Перечень условных обозначений и сокращений

программное обеспечение утечка звук

ВТСС -вспомогательные технические средства и системы

ОТСС - основные технические средства и системы

ПЭМИ - побочное электромагнитное излучение

СИ - специальные исследования

ОС - опасный сигнал

ОК - ограждающая конструкция

ИК - инженерная конструкция

ВП - выделенное помещение

САЗ - система активной защиты

 

Содержание

 

Анализ технического задания

Введение

. Параметры звуковых колебаний

.1 Уравнения, определяющие параметры звука

.2 Особенности восприятия звука человеком

. Методы защиты помещений от утечки акустической (речевой) информации

.1 Методы съема акустической (речевой) информации

.2 Методы защиты от перехвата акустической (речевой) информации

.3 Обзор технических средств активной защиты информации

. Методика расчета параметров звукоизоляции помещения

.1 Специальные исследования. Общие положения

.2 Типовое содержание протокола специального исследования

.3 Методика проведения контрольных замеров в области акустики и виброакустики

.4 Обзор технических средств для проведения акустических и виброакустических измерений

. Расчет показателя защищенности акустической речевой информации

.1 Пример расчета словесной разборчивости при представлении сигнала 20-равноартикуляционными полосами

.2Пример расчета словесной разборчивости при представлении спектра речевого сигнала 7 октавными полосами

.3 Программная реализация расчета утечки звука из помещения

.4 Анализ работы программы

. Безопасность и экологичность при эксплуатации программного обеспечения для расчета утечки звука из помещения

.1 Анализ и оценка условий труда оператора ПЭВМ

.2 Методы и средства улучшения условий труда

.3 Пожарная безопасность

.4 Защита окружающей среды

. Технико-экономическое обоснование разработки программного обеспечения для расчета утечки звука из помещения

.1 Обоснование необходимости и актуальности разработки

6.2Обоснование выбора аналога для сравнения

.3Обоснование выбора критериев для сравнения

.4Стоимостная оценка аналога и разработки

6.4.1 Ожидаемый экономический эффект

.4.2 Расчет затрат на этапе проектирования

.4.3 Расчет эксплуатационных расходов

.4.4 Экономия от увеличения производительности труда пользователя

.4.5 Расчет ожидаемого экономического эффекта от использования программного продукта

.4.6 Определение цены программного продукта

.5 Сопоставление технико-интегрального экономического показателя разработанной системы с аналогом

.6 Прогнозирование необходимых объемов производства

Заключение

Список использованных источников

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

 

Анализ технического задания

 

Основная цель работы ─ разработка программ для расчета утечки звука из помещения.

Вводимые ограничения и требования:

-программа должна выдавать корректные результаты при вводе минимального количества исходных данных;

-в программе должен быть реализован механизм, позволяющий осуществлять загрузку и сохранение введенных данных;

-в программе должна быть предусмотрена возможность корректировки исходных данных в любой момент выполнения программы;

-после выполнения расчетов должны быть представлены не только численное значение словесной разборчивости, но и все промежуточные результаты расчетов;

-программа должна корректно работать как в ОС Windows, так и в ОС Linux.

В данной дипломной работе будет разработана программа для расчета утечки звука из помещения. При этом запуск разработанной программы будет возможен как в ОС Windows, так и Linux. В данной дипломной работе будет рассмотрен вариант запуска и выполнения программных тестов исключительно для ПЭВМ под управлением ОС Windows, однако будут предоставлены помимо исполняемых файлов Windows, бинарные файлы позволяющие осуществить запуск программы в OCLinux.

 

Введение

 

В данной дипломной работе будет рассмотрен ряд вопросов, имеющих отношение к оценке параметров защищенности помещений от утечки акустической информации по техническим каналам. Будет произведен анализ существующих методов съема информации, а также существующих методов пассивной и активной защиты от утечки информации. Также будет рассмотрен один из существующих методов расчета словесной разборчивости за пределами объекта исследования с учетом уровня шума, полученного в результате контрольных замеров. Кроме того в данную работу будет включено технико-экономическое обоснование и анализ безопасности и экологичности программного продукта, разработанного в ходе написания данного дипломного проекта.

Основной причиной, по которой тема данного дипломного проекта является актуальной в наши дни по причине необходимости проведения аттестационных испытаний для получения лице

нзии рядом государственных, муниципальных и коммерческих предприятий имеющих доступ к информации считающейся государственной тайной. В случае несоответствия параметров защищенности предприятия существующим нормам, деятельность предприятия может быть приостановлена до тех пор, пока уровень защищенности не будет соответствовать существующим нормам. Одной из областей подлежащих проверке при получении лицензии является акустический канал утечки информации.

Разрабатываемый программный комплекс предназначен для упрощения процедуры проведения специальных исследований в области защиты акустической (речевой) информации от утечки по техническим каналам. В частности данный комплекс предназначен для упрощения расчета параметров защищенности объекта специального исследования, что позволит значительно ускорить процесс аттестации выделенных помещений. В то же время данный программный продукт должен предоставлять подробную информацию по каждому этапу проводимых расчетов.

 

1 Параметры звуковых колебаний

 

1.1 Уравнения, определяющие параметры звука

 

Громкость звучания определяется амплитудой звуковой волны, при этом, чем больше амплитуда (т.е. отклонение от некоторого среднего, устойчивого состояния колеблющегося тела), тем более резким является изменениедавления среды, и тем громче издаваемый звук. Тональность звучания определяется частотой колебания звуковой волны. Чем больше частота колебаний, тем более высоким считается воспроизводимый звук. Для представления звуковой волны удобно использовать график, сходный сизображенным на рисунке 1.

 

Рисунок 1 - Графикколебаний поверхности, относительно состояния равновесия

 

Энергия звуковой волны передается частицами, колеблющимися около положения своего равновесия. Скорость, с которой частицы колеблются около положения своего равновесия, называется колебательной скоростью частицы и описывается уравнением (1):

 

V = USin(2πft + G), (1)

где V-величина колебательной скорости;- амплитуда колебательной скорости;-частота звуковых колебаний;- время;- разность фаз между колебательной скоростью частиц и переменным акустическим давлением.

Амплитуда колебательной скорости характеризует максимальную скорость с которой частицы среды движутся в процессе колебаний и определяется формулой (2):

 

U = 2πfA, (2)

 

где f-частота колебаний;- амплитуда смещения частиц среды.

Упругие среды обладают свойством поглощать звук. Для характеристики звука, в этом случае используют коэффициент затухания (S), логарифмический декремент (D) и добротность (Q). Здесь коэффициент затухания (S)-быстрота убывания амплитуды со временем определяется формулой (3):

 

S = 1/t, (3)

 

где t -время, за которое амплитуда уменьшается в e = 2,71828раз. Логарифмический декремент - уменьшение амплитуды за один цикл, определяется формулой (4):

 

Q = T/t, (4)

 

Добротность системы - это величина, равная числу полных колебаний, по истечении которых амплитуда уменьшается в ep раз. Для определения промежутка времени, необходимого на такое уменьшения используется произведение tp. Добротность при этом определяется формулой (5):

 

Q = tp/T, (5)

 

В источнике [1] также представлена формула (6) для расчета скорости звука в жидких и твердых телах:

 

с = , (6)

 

где E - модуль упругости, а ρ - плотность материала.

Частоты акустических колебаний в пределах 20 … 20000 Гц принято называть звуковыми, ниже 20 Гц инфразвуковыми, выше - ультразвуковыми. Звуковые частоты также подразделяются на низкие, средние и высокие. Граница между низкими и средними - 200 … 500 Гц, между средними и высокими - 2000 … 5000 Гц.

 

1.2 Особенности восприятия звука человеком

 

Основным источником акустической информации, подлежащей защите от перехвата, является информация из звукового диапазона, воспринимаемого человеческим ухом, поэтому необходимо рассмотреть особенности человеческого слуха.

Ухо человека обладает свойствами частотного анализатора, дискретным восприятием по частотному и динамическому диапазонам (аналоговый звуковой сигнал превращается в последовательность электрических импульсов двоичного кода). Эти преобразования осуществляются внутренним ухом человека или улиткой, после чего электрические импульсы по нервной системе отправляются в слуховой центр мозга, где определяется передаваемое сообщение.

Основная мембрана улитки состоит из большого числа слабо связанных друг с другом волокон, при этом каждое из волокон колеблется при восприятии звука определенной частоты. В случае если воспринимаемый звук состоит из ряда часто, колебаться начинают несколько мембран. Полоса пропускания резонатора слухового анализатора, определенная на уровне -3 дБ, составляет для одноухого слушания на частоте 300 Гц около 50 Гц, на частоте 1000 Гц - 60 Гц, на 3000 Гц - 150 Гц. Данные полосы пропускания называются критическими полосками слуха [1]. Величины критических полосок слуха были определены Флетчером и Цвикеромэкспериментально, причем по данным Цвикера критические полоски слуха, названные им частотными группами в 2-3 раза шире, чем по данным Флетчера.Критические полоски по Флетчеру используются при определении разборчивости речи, а частотные группы Цвикера - при расчетах громкости шума.На рисунке 2 представлены кривые частотной зависимости ширины критических полос и частотных групп слуха в децибелах.

частотной зависимости ширины критических полос и частотных групп слуха в децибелах (10lgΔf)

Человеческий слух воспринимает несколько сотен градаций частоты, число которых снижается при уменьшении интенсивности звука и составляет в среднем 100 - 150, при этом соседние градации отличаются друг от друга по частоте не менее чем на 4%.

Высотой звука принято называть субъективную меру частотных колебаний звука.

Высота тонас частотой 1000 Гц и уровнем ощущения 40 дБ принято считать равной 1000 мел или 10 барк (1 барк = 100 мел).

 

2. Методы защиты помещений от утечки акустической (речевой)информации

 

2.1 Методы съема акустической(речевой) информации

 

Речевой информацией принято считать звуковые колебания в диапазоне от 200 … 300 Гц до 4000 … 6000 Гц. Источником данных колебаний является речевой аппарат человека, после чего они могут быть преобразованы в виброакустические, пьезоэлектрические и другие сигналы.

Средой распространения звуковых сигналов в воздушных технических каналах утечки информации является воздух, для их перехвата используются высокочувствительные микрофоны или же специальные направленные микрофоны. Микрофоны могут быть объединены со звукозаписывающими устройствами либо с устройствами передачи информации (такие устройства называются акустическими закладками). Закладки могут передавать информацию по радиоканалу, в ИК-диапазоне, по цепям питания, соединительным линиям ВТСС, а также по строительным конструкциям. В случае передачи сигнала по металлоконструкциям могут быть использованы как электромагнитные, так и ультразвуковые механические колебания. Возможна также установка прослушивающего устройства в корпус телефонного аппарата находящегося на объекте прослушивания.

Вспомогательные технические средства и системы (ВТСС) - технические средства и системы, не предназначенные для передачи, обработки и хранения конфиденциальной информации, устанавливаемые совместно с ОТСС или в выделенных помещениях.

К ним относятся:

-различного рода телефонные средства и системы;

-средства и системы передачи данных в системе радиосвязи;

-средства и системы охранной и пожарной сигнализации;

-средства и системы оповещения и сигнализации;

-контрольно-измерительная аппаратура;

-средства и системы кондиционирования;

-средства и системы проводной радиотрансляционной сети и приема программ радиовещания и телевидения (абонентские громкоговорители, системы радиовещания, телевизоры и радиоприемники и т.д.);

-средства электронной оргтехники.

Основные технические средства и системы (ОТСС) - технические средства и системы, а также их коммуникации, используемые для обработки, хранения и передачи конфиденциальной (секретной) информации.

К ОТСС могут относиться средства и системы информатизации (средства вычислительной техники, автоматизированные системы различного уровня и назначения на базе средств вычислительной техники, в том числе информационно-вычислительные комплексы, сети и системы, средства и системы связи и передачи данных), технические средства приема, передачи и обработки информации (телефонии, звукозаписи, звукоусиления, звуковоспроизведения переговорные и телевизионные устройства, средства изготовления, тиражирования документов и другие технические средства обработки речевой, графической видео-, смысловой и буквенно-цифровой информации) используемые для обработки конфиденциальной (секретной) информации.

Средой распространения звуковых сигналов в вибрационных технических каналах служат конструкции зданий, сооружений (потолок, пол, стены), трубы водоснабжения, отопления, канализации. Для перехвата звуковых сигналов в вибрационных каналах используются стетоскопы (контактные микрофоны). Контактные микрофоны, объединенные с электронным усилителем, называются электронными стетоскопами. Возможно объединение в одном устройстве стетоскопа и устройства передачи информации по радиоканалу, по оптическому каналу или же в ультразвуковом диапазоне.

Электроакустические каналы утечки информации характеризуются преобразованием звуковой информации в электрические сигналы с их последующим перехватом. Данный эффект может возникать на трансформаторах, катушках индуктивности, электромагнитах вторичных электрочасов, звонках телефонных аппаратов, дросселях ламп дневного света, электрореле и т.д. 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. Также существуют объекты, выполняющие непосредственное преобразование акустического поля в электромагнитное. Примером таких преобразователей являются датчики пожарной сигнализации и громкоговорители. В литературе эффект акустоэлектрического преобразования также часто носит название микрофонный эффект. Перехват информации, в данном случае осуществляется путем подключения высокочувствительных низкочастотных усилителей к линиям соединенным с источниками ПЭМИ.

Высокочастотное навязывание - осуществляется путем введения токов высокой частоты от генератора в соответствующей линии (цепи), имеющие функциональные связи с нелинейными или параметрическими элементами ВТСС, на которых происходит модуляция высокочастотного сигнала информацио

нным. Информационный сигнал в данных элементах ВТСС появляется вследствие электроакустического преобразования акустических сигналов в электрические. Сгенерированный сигнал отражается от нелинейных или параметрических элементов, после чего принимается специальными приемниками. Как правило, в данном методе используются импульсные сигналы. Данный метод чаще всего используется для перехвата речевой информации преобразованной в ПЭМИ телефонным аппаратом, имеющим выход за пределы охраняемой зоны.

Оптико-электронный канал включает в себя метод лазерного зондирования тонких отражательных поверхностей (стекол окон, картин, зеркал и т.д.), вибрирующих под воздействием акустического сигнала. Отраженный от данных поверхностей лазерный луч возвращается на приемное устройство промодулированным по амплитуде и фазе, после чего производится его демодуляция с последующим выделением речевой информации. При реализации данного метода используются лазерные микрофоны, работающие, как правило, в ближнем инфракрасном диапазоне волн.

Параметрические каналы утечки акустической информации возникают за счет изменения физических параметров таких объектов как катушки индуктивности и конденсаторы, возникающих при воздействии на данные объекты звуковых волн. Например, звуковые колебания могут изменять расстояние между витками катушек индуктивности, что будет приводить к изменению параметров электромагнитного поля возникающего на данном элементе. Также звуковые колебания могут влиять на расстояние между пластинами конденсатора. Изменения ЭМ-поля, возникающие за счет звуковых волн могут быть перехвачены и детектированы соответствующими средствами технической разведки. Примером параметрических излучателей являются гетеродины радиоприемных и телевизионных устройств. Возможна также установка в охраняемые помещения закладок, содержащих элементы, обладающие свойством преобразовывать звуковые колебания в электромагнитные, с целью перехвата преобразованных такими закладками сигналов специальным оборудованием. Такие закладки называются полуактивными.Данный тип закладок обладает существенным недостатком: для передачи информации необходимо наличие мощного ЭМ-поля, что повышает вероятность обнаружения закладного устройства данного типа. Для перехвата информации по данному каналу, используется комплект из закладного устройства, передатчика с направленным излучением и приемника.

На рисунке 3 представлена антология технических средств съема акустической (речевой) информациив соответствии с источником [2].