Методы и способы защиты информации от подслушивания
Способы и средства противодействия подслушиванию направлены, прежде всего, на предотвращение утечки информации в акустическом (гидроакустическом, сейсмическом) каналах.
Кроме того, для повышения дальности подслушивания применяются составные каналы утечки информации, содержащие наряду с акустическими также радиоэлектронные (с использованием закладных устройств) и оптические (с лазерными микрофонами).
Поэтому защита информации от подслушивания включает способы и средства блокирования любых каналов, с помощью которых производится утечка акустической информации.
В соответствии с общими методами защиты информации для защиты от подслушивания применяются следующие способы:
информационное скрытие, предусматривающее:
техническое закрытие и шифрование семантической речевой информации в функциональных каналах связи;
дезинформирование;
энергетическое скрытие путем:
звукоизоляции акустического сигнала;
звукопоглощения акустической волны;
заглушения акустических сигналов;
зашумления помещения или твердой среды распространения другими широкополосными звуками (шумами, помехами), обеспечивающими маскировку акустических сигналов;
обнаружение, локализация и изъятие закладных устройств.
Способы и средства информационного скрытия речевой информации от подслушивания
Информационное скрытие речевой информации обеспечивается техническим закрытием (аналоговым скремблированием) и шифрованием сигналов речевой информации, передаваемых по кабелям и радиоканалам.
Классификация способов технического закрытия приведена на рис. 1.
Рис. 1. Классификация способов технического закрытия
При аналоговом скремблировании изменяются характеристики исходного речевого сообщения таким образом, что преобразованное сообщение становится нераспознаваемым «на слух», но занимает ту же частотную полосу. Это позволяет передавать скремблированные сигналы по обычным коммерческим телефонным каналам связи.
В скремблере, реализующем инверсию спектра и называемым также маскиратором, осуществляется преобразование речевого спектра путем поворота частотной полосы речевого сигнала вокруг некоторой средней точки спектра f0 (рис. 2). В этом случае достигается эффект преобразования низких частот в более высокие и наоборот.
a) исходный сигнал б) исходный сигнал
Рис. 2. Принципы инверсии частотного спектра речевого сигнала
Этот способ обеспечивает невысокий уровень закрытия, так как при перехвате достаточно легко определяется значение частоты f0 инверсии спектра речевого сигнала.
В
скремблере, выполняющего частотные
перестановки,
спектр исходного речевого сигнала
разделяется на несколько частотных
полос равной ширины (в современных
моделях число полос может достигать 10
-15), производится их перемешивание по
некоторому алгоритму — ключу (рис. 3).
При приеме спектр сигнала восстанавливается
в результате обратных процедур.
Рис. 3. Принципы частотной перестановки
Другие виды преобразования носителя речевой информации реализуют временные способы технического закрытия с более высоким уровнем защиты информации.
В
скремблерах с временной перестановкой
кадр речевого сообщения делится на
отрезки (сегменты) длительностью с,
каждый. Последовательность передачи в
линию сегментов определяется ключом,
который должен быть известен приемной
стороне (рис. 4).
Рис. 4. Принципы временной перестановки
В комбинированном (частотно-временном) скремблере исходное сообщение разделяется на кадры и сегменты, которые запоминаются в памяти скремблера. При формировании передаваемого сообщения производятся временные перестановки сегментов кадра и перестановки полос спектра речевого сигнала каждого сегмента, Если при этом обеспечить динамическое изменение ключа временной и частотной перестановки, то уровень защиты такого комбинированного технического закрытия может не уступать цифровому шифрованию.
К достоинствам наиболее широко используемых скремблеров относится простота технической реализации и, как следствие, низкая стоимость и малые габариты, а также возможность их эксплуатации практически на любых каналах связи, предназначенных для передачи речевых сообщений.
Основной недостаток простых скремблеров — относительно низкая стойкость закрытия информации. Кроме того, скремблеры, за исключением простейшего (с частотной инверсией), вносят искажения в восстановленный речевой сигнал.
Однако, несмотря на указанные недостатки, методы временного и частотного скремблирования, а также их различные комбинации, исключают понимание речевой информации на «слух». Для восстановления речи требуется запись закрытого сообщения на аудиомагнитофон, длительная и трудоемкая работа с использованием дорогостоящей аппаратуры. Поэтому аналоговое скремблирование успешно используется в коммерческих каналах связи для защиты конфиденциальной информации.
Альтернативой скремблированию является цифровое шифрование речевых сигналов, предварительно преобразованных в цифровую форму. При аналого-цифровом преобразовании амплитуда сигнала измеряется через равные промежутки времени, называемые шагом дискретизации.
Для передачи речи в цифровой форме по стандартному телефонному каналу необходимо резко сократить полосу речевого сигнала. Эта проблема решается в устройстве, называемом вокодером. В передающей части вокодера из речевого сигнала выделяются медленно изменяющиеся информационные параметры спектра речи, основной тон вокализованных (звонких) звуков и переходы тон-шум глухих звуков.
Вокодеры различаются в зависимости от выделяемых параметров. Распространены полосные вокодеры и вокодеры с линейным предсказанием.
В вокодерах с линейным предсказанием исходный речевой сигнал аппроксимируется кусочно-линейной функцией, каждый текущий отчет которой является линейной функцией n предыдущих отчетов.
Шифрование речевой информации в цифровой форме производится известными методами (заменой, перестановками, аналитическими преобразованиями, гаммированием и др.).
Алгоритм DES. Алгоритм криптографического преобразования.
Основным достоинством систем цифрового шифрования речевого сигнала является высокая надежность закрытия информации, так как перехваченный сигнал представляет из себя случайную цифровую последовательность. Для восстановления из нее исходного сообщения необходимо знать криптосхему шифратора и устройство вокодера.
Недостатком устройств цифрового шифрования речи являются необходимость использования модемов, техническая сложность и относительно большие габариты шифраторов, неустойчивая работа устройств в каналах с большим затуханием сигнала и с высоким уровнем помех.
Характеристики отечественных образцов скремблеров, обеспечивающих тактическую стойкость, приведены в табл. 1. Криптографическая стойкость обеспечивается трехуровневой ключевой системой, включающей в себя:
пароль, известный абонентам, входящим в связь;
мастер-ключ, используемый при формировании ключевой информации в процессе установления соединения;
сеансовый ключ, генерируемый с использованием физического датчика случайных чисел.
Скремблеры выпускаются в виде подставок под телефонный аппарат («Орех-А, «Орех-IV») или отдельных блоков.