Требования, предъявляемые к эффективности защиты акустической (речевой) информации, в качестве показателя оценки которой наиболее часто используют словесную разборчивость W.

Для оценки разборчивости речи речевой диапазон целесообразно разбивать на полосы имеющие одинаковый весовой коэффициент (вносящих одинаковый вклад в разборчивость речи). Покровским было предложено разбивать речевой диапазон частот на двадцать равноартикуляционных полос с весовым коэффициентом 0.05.

Для простоты используют не двадцать, а семь октавных полос. Погрешность в расчетах при таком количестве полос значительно зависит от вида шума и при словесной разборчивости 30-80% составляет 1-2% для «речеподобной» помехи, 3-5% - для «белого» и «розового» шума и 15% - для шума с тенденцией спада спектральной плотности 6 дБ на октаву в сторону высоких частот[5].

Характеристики октавных полос и рассчитанные числовые значения формантного параметра спектра речевого сигнала и весовых коэффициентов для них представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Характеристики октавных полос частотного диапазона речи

Первая и седьмая октавные полосы являются малоинформативными, поэтому обычно ограничиваются рассмотрением пяти октавных полос со среднегеометрическими частотами 250, 500, 1000, 2000, 4000. Погрешность при таком рассмотрении не превышает 1-2 % для «белого» и «розового» шумов и 4-5% - для «речеподобной» помехи и шума с тенденцией спада спектральной плотности на 6 дБ на октаву в сторону высоких частот.

Результаты математического моделирования зависимости словесной разборчивости от интегрального отношения сигнал/шум в пяти октавных полосах (180-5600 Гц) при различном виде шумовых помех представлены на рисунке 3.4.

1 – «белый» шум; 2 – «розовый» шум; 3 – шум со спадом спектральной плотности 6 дБ на октаву в сторону высоких частот; 4 – шумовая «речеподобная» помеха

Рисунок 3.4 – Зависимость словесной разборчивости W от интегрального отношения сигнал/шум q в полосе частот 180-5600 Гц;

Критерии эффективности защиты речевой информации во многом зависят от целей, преследуемых при организации защиты, например:

·        скрыть смысловое содержание;

·        скрыть тематику разговора и т.д.

Процесс восприятия речи в шуме сопровождается потерями составных элементов речевого сообщения. Понятность речевого сообщения характеризуется количеством правильно принятых слов, отражающих качественную область понятности, которая выражена в категориях подробности справки о перехваченном разговоре.

Выделяют несколько уровней оценки качества перехваченной информации[3]:

1.      Перехваченное речевое сообщение содержит количество правильно понятых слов, достаточное для составления подробной справки о содержании перехваченного разговора;

2.      Перехваченное речевое сообщение содержит количество правильно понятых слов, достаточное только для составления краткой справки-аннотации, отражающей предмет, проблему, цель и общий смысл перехваченного разговора;

3.      Перехваченное речевое сообщение содержит отдельные правильно понятые слова, позволяющие установить предмет разговора;

4.      При прослушивании фонограммы перехваченного речевого сообщения возможно установить факт наличия речи, но нельзя установить предмет разговора.

Практический опыт показывает, что составление подробной справки о содержании перехваченного разговора невозможно при словесной разборчивости менее 60 – 70 %, а краткой справки-аннотации – при словесной разборчивости менее 40 – 50 %. При словесной разборчивости менее 20 – 30 % значительно затруднено установление даже предмета ведущегося разговора[2].

Ниже в таблице 3.4 приведены значения отношения сигнал/шум в октавных полосах, при которых словесная разборчивость составляет 20%, 30% и 40%.

Таблица 3.4- Значения отношений сигнал/шум, при которых обеспечивается требуемая эффективность защиты акустической информации[5].

По результатам, приведенным в таблице 3.4 видно, что наиболее эффективным является «розовый» шум и шумовая «речеподобная» помеха. При их использовании для скрытия тематики разговора необходимо обеспечить превышение уровня помех над уровнем скрываемого сигнала в точке возможного размещения датчика на 8,8 и 9 дБ соответственно. Для «белого» шума и шума со спадом спектральной плотности 6 дБ на октаву это значение составляет  10 и 13 дБ.

Все приведенные выше расчеты позволяют определить защищенность одного канала, однако при оценке защищенности объекта необходимо учитывать комплексность применения способов и средств разведки, а также совместную обработку данных поступающих из разных источников. Применительно к подслушиванию можно ожидать, что аппаратурой разведки будет вестись регистрация речевых сигналов несколькими различными датчиками, а данные, поступающие по различным каналам, могут в ходе совместной обработки использоваться для повышения разборчивости перехватываемой речи. Таким образом может сложиться ситуация, что при выполнении норматива по защищенности каждого отдельного канала, разборчивость на основании всех каналов получится выше нормативной. Для оценки суммарной разборчивости при использовании независимых каналов можно воспользоваться следующим выражением[6]:

Где  - разборчивость по совокупности каналов;

         - разборчивость в отдельном -ом канале;

         - число статистически независимых каналов утечки.

Таким образом, если злоумышленник будет иметь в своем распоряжении 3 статистически независимых канала со словесной разборчивостью 0.2, то при обработке данных полученных из этих каналов он будет обладать информацией с разборчивостью 0,49.

В этом случае требования к значению разборчивости в каждом отдельном канале будут равны[6]:

При данном подходе определения состояния безопасности речевой информации ужесточаются требования к разборчивости речи. Так для достижения суммарной разборчивости в 20% необходимо обеспечить разборчивость по каждому каналу мене 5% при двух каналах и менее 2.5% при трех.

Основываясь на данных таблицы 3.4, необходимо подобрать генератор виброакустического зашумления для обеспечения активной защиты в салоне автомобиля. Так как защищаемый объект – салон автомобиля, генератор шума должен обладать возможностью питания от батареек.

Необходимо, что бы генератор шума обеспечивал необходимое отношение сигнал/шум во всех октавных полосах. Ввиду отсутствия возможности провести инструментальные измерения, в данном проекте приведены расчетные данные.

Для выбора генератора виброакустического зашумления необходимо выяснить уровень фонового шума. В качестве фона выбираем уровень шума на тихой улице без движения транспорта. Уровень шума вне салона автомобиля будет равен 30…35 дБ[7]. Среднее значение звукоизоляции для одинарного стекла и герметичной металлической двери равны 30 дБ[7]. Таким образом, учитывая внимание, которое уделяют производители автомобилей их шумоизоляции, можно сказать, что уровень внешних шумов в салоне автомобилей равен 0 дБ.

В качестве возможных решений можно предложить следующие приборы:

1.      Генератор акустического шума WNG-023. Предназначен для защиты переговоров от прослушивания в замкнутых пространствах (тамбур, салон автомобиля, небольшие кабинеты и пр.) за счет генерации «белого» шума в акустическом диапазоне частот, что обеспечивает снижение разборчивости после записи или передачи по каналу связи. Технические характеристики приведены в таблице 3.5

Таблица 3.5 – Технические характеристики WNG-023.

Самым простым методом получения белого шума является использование шумящих электронных элементов (ламп, транзисторов, различных диодов) с усилением напряжения шума . Принципиальная схема несложного генератора шума приведена на рис 3.5.

рис 3.5 Генератор шума

Источником шума является полупроводниковый диод - стабилитрон VD1 типа КС168, работающий в режиме лавинного пробоя при очень малом токе. Сила тока через стабилитрон VD1 составляет всего лишь около 100 мкА. Шум, как полезный сигнал, снимается с катода стабилитрона VD1 и через конденсатор С1 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя DA1 типа КР140УД1208. На не инвертирующий вход этого усилителя поступает напряжение смещения, равное половине напряжения питания с делителя напряжения выполненного на резисторах R2 и R3. Режим работы микросхемы определяется резистором R5, а коэффициент усиления - резистором R4. С нагрузки усилителя, переменного резистора R6 , усиленное напряжение шума поступает на усилитель мощности, выполненный на микросхеме DA2 типа К174ХА10. С выхода усилителя шумовой сигнал через конденсатор С4 поступает на малогабаритный широкополосный громкоговоритель В1. Уровень шума регулируется резистором R6.

Стабилитрон VD1 генерирует шум в широком диапазоне частот от единиц герц до десятков мегагерц. Однако на практике он ограничен АЧХ усилителя и громкоговорителя. Стабилитрон VD1 подбирается по максимальному уровню шума, так как стабилитроны представляют собой некалиброванный источник шума. Он может быть любым с напряжением стабилизации менее напряжения питания.

Для получения калиброванного по уровню шума генератора используют специальные шумящие вакуумные диоды. Спектральная плотность мощности генерируемого шума пропорциональна анодному току диода. Широкое распространение получили шумовые диоды двух типов 2ДЗБ и 2Д2С. Первый генерирует шума полосе до 30 МГц, а второй - до 600 МГц. Принципиальная схема генератора шума на шумящих вакуумных диодах приведена на рис 3.6.

рис 3.6 Генератор шума на вакуумной лампе.

3.2.2 Обнаружение и подавление диктофонов

Для обнаружения работающих в режиме записи диктофонов применяются так называемые детекторы диктофонов. Принцип действия приборов основан на обнаружении слабого магнитного поля, создаваемого генератором подмагничивания или работающим двигателем диктофона в режиме записи. Электродвижущая сила (ЭДС), наводимая этим полем в датчике сигналов (магнитной антенне), усиливается и выделяется из шума специальным блоком обработки сигналов. При превышении уровня принятого сигнала некоторого установленного порогового значения срабатывает световая или звуковая сигнализация. Во избежание ложных срабатываний порог обнаружения необходимо корректировать практически перед каждым сеансом работы, что является недостатком подобных приборов.

Детекторы диктофонов выпускаются в переносном и стационарном вариантах. К переносным относятся детекторы "Сова", RM-100, TRD-800, а к стационарным - PTRD-14, PTRD-16, PTRD-18 и т.д.

Переносные детекторы диктофонов в данном проекте не рассматривается, исходя из того что перед каждым выездом автомобиля проверять его на наличие диктофонов нецелесообразно.

В отличие от переносных детекторов, имеющих один датчик сигналов, стационарные детекторы диктофонов оборудованы несколькими датчиками (например, детектор PTRD-18 имеет возможность подключения до 16 датчиков одновременно), что позволяет существенно повысить вероятность обнаружения диктофонов.

Ввиду слабого уровня магнитного поля, создаваемого работающими диктофонами (особенно в экранированных корпусах), дальность их обнаружения детекторами незначительна. Например, дальность обнаружения диктофона L- 400 в режиме записи в условиях офиса даже при использовании стационарного детектора PTRD-018 не превышает 45 ... 65 см. Дальность обнаружения диктофонов в неэкранированных корпусах может составлять 1 ... 1,5 м. Поэтому необходимо установить датчики в места наиболее вероятного размещения диктофонов.

Наряду со средствами обнаружения портативных диктофонов на практике эффективно используются и средства их подавления. Для этих целей используются устройства электромагнитного подавления типа "Рубеж", "Шумотрон", "Буран", "УПД" и др. (таблица 3.6) и устройства ультразвукового подавления типа "Завеса".

Принцип действия устройств электромагнитного подавления основан на генерации в дециметровом диапазоне частот (обычно в районе 900 МГц) мощных шумовых сигналов. В основном для подавления используются импульсные сигналы. Излучаемые направленными антеннами помеховые сигналы, воздействуя на элементы электронной схемы диктофона (в частности, усилитель низкой частоты и усилитель записи), вызывают в них наводки шумовых сигналов. Вследствие этого одновременно с информационным сигналом (речью) осуществляется запись и детектированного шумового сигнала, что приводит к значительному искажению первого.

Зона подавления диктофонов зависит от мощности излучения, его вида, а также от типа используемой антенны. Обычно зона подавления представляет собой сектор с углом от 30 до 80 градусов и радиусом до 1,5 м (для диктофонов в экранированном корпусе).

Системы ультразвукового подавления излучают мощные неслышимые человеческим ухом ультразвуковые колебания (обычно частота излучения около 20 кГц), воздействующие непосредственно на микрофоны диктофонов или акустических закладок, что является их преимуществом. Данное ультразвуковое воздействие приводит к перегрузке усилителя низкой частоты диктофона или акустической закладки (усилитель начинает работать в нелинейном режиме) и тем самым - к значительным искажениям записываемых (передаваемых) сигналов.

В отличие от систем электромагнитного подавления подобные системы обеспечивают подавление в гораздо большем секторе. Например, комплекс "Завеса" при использовании двух ультразвуковых излучателей способен обеспечить подавление диктофонов и акустических закладок в помещении объемом 27 м3. Однако системы ультразвукового подавления имеют и один важный недостаток: эффективность их резко снижается, если микрофон диктофона или закладки прикрыть фильтром из специального материала или в усилителе низкой частоты установить фильтр низких частот с граничной частотой 3,4 ... 4 кГц.

Таблица 3.6 - Основные характеристики устройств подавления аппаратуры магнитной записи

Проблема устранения нежелательных записей на диктофон на расстояниях ближе 1,5 – 2 м может решаться несколькими методами (в том числе и скрыто для пользователя диктофона).

Однако, в некоторых случаях это расстояние может потребоваться увеличить до 3 – 10м, что не позволяют сделать скрыто известные методы.

Можно  использовать для этого интерференционный метод.

Поскольку звуковой диапазон (до 20 кГц) не может быть применен для постановки помехи из-за восприятия его человеческим слухом, используем два излучателя в ультразвуковом диапазоне (30 – 50 кГц).

Их частоты F1 и F2 выбираем таким образом, чтобы

F=/ F1 – F2/ < (1 – 3) кГц.

Аппаратура располагается как показано на рис. 3.7.

рис 3.7 Расположение аппаратуры при интерференционном методе подавления диктофонов

1 – диктофон (предполагаемый); 2 – аппаратура устранения записи (скрыто); 3 – генератор гармонического сигнала частоты F1 с ультразвуковым излучателем; 4 – то же на частоте F2; D1 – расстояние предполагаемого диктофона от аппаратуры устранения записи (постановщика гармонической интерференционной помехи), может быть более 1,5 – 2м; D2 – расстояние между излучателями (выбирается в пределах от нескольких сантиметров до десятков).

Принцип работы следующий: излучения гармонических ультразвуковых колебаний каждого в отдельности не прослушиваются человеческим слухом (однако тренированная собака их может уловить). Человеческое ухо достаточно линейно в амплитудном отношении и поэтому интерференционных явлений не будет. Микрофон диктофона сугубо нелинейный элемент, и поэтому на входе диктофона возникнет интерференционный процесс, который приведет к подавлению записи речи сигналом разностной частоты. Уровень ультразвуковых колебаний используется в пределах 80 ... 100 дБ.

Этот метод может использоваться также и в автомобилях и в самолетах.

4 Заключение

В ходе данного были рассмотрены основные каналы утечки информации, их возможность использования в реальных условиях. Необходимо отметить, что не все каналы утечки информации, которые актуальны при рассмотрении защиты помещения, требуют рассмотрения при защиты салона автомобиля от утечки информации. В качестве примера можно привести микрофоны, укомплектованные устройствами передачи информации по оптическому каналу в ИК-диапазоне длин волн. Во-первых они требуют очень тонкой настройки, что при оперативной разведки невозможно, во-вторых они требуют отсутствия помех на пути луча, что обеспечить на улицах города сложно. Также невозможным является использование лазерных микрофонов для снятия информации со стекол автомобиля. Это объясняется теми же причинами, что и относительно использования оптического канала.

Таким образом остаются микрофоны с передачей информации по радиоканалу, стетоскопы с передачей информации по радиоканалу, диктофоны и высокочастотное навязывание. В данном курсовом проекте проведено рассмотрение основных средств противодействия данным техническим средствам. На основе полученных данных можно сделать, что более технически легким, дешевым и эффективным является применение активных средств виброакустического зашумления. Которые обеспечивают высокую эффективность при относительно небольших материальных затратах и несложности установки. Для этой цели на российском рынке представлен значительный выбор технических средств виброакустического зашумления. Использование генераторов виброакустического зашумления также дает возможность модернизации системы защиты при изменении характера угрозы.

Список использованных источников

1.      Хорев А.А. Технические каналы утечки акустической (речевой) информации.// «Специальная техника».-М.:1998. - №1

2.      Хорев А.А. К оценке эффективности защиты акустической (речевой) информации.// «Специальная техника».-М.:2000. - №5

3.      Хорев А.А. Способы и средства защиты информации. Учебн. пособие. – М.: МО РФ, 2000. – 316 с.

4.      Чернушенко А.М. Конструкции СВЧ устройств  и экранов. – М.: Радио и связь, 1983. – 400 с.

5.      Хореев А.А., Макаров Ю.К. Оценка эффективности систем виброакустической маскировки.//Вопросы защиты информации. – М.: 2001. - № 1.

6.      Покровский Н.Б. Расчет и измерение разборчивости речи. – М.: Связьиздат, 1962. – 391 с.

7.      Сапожков М. А. Акустика: Справочник. - М.: Радио с связь, 1989 - 336 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4