >

6.3. Технические каналы утечки акустической информации

Информация, носителем которой являются акустические сигналы, называется акустической. Если источником информации является человеческая речь, ее называют речевой. Первичными источниками акустических колебаний являются механические системы, например, органы речи человека, а вторичными - преобразователи различного типа, в том числе электроакустические.

Звук - механические колебания частиц упругой среды, субъективно воспринимаемые органом слуха. Так как звук, по сути, является волной, его основными характеристиками являются амплитуда и спектр частот. Человек слышит звуки в диапазоне 16-20000 Гц. Звук ниже диапазона слышимости называют инфразвуком, от 20000 Гц до 1ГГц - ультразвуком, от 1 ГГц - гиперзвуком.

Звуковое давление - это переменное давление в среде, обусловленное распространением в ней звуковых волн. Величина звукового давления Р оценивается силой действия звуковой волны на единицу площади и выражается в барах(Н/м^2).

Уровень звукового давления - это отношение величины звукового давления к нулевому уровню, за который принято звуковое давление Р_0= 2 \cdot 10-5 Н/м^2:

N = 20\lg\frac{P}{P_0}

Звуковое давление называется переменным из-за того, что передается от одной частицы к другой. Так, если в каком-то месте упругой среды произвести резкое смещение частиц, возникнет повышенное давление. Оно передастся соседним частицам, которые воздействуют на следующие и т.д. В результате область повышенного давления будет как бы перемещаться в упругой среде. При этом будет наблюдаться чередование областей повышенного и пониженного давления, которое приведет к появлению ряда областей сжатия и растяжения, распространяющихся по упругой среде в виде волны. Каждая частица среды будет совершать колебательное движение.

В жидких и газообразных средах, где отсутствуют значительные колебания плотности, акустические волны имеют продольный характер, то есть направление колебания частиц совпадает с направлением перемещения волны. В твёрдых телах, помимо продольных деформаций, возникают также упругие деформации сдвига, обусловливающие возбуждение поперечных (сдвиговых) волн; в этом случае частицы совершают колебания перпендикулярно направлению распространения волны. Скорость распространения продольных волн значительно больше скорости распространения сдвиговых волн.

Сила (интенсивность) звука - количество звуковой энергии, проходящей за единицу времени через единицу площади; измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт/м^2). Следует отметить, что звуковое давление и сила звука связаны между собой квадратичной зависимостью, т.е. увеличение звукового давления в 4 раза приводит к увеличению силы звука в 16 раз.

Уровень силы звука - отношение силы данного звука I к нулевому уровню, за который принята сила звука I = 10^{-12} Вт/м^2, выраженное в децибелах (дБ).

N = 10\lg\frac{I}{I_0}

Уровни звукового давления и силы звука, выраженные в децибелах, совпадают по величине.

Порог слышимости - самый тихий звук, который способен различить человек на частоте 1000 Гц, что соответствует звуковому давлению 2 \cdot 10^{-5} Н/м^2.

Громкость звука - интенсивность звукового ощущения, вызванная данным звуком у человека с нормальным слухом. Громкость зависит от силы звука и его частоты, измеряется пропорционально логарифму силы звука и выражается количеством децибел, на которое данный звук превышает по интенсивности звук, принятый за порог слышимости. Единица измерения громкости - фон.

Динамический диапазон - диапазон громкостей звука или разность уровней звукового давления самого громкого и самого тихого звуков, выраженная в децибелах.

Источником образования акустического канала утечки информации являются вибрирующие, колеблющиеся тела и механизмы, такие как голосовые связки человека, движущиеся элементы машин, телефонные аппараты, звукоусилительные системы и т.д.

В зависимости от физической природы возникновения информационных сигналов, среды распространения акустических колебаний и способов их перехвата технические каналы утечки акустической (речевой) информации можно разделить на воздушные, вибрационные, электроакустические, оптико-электронный и параметрические ( рис. 6.5).

Классификация технических каналов утечки акустической информации

увеличить изображение
Рис. 6.5. Классификация технических каналов утечки акустической информации

В воздушных акустических каналах утечки средой распространения акустических сигналов является воздух, а в качестве основного средства перехвата используется микрофон. Микрофон преобразует акустический сигнал в электрический и соединяется либо с записывающим устройством, либо с каким-то передатчиком. Передача полученных сигналов злоумышленнику может происходить по многим каналам: радиоканалу, оптическому каналу, по электросети и т.п ( рис. 6.6).

Акустический ТКУИ

Рис. 6.6. Акустический ТКУИ

Средой распространения акустических колебаний в вибрационных каналах являются конструкции зданий, стены, потолки, трубы и другие твердые тела ( рис. 6.7).

Виброакустический ТКУИ

Рис. 6.7. Виброакустический ТКУИ

Для перехвата информации по виброакустическому каналу используются стетоскопы, в которых в качестве датчиков используются контактные микрофоны.

Стетоскопы(контактные микрофоны) - устройства, которые усиливают акустический сигнал, распространяющийся сквозь стены, пол, потолок в 20-30 тыс. раз, а также способны улавливать шорохи и тиканье часов через бетонные стены толщиной до 1 м.

  • в железобетонных зданиях через 1-2 этажа
  • используя инженерные коммуникации через 2-3 этажа
  • по вентиляционным каналам до 20 - 30 м

Датчики наиболее часто устанавливаются на наружных поверхностях зданий, на оконных проемах и рамах, в смежных (служебных и технических) помещениях за дверными проемами, ограждающими конструкциями, на перегородках, трубах систем отопления и водоснабжения, коробах воздуховодов вентиляционных и других систем.

Пример электронного стетоскопа представлен на рис. 6.8. PKI 2850 является типовым представителям портативных электронных стетоскопов. Размеры его усилительного блока составляют 95х60х25 мм, а контактного микрофона - 50х35х15 мм. Коэффициент усиления стетоскопа не менее 80 дБ. Время работы от встроенного аккумулятора - до 800 ч[50].

Малогабаритный электронный стетоскоп PKI 2850 с контактным микрофоном

Рис. 6.8. Малогабаритный электронный стетоскоп PKI 2850 с контактным микрофоном

Электроакустические каналы утечки информации возникают за счет электроакустических преобразований, то есть акустические сигналы преобразуются в электрические.

Некоторые элементы ВТСС, в том числе трансформаторы, катушки индуктивности, электромагниты вторичных электрочасов, звонков телефонных аппаратов, дроссели ламп дневного света, электрореле и т. п., обладают свойством изменять свои параметры (емкость, индуктивность, сопротивление) под действием акустического поля, создаваемого источником акустических колебаний. Изменение параметров приводит либо к появлению на данных элементах электродвижущей силы (ЭДС), изменяющейся по закону воздействующего информационного акустического поля, либо к модуляции токов, протекающих по этим элементам, информационным сигналом. Например, акустическое поле воздействуя на якорь электромагнита вызывного телефонного звонка, вызывает его колебание. В результате чего изменяется магнитный поток сердечника электромагнита. Изменение этого потока вызывает появление ЭДС самоиндукции в катушке звонка, изменяющейся по закону изменения акустического поля.

ВТСС, кроме указанных элементов, могут содержать непосредственно электроакустические преобразователи. К таким ВТСС относятся некоторые датчики пожарной сигнализации, громкоговорители ретрансляционной сети и т.д. Эффект электроакустического преобразования акустических колебаний в электрические часто называют "микрофонным эффектом". Причем из ВТСС, обладающих "микрофонным эффектом", наибольшую чувствительность к акустическому полю имеют абонентские громкоговорители и некоторые датчики пожарной сигнализации.

Перехват акустических колебаний в данном канале утечки информации осуществляется путем непосредственного подключения к соединительным линиям ВТСС, обладающих "микрофонным эффектом", специальных высокочувствительных низкочастотных усилителей. Например, подключая такие средства к соединительным линиям телефонных аппаратов с электромеханическими вызывными звонками, можно прослушивать разговоры, ведущиеся в помещениях, где установлены эти аппараты[51].

Перехват акустических сигналов через ВТСС, обладающих "микрофонным эффектом"

Рис. 6.9. Перехват акустических сигналов через ВТСС, обладающих "микрофонным эффектом"

Оптико-электронный канал. Съем информации в таком канале реализуется с помощью лазера, поэтому иногда этот канал называют лазерным. Под действием звуковой волны тонкие отражающие поверхности, например, стекло или зеркало, начинают вибрировать. Если направить на них лазер, отраженное лазерное излучение модулируется и поступает на вход приемника оптического излучения. В приемнике полученный сигнал демодулируется и усиливается, и злоумышленник может получить исходный акустический сигнал ( рис. 6.10).

Перехват акустических сигналов путем лазерного зондирования оконных стекол

Рис. 6.10. Перехват акустических сигналов путем лазерного зондирования оконных стекол

Возникновение параметрических каналов обусловлено тем, что под давлением звуковой волны может измениться взаимное расположение элементов схем, проводов и т.п. в ВТСС и ОТСС. Вместе с расположением изменяются индуктивность и емкость. Соответственно, будет наблюдаться модуляция сигналов, проходящих через ВТСС и ОТСС, информационным сигналом, содержащимся в акустической волне. Промодулированные сигналы излучаются в пространство, где могут быть перехвачены средствами радиоразведки.

Если в помещении установлены полуактивные закладные устройства с элементами, параметры которых могут изменяться под действием акустической волны, возможен съем информации с помощью ВЧ-навязывания. При облучении мощным высокочастотным сигналом помещения, в котором установлено такое закладное устройство, в последнем при взаимодействии облучающего электромагнитного поля со специальными элементами закладки (например, четвертьволновым вибратором) происходит образование вторичных радиоволн, то есть переизлучение электромагнитного поля. А специальное устройство закладки (например, объемный резонатор) обеспечивает амплитудную, фазовую или частотную модуляцию переотраженного сигнала по закону изменения речевого сигнала. Подобного вида закладки иногда называют полуактивными. Для перехвата информации по данному каналу кроме закладного устройства необходимы специальный передатчик с направленным излучением и приемник.

Для ВЧ - навязывания не обязательно использовать закладные устройства. Можно облучать любые устройства, обладающие "микрофонным эффектом", и получать в отраженной волне модулированный информационным сигнал. Такие параметрические каналы утечки информации иногда называют пассивными, так как они не требуют от злоумышленника предварительной установки закладных устройств и возникают в результате естественных физических процессов. Интересным фактом является то, что аппаратура высокочастотного навязывания может подключаться к соединительной линии ВТСС на удалении до нескольких сот метров от контролируемого помещения.

< Лекция 5 || Лекция 6: 1234 || Лекция 7 >
Александр Игнатьев
Александр Игнатьев

По тексту есть ссылки на литературные источники, которых нет всиске литературы. Номера есть, а источников нет. Ждать ли исправления?

Александр Тимошкин
Александр Тимошкин

В рамках курса часто упоминается сокращение "ТКЗИ". Если имеется в виду Техническая Защита Конфиденциальной Информации, то не правильнее ли использовать сокращение ТЗКИ, тем более что в разделе 11.1 Сущность, цели и задачи планирования, встречается фраза "Планирование ТЗКИ включает в себя"?

Владислав Шеревера
Владислав Шеревера
Россия, Санкт-Петербург, ФГКОУ "Санкт-Петербургский кадетский военный корпус" МО РФ
Евгений Штукерт
Евгений Штукерт
Россия, г. Краснодар