Защита информации

ального генератора подается маскирующая помеха (цифровой или анало­ говый маскирующий сигнал речевого диапазона с известным спектром). Одновременно этот же маскирующий сигнал («чистый» шум) подается на один из входов двухканального адаптивного фильтра, на другой вход ко­ торого поступает аддитивная смесь принимаемого полезного речевого сиг­ нала (передаваемого сообщения) и этого же помехового сигнала. Аддитив­ ный фильтр компенсирует (подавляет) шумовую составляющую и выделя­ ет полезный сигнал, который подается на телефонный аппарат или устрой­ ство звукозаписи.

Принцип действия такой системы (маскиратора) представлен на рис. 8.20.а.

Абонент 1, имеющий односторонний маскиратор, получает входной звонок от абонента 2, не имеющего такого маскиратора (абонент 2 может

1

МАСКИРАТОР РЕЧИ

(«полосная помеха»)

Рис. 8.20а.

звонить с любого городского, междугороднего телефона, таксофона, ра­ диотелефона сотовой связи).

В момент передачи важных сообщений, требующих защиты, о чем або­ нент 2 извещает открытым текстом, абонент 1 включает маскиратор речи, создающий в линии достаточно интенсивный шум. Этот шум слышит або­ нент 2, но продолжает передавать информацию, не меняя голоса. Абонент 1, в отличие от него, шума не слышит, он воспринимает чистую речь абонента 2, так как шум при приеме автоматически компенсируется в маскираторе.

361

Блок-схема маскиратора представлена на рис. 8.206.

Вее состав входят:

-генератор маскирующей помехи (цифровой или аналоговый);

-двухканальный адаптивный фильтр;

-кнопочный коммутатор.

Инструментальной основой маскиратора речи являются современные двухканальные цифровые адаптивные фильтры.

Функция адаптивного фильтра сводится к компенсации помехи, со­ здаваемой генератором. С этой целью на один из входов фильтра подается “чистый'5 шум с известным спектром N(jco), а на другой - аддитивная смесь принимаемого полезного сигнала речи S(jco) и той же помехи, но с изменен­ ной в общем случае (из-за прохождения через телефонный тракт) спектраль­ ной характеристикой N(jco)*K(jco), где K(jco) - неизвестный заранее комп­ лексный коэффициент передачи телефонного тракта. Адаптивный фильтр анализирует сигналы, поступающие на его входы, и подбирает некоторое спектральное преобразование A(jco) над “чистым” шумом, такое, чтобы обеспечивалось максимальное подавление шума в разности принимаемой по одному из входов смеси Y(jco) = S(jco) + N(jco) #К(]со) полезного сигнала с помехой и преобразованной помехи N(jco)*A(jco). Минимальные среднеквад­ ратичные ошибки фильтрации имеют место при:

A(jco) = {Y (jco)eN(jco)}/{N2(jco)},

где символ “Z” означает усреднение величины Z в течение некоторого времени адаптации.

При достаточно большом времени адаптации преобразование A(jco) стремится к K(jco) и компенсация помехи становится идеальной. Чем мень­ ше время адаптации, тем меньше точность воспроизведения K(jco) и, следо­ вательно, слабее будет компенсация заградительной помехи, т.е. все зави­ сит от реальных свойств телефонных трактов.

Испытания приборов “Туман” (JI.2) показали, что для реальных го­ родских линий связи достаточно иметь адаптивный фильтр с числом отво­ дов до 500 при времени адаптации - доли секунды.

362

Изделие “Туман” компенсирует маскирующую помеху в полосе 500 - 3500 Гц на величину до 50 дБ. Для того, чтобы “очищенный” сигнал имел динамический диапазон не менее 20 дБ, то уровень маскировки при приеме не должен превышать 30 дБ.

С учетом того, что реальное затухание в городской телефонной линии на участке “абонент - АТС” не превышает 10 дБ, “входящее” речевое сооб­ щение будет закрыто помехой на всем рассматриваемом участке. Мини­ мальная маскировка будет в районе АТС и ее уровень оценивается величи­ ной не менее 10 дБ.

Метод «выжигания» реализуется путем подачи в линию высоковольт­ ных (напряжением более 1500 В) импульсов, приводящих к электрическому «выжиганию» входных каскадов электронных устройств перехвата инфор­ мации и блоков их питания, гальванически подключенных к телефонной линии.

При использований данного метода телефонный аппарат от линии отключается. Подача импульсов в линию осуществляется два раза. Первый (для «выжигания» параллельно подключенных устройств) - при разомкну­ той телефонной линии, второй (для «выжигания» последовательно подклю­ ченных устройств) - при закороченной (как правило, в центральном рас­ пределительном щитке здания) телефонной линии.

Для вывода из строя («выжигания» входных каскадов) средств не­

до 50 В А. Так как в схемах закладок применяются миниатюрные низко­ вольтные детали, то высоковольтные линии пробивают их, выводя схемы из строя.

Использование комбинированных способов технической защиты

В настоящее время широко используются средства комплексной за­ щиты тлф линий, позволяющие защищать тлф линию от всех известных, на настоящий момент, каналов утечки информации.Причем количество одно­ временно защищаемых может быть самым различным - от двух и до всех возможных каналов утечки информации,рассмотренных в первой части этой главы.

Самые первые устройства защиты были направлены на защиту кана­ лов от утечки акустической информации помещения, где расположен тлф аппарат, возникающих за счет акустопреобразовательных элементов теле­ фонного тракта и каналов ВЧ-навязывания. Для защиты этих "’сильных” каналов утечки информации разработано значительное количество техни­ ческих средств защиты.

363

При этом существенный выигрыш в защите тлф сетей может быть по­ лучен при использовании комбинированных способов защиты. Пассивны­ ми средствами уменьшают величину информативного сигнала, а затем сла­ бомощным источником помех окончательно устраняют опасность утечки этого информативного сигнала. В качестве примера, применительно к тлф

ся формированием в них специальных сигналов и режимов работы, подав­ ляющих или «зашумляющих» средства съема информации и практически не оказывающих влияния на работу телефонной линии. Основными спосо­ бами защиты являются;

a) формирование в телефонной линии парафазного шумового сигнала в ультразвуковом диапазоне частот, которые подавляют устройства с па­ раллельным подключением к линии (передатчики, адаптеры и т.п.);

b) формирование в телефонной линии синфазного шумового сигнала в звуковом диапазоне частот, которые подавляют устройства с последова­ тельным подключением в линию (передатчики, адаптеры, индукционные датчики и т.п.);

c)формирование в телефонной линии постоянных вольт - добавок, которые подавляют устройства с питанием от телефонной линии;

d)формирование участка повышенной защиты путем «разбалансирования» на этом участке синфазных низкочастотных сигналов. На этом уча­ стке осуществляется подавление индукционных датчиков, включенных с

ной линии. Это позволяет подавить устройства, снимающие «акустику» по­ мещений при положенной трубке (передатчики, микрофонные модули, пас­ сивные закладки, работающие с зондирующим сигналом, и т.п.);

f)блокировка набора и «зашумление» параллельного телефонного аппарата, подключаемого к защищаемой линии;

g)фиксация, запоминание и индикация факта подключения параллель­

ного телефонного аппарата, а также обрыва или замыкания телефонной линии, которые могут произойти в процессе подключения специальных средств.

Указанные способы защиты телефонных линий в различной степени

и 303 NG-305, Прокруст и др. которые по принципу действия и техничес­ ким параметрам идентичны и отличаются друг от друга уровнем сервиса и автоматизации. Рассмотрим на их примере структурную схему и особенно­ сти функционирования подобных устройств. «Цикада-М», как и большин­ ство устройств подобного типа, включается в разрыв между телефонной линией и телефонным аппаратом защищаемого абонента*.

* Материалы по использованию комбинированных способов защиты в изделии “Цикада-М ” пре­ доставлены Юрченко В. Е.

364

Укрупненная структурная изделия «Цикада-М» приведена на рис.8. рассмотрим особенности функционирования отдельных узлов изделия. Все

до 200 кГц. Амплитуда шумового сигнала составляет 10 -15 В. Этот сигнал на входных нелинейностях технических средств съема информации создает спектральные составляющие в звуковом диапазоне частот, которые и со­ здают эффект «зашумления». Этот узел имеется практически во всех уст­ ройствах данного назначения. Необходимо отметить, что эти сигналы не оказывают заметного влияния на работу городских АТС, но при работе на мини АТС могут возникать проблемы, связанные со сбоями на мини АТС. Для их устранения необходимо вручную или автоматически выключать парафазный шум в режиме положенной трубки.

Генератор синфазного шума формирует шум в звуковом диапазоне частот. Шумовой сигнал вводится в оба провода телефонной линии отно­ сительно «нуля» фазы электрической сети или заземления. Возможность такого включения объясняется тем, что на АТС плюсовой вывод батарей заземляется. Это делается для защиты от разрушения проводных линий вследствие электрохимических процессов. Для обеспечения нормальной работы изделия в этом режиме предусмотрена автоматическая установка полярности подключения телефонной линии и правильного фазирования

индукционный датчик двух проводов телефонной линии в разных направ­ лениях («с двойной обратной петлей») линейный сигнал будет наводиться в фазе, а шумовой - в противофазе, то есть, произойдет их компенсация и подавления не будет. Для подавления индукционных датчиков с таким вклю­ чением необходимо создание участка повышенной защиты на основе раз­ баланса по току и напряжению на этом участке с помощью фазокорректи­ рующих элементов.

Создание участка повышенной зашиты на основе «разбалансировки» линии по току и напряжению синфазных сигналов позволяет подавить даже индукционные датчики «с двойной обратной петлей». «Разбалансировка» осуществляется с помощью фазокорректирующих элементов. Внутренне­ го, установленного в изделии и включенного «плюсовой» провод линии, и внешнего - устанавливаемого на границе участка повышенной защиты и включаемого в «минусовой» провод линии. Фазокорректирующие элемен­ ты представляют собой трехполюсники, включаемые в разрыв одного из телефонных проводов при этом, третий вывод подключается к «нулю» элек­ трической сети или к заземлению. Известно, что в некоторых изделиях (на­ пример «Соната») были попытки решить эту проблему с помощью фазо­ корректирующих устройств в виде двухполюсника. Однако такие устрой­ ства позволяют осуществить «разбаланс» только по напряжению. А посколь­ ку индукционные датчики представляют собой токовые устройства, то, ес­ тественно, при двухполюсных фазокорректирующих элементах подавления индукционных датчиков «с двойной обратной петлей» не происходит.

365

включается последовательно с телефонным аппаратом. Большинство изде­ лий, использующих вольт-добавку формируют ее в той же полярности, что и напряжение на телефонном аппарате, создавая в телефонной линии при поднятой трубке повышенное напряжение 30 - 45 В для отключения уст­ ройств с питанием от TJI и имеющих пороговое устройство. Такой способ имеет некоторый недостаток: неопределенность необходимого напряжения вольт-добавки, чтобы с одной стороны не сорвалось соединение линии, но с другой стороны отключилось устройство съема информации. Кроме того, автоматизация процесса выставления напряжения вольт-добавки весьма проблематична. В изделии «Цикада-М» этот вопрос решен методом ‘кобнуления”. Вольт-добавка формируется в другой полярности, что позволяет автоматически устанавливать на линии при поднятой трубке напряжение не более 0,6 В. Такой способ формирования вольт-добавки, во-первых, по­

ния параллельного телефона, а также замыкания или обрыва телефонной линии, которые могут произойти в процессе подключения специальных средств, фиксируется, запоминается и индицируется.

Блок фазировки электросети

220 В

Блок питания

и предназначенным для комплексной защиты тлф линий, можно отнести серию приборов Прокруст (Прокруст ПТЗ-ООЗ, Прокруст ПТЗ-ООЗ (Минипак), Прокруст-2000).

366

ных переговоров предусмотрено подключение внешнего записывающего устройства.

“Прокруст” (Минипак) отличается уменьшенными габаритами и уп­

гии, как система блокировки телефонной линии в промежутке между пере­ говорами.

Еще одним новшеством этого прибора является создание двух помех, генерируемых оптимальным образом, что существенно усложняет работу злоумышленнику по очистке перехватываемой информации от помех. Сис­ тема динамического управления постоянным напряжением и током на тлф линии существенно усложняет работу аппаратуры перехвата, срабатываю­ щей на перепад напряжения в линии, возникающий в момент поднятия труб­ ки тлф аппарата.

Новой является так­ же возможность выявле­ ния нелинейности в тлф линии, что позволяет опре­ делять подключение прак­ тически всех радиозаклад­ ных устройств с питанием от тлф линии. В приборе предусмотрены “сматыва­ ние ресурсов” у подслуши­ вающей аппаратуры, с ус­ тройствами пуска от голо­ са и система противодей­ ствия подключению пи­ ратских тлф аппаратов.

Аппараты “Про­ круст-2000” могут быть ис­ пользованы для защиты офисных мини-АТС. Вари­ ант такой защиты приве­ ден на рис.8.21б для внут­ ренних и входящих город­ ских линий офисной АТС.

Криптографическая защита телефонных сообщений

Обезопасить ведущиеся по телефону переговоры, даже в том случае, когда их перехватывает злоумышленник (JI.59, 82), можно при обеспече­ нии криптографической защиты телефонных сообщений. В этом случае ис­ пользуют специальные устройства, которые называют “скремблерами”.

367

Скремблер - автономное или встроенное техническое устройство для засекречивания речевой информации, передаваемой по каналам связи.

Выбор скремблера зависит от его конкретного применения и характе­ ристик канала связи.

Стойкость засекречивания говорит о том, сколько времени потребу­ ется злоумышленнику на то, чтобы раскрыть перехваченное, закрытое с помощью скремблера, сообщение.

Различают засекречивание с временной стойкостью (низкий уровень закрытия) и гарантированной стойкостью (высокий уровень закрытия).

В современных скремблерах это связано с использованием криптогра­ фического преобразования аналоговых или цифровых телефонных сооб­ щений. Обобщенная схема криптографической защиты приведена на рис.8.22.

Рис.8.22. Обобщенная схема криптографической системы.

Криптографическое преобразование аналоговых телефонных сообщений

При аналоговом скремблировании речевой сигнал подвергается сле­ дующим преобразованиям:

-временная перестановка;

-частотная перестановка;

-частотная инверсия.

Наиболее простым и распространенным способом криптографичес­ кого преобразования аналоговых телефонных сообщений x(t) является раз­ биение речевых сообщений на части и выдача этих частей в определенном порядке в телефонный канал (JI.82).

Например, длительность телефонного сообщения делится на опреде­ ленные временные интервалы Т, состоящие из более мелких интервалов т (интервалов коммутации).

При этом выполняется условие п = Т/т и п = |И-10|1, где |И < 10 (рис.8.23). Части сообщения на интервалах времени х записываются в запомина­

ющее устройство, перемешиваются между собой в соответствии с прави­ лом, определенным ключом криптографического преобразования и в. виде сигнала выдаются в телефонный канал. На приемной стороне, где известен

368

ной техникой, вскрыть его. Эти особенности состоят в том, что у злоумыш­ ленника после записи закрытого сообщения и выделения интервалов т (в канале присутствует синхронизирующий сигнал) появляется возможность декодирования закрытого сообщения даже без знания используемого клю­ ча “к”. С этой целью необходимо осуществить выбор интервалов таким образом, чтобы обеспечивалась непрерывность получаемого сообщения на стыках интервалов.

Рис.8.23. Временные перестановки частей сообщения X(t).

Такой способ закрытия целесообразно применять в тех случаях, когда ценность информации теряется через относительно короткий промежуток времени.

Более высокую защиту от доступа злоумышленника к информации можно обеспечить при использовании частотной перестановки. В этом слу­ чае полоса пропускания телефонного канала AF делится с помощью систе­ мы фильтров на п частотных полос шириной Af, которые перемешиваются в соответствии с правилом, определяемым ключом криптографического пре­ образования “к”. Перемешивание частотных полос осуществляется со ско­ ростью V циклов в секунду, т.е. одна перестановка полос длится 1 /V, после чего она заменяется следую­ щей.

Для повышения защи­ щенности передаваемого со­ общения после перемешива­ ния частотных полос может осуществляться инверсия ча­ стотного спектра закрытого сообщения Y(t). На рис.8.24 приведены частотный спектр сообщения X(t) - (рис.8.24а) и частотный спектр сообщения Y(t) на одном из циклов пе­ ремешивания при п = 5 (рис.8.246).

При таком закрытии ре­ чевого сообщения злоумыш­ леннику, чтобы его открыть, необходимо иметь дополни­ тельные данные по относи­

тельным частотам проявления

X(t) и Y(t).

369

звуков и их сочетаний в разговорной речи, частотным спектрам звонких и глухих звуков, а также формантной структуре звуков.

От использованного способа криптографического преобразования телефонных сообщений зависит и степень защищенности передаваемого тлф сообщения. Естественно, что наиболее высокую защищенность передавае­ мых тлф сообщений можно обеспечить при объединении рассмотренных выше способов. При этом временные перестановки будут разрушать смыс­ ловой строй, а частотные перемешивать гласные звуки.

Скремблеры с временной стойкостью широко представлены на отече­ ственном рынке.

Эта группа скремблеров используется для защиты информации, вре­ мя старения которой составляет от нескольких минут до нескольких дней - это связано с различными алгоритмами засекречивания речи и определен­ ной сложностью технических решений.

Внутри группы скремблеры значительно отличаются друг от друга по основному показателю - стойкости засекречивания.

В самых простых схемах используется инверсия речи, например, при

информации достаточно подобрать частоту сигнала подстановки, для чего ему потребуется (при соответствующем оснащении) несколько часов.

В более сложных скремблерах используется сочетание частотно-вре­

1000, “Уза”, “Угра”).

Основные параметры приведены в таблице 8.8.

В скремблерах “Орех-А”, например, закрытие речевой информации достигается за счет временных перестановок инверсии спектра сигнала и преобразований временного масштаба, разрушающих непрерывность ре­ чевого сигнала. Криптографическая стойкость обеспечивается трехуровне­ вой системой, включающей в себя:

-пароль, известный абонентам, входящим в связь;

-мастер-ключ, используемый при формировании ключевой инфор­ мации в процессе установления соединения;

-сеансовый ключ, генерируемый с использованием физического дат­

чика случайных чисел.

При выборе скремблера надо обратить внимание, что скремблер дол­ жен иметь два сертификата. Это связано с тем, что он, с одной стороны, является средством связи (сертификат выдает министерство связи России), а с другой стороны - средством обеспечения безопасности информации (сер­ тификат по безопасности связи выдает ФАПСИ).

Криптографическое преобразование цифровых

телефонных сообщений

Для создания скремблеров гарантированной стойкости используются решения, реализующие криптографические алгоритмы преобразования информации, представленной в цифровом виде (или в виде любого конеч­ ного алфавита). Существуют стандартизованные на государственном уровне алгоритмы шифрования,.такие, как DES для США или ГОСТ 28147-89 для

370