Защита информации

V - колебательная скорость

r - активное сопротивление (трение) мех Ом

т- масса провода (кг)

См - гибкость (м/ньютон)

Принцип электродинамической системы преобразования проявляет­ ся при акустическом воздействии на электродинамические головки гром­ коговорителей, электровторичных часов, трансформаторов, дросселей.

Изменить параметры, входящие в рассмотренные выше соотношения с целью уменьшения опасности возникновения акустопреобразовательного канала часто не представляется возможным, т.к. это может повлиять на рабочие параметры устройства (например, для уменьшения коэффици­ ента преобразования трансформатора его можно залить компаундом, а в головке громкоговорителя нельзя).

Электромагнитные преобразователи

Принцип преобразования состоит в индуцировании ЭДС сигнала в обмотке при изменении магнитного потока Eис=Pисη , где:

S' - площадь полюсного наконечника со стороны зазора,

S - площадь якоря,

V- магнитодвижущая сила постоянного магнита,

ω- число витков,

a - величина зазора

Примерами преобразователей электромагнитной системы являют­ ся электромагнитные капсюли, электрические звонки постоянного и переменного тока, электромагнитные реле.

Следует обратить внимание на то, что и в этом случае не пред­

381

шения коэффициента преобразования за счет заливки трансформатора, находящегося в экране, вязким компаундом.

Акусторезистивные преобразователи

Наиболее известным акусторезистивным преобразователем является угольный микрофон, конструкция которого представляет собой металли­ ческую коробку с угольным порошком. Сверху коробка закрыта тонкой пластиной - мембраной, сделанной из проводящего электрический ток ма­ териала. Пластинка изолирована от коробки и лежит прямо на порошке. Действие такого микрофона (преобразователя) основано на свойстве уголь­ ного порошка менять электрическое сопротивление в зависимости от дав­ ления. Звуковые волны речи заставляют мембрану колебаться и она силь­ нее или слабее сдавливает порошок, изменяя величину сопротивления столба порошка.

В стандартном угольном микрофоне это свойство используют для пре­ вращения звуковых колебаний в электрические, для чего к микрофону под­

ка (а последнее зависит от силы акустического сигнала) и таким образом акустические волны превращаются в электрические колебания.

Аналогичный резистивный эффект, связанный с изменением электри­ ческого сопротивления твердого проводника (полупроводника, металла), возникает в результате его деформации под механическим воздействием. Наиболее серьезно этот эффект проявляется в полупроводниках, где он свя­ зан с изменением энергетического спектра носителей заряда при деформа­ ции, с изменением ширины запрещенной зоны и энергией примесных уров­ ней, с изменением эффективных масс носителей заряда и т.п.

Вольтамперная характеристика полупроводниковых приборов часто определяется малой областью объема полупроводников и поэтому при кон­ центрации механических напряжений именно в этой области даже малое механическое усилие создает значительные изменения высоты потенциаль­ ного барьера для носителей, что приводит к изменению вольтамперной характеристики прибора. Существует целый ряд полупроводниковых элементов, которые служат датчиками механических напряжений и уско­ рений.

Таким образом, значительное количество элементов, окружающих нас различных устройств, используемых в практической деятельности, облада­ ет акустопреобразовательным эффектом и, следовательно, могут являться источником для создания канала утечки конфиденциальной акустической информации. Возможный перечень таких элементов приведен на рис.9.2.

383

тов звукового сигнала. Как правило, это связано с практическим предназ­ начением элемента и его расположением в схеме устройства. Если акустопреобразовательный элемент расположен, например, в схеме гетеродина или высокочастотного генератора, изменение его параметров под действием звукового сигнала может привести к изменению амплитуды, частоты или фазы гетеродина или генератора.

В этом случае канал утечки информации является радиоканалом, не ограниченным проводными системами, защита которого имеет свои осо­ бенности.

По проявлению в эфире акустопреобразовательные каналы можно разделить на:

-передаваемые по линиям связи, питания, управления;

-передаваемые радиосигналом.

К первым относятся возможные каналы утечки акустической инфор­

связи, некоторые извещатели в охранной сигнализации и т.п. Наиболее ха­ рактерные рассмотрены ниже.

Акустоэлектрические каналы утечки информации с передачей

информативного сигнала по линиям связи, питания, управления

К ним относятся возможные каналы утечки информации, создаваемые акустопреобразовательными элементами телефонной сети, сети вторичной часофикации, громкоговорящей или диспетчерской связи, некоторыми извещателями охранно-пожарной сигнализации и т.п.

384

Электромеханическая звонковая цепь телефонного аппарата

При положенной телефонной трубке (рис. 9.3а) к телефонной линии подключена звонковая цепь телефонного аппарата. Если телефонный ап­ парат имеет механическую звонковую цепь (9.3б), то в этом случае звуко­ вое поле, сопутствующее разговору около телефонного аппарата воздей­ ствует на ударник, приводя его в колебания (микроколебания) пропорци­ ональные давлению звуковой волны. Через систему якоря эти колебания

а- схема подключения б- конструкция звонка

1- якорь; 2- магнит; 3- электрическая обмотка; 4- металлические чашки; 5- ударник; 6- винт; 7- ось якоря

Рис. 9.3. Звонковая цепь телефонного аппарата как акустопреобразовательный элемент

Так возникает опасность утечки акустической информации из поме­ щения, где расположен подобный телефонный аппарат. Величина ЭДС опас­ ного сигнала может быть определена соотношением:

где: Pак - акустическое давление информативного сигнала, у - магнитодвижущая сила постоянного магнита,

S - площадь якоря,

μ0 - магнитная проницаемость сердечника, w - число витков в обмотке,

SM - площадь полюсного наконечника, d - величина зазора,

ZM - механическое сопротивление.

385

300-3500 Гц, который подключается к абонентской линии.

Громкоговоритель

Предназначенные для преобразования электрических сигналов в аку­ стические громкоговорители являются классическим примером принципа взаимности и являются одновременно достаточно хорошим акустоэлектрическим преобразователем.

Воздействие акустического сигнала на диффузор громкоговорителя приводит к преобразованию акустической энергии в механическую и изменению положения катушки в магнитном поле, что приводит к появле­ нию опасного электрического сигнала в катушке громкоговорителя и, соответственно, в сети.

Величина ЭДС опасного сигнала может быть определена из соотно­ шения

где: Рак - акустическое давление информативного сигнала,

В - магнитная индукция,

е- длина проводника катушки (движущегося в магнитном поле В), S - площадь поверхности диффузора динамика,

Zm - механическое сопротивление системы.

Достаточно большая площадь диффузора динамика обеспечивает по­

добным преобразователям достаточно высокую чувствительность к акус­ тическому воздействию (2-3 мВ/Па) и сравнительно равномерную амплитудно - частотную характеристику для речевого сигнала. Кроме того вели­ чина опасного сигнала в линии увеличивается в 3 - 4 раза за счет того, что громкоговорители включаются в сеть через понижающий трансформатор

(рис.9.4).

Рис. 9.4. Громкоговоритель как акустопреобразовательный элемент (а) и возможная схема защиты (б).

386

Электромагнитные и электродинамические измерительные приборы

Подобные приборы находят широкое применение в качестве лабора­ торных и щитовых амперметров и вольтметров.

тока в механическое перемещение стрелки на основе взаимодействия маг­ нитного поля катушки по обмоткам кото­ рой протекает ток, с ферромагнитным сер­ дечником или электромагнитом, образую­ щими обычно подвижную часть измери­ тельного механизма (рис.9.5а).

В соответствии с принципом взаимно­ сти воздействия на подвижную часть изме­

катушек трансформатора под действием зву­ ковой волны, либо изменением коэффициента трансформации пропорционально воздей­ ствию звукового сигнала на сердечник транс­ форматора (рис.9.5б).

При этом опасность появления опасного электрического сигнала зависит от положения трансформатора в электронной сети, в соответ­ ствующем блоке или схеме.

Вторичные электрочасы

Воздействие акустического сигнала на элементы вторичных часов - “шаговый двигатель - стрелки” - приводит к возникновению в сети вторич­ ных электрочасов информативного сигнала (рис.9.5в). Опасной особенно­ стью такой системы является то обстоятельство, что управление подобны­ ми часами проводится только в течение 3 сек. в минуту, и таким образом, в течение 57 сек. тракт обеспечивает “передачу” преобразованного инфор­ мативного сигнала без каких-либо помех. В зависимости от конструкции вторичных асов (корпус деревянный или металлический, акустическая защи-

387

щенность шагового механизма, крепление и т.п.) изменяется и коэффициент преобразования подобного акустоэлектрического преобразова­ теля. Уменьшение этого коэффициента за счет увеличения механического трения в системе шагового двигателя невозможно, так как потре­ буется больший ток в системе управления.

В качестве технических средств защиты могут быть использованы вентильные схемы, рассчитанные на токи и напряжение в сети уп­ равления вторичными электрочасами. Для за­ щиты от утечки акустического сигнала из по­ мещения, в котором установлены вторичные

часы, используется устройство “Гранит”.

Линии волоконной оптической связи

Микродеформации волокнисто-оптических кабелей и их элементов, вызванные воздействием акустического сигнала, могут послужить основой для создания канала утечки информации из помещения, в которых прохо­ дит ВОЛС.

Особенность образования такого канала состо­ ит в том, что акустическое поле может воздействовать на места сращивания волоконно-оптических кабелей, их креплений, места установки лазерных излучателей и т.п. При этом происходит модуляция информатив­ ным акустическим сигналом излучений, передаваемых по волоконно-оптической линии (рис. 9.5г).

Датчики охранно-пожарной сигнализации

388

Акустопреобразовательные элементы с передачей информативного сигнала радиоизлучением

Преобразование информативного акустического сигнала в радиосигнал.

Дальность передачи преобразованного акустического сигнала, если он преобразуется в радиосигнал, может достигать нескольких километров.

Такое преобразование возможно в тех случаях, когда акустический сигнал воздействует на акустопреобразовательные элементы схем, генери­ рующих ВЧ сигналы в различных диапазонах частот. К таким элементам можно отнести гетеродины приемных и телевизионных устройств, генера­

могут находиться в пределах от десятков кГц до сотен МГц. На частотах до 300-400 МГц в схемах наиболее часто используются элементы с сосредото­ ченными параметрами, на более высоких частотах - элементы с распреде­ ленными параметрами (Л.96). В первом случае колебательные контуры, оп­ ределяющие частоту гетеродина, выполняются в виде емкостей и индук­ тивностей, во втором - в виде отрезков передающей линии (резонаторов). Воздействие акустического сигнала на подобные системы имеет свои осо­ бенности.

Высокочастотные генераторы на распределенных элементах.

Использование в качестве контуров гетеродинов коаксиальных или волноводных перестраиваемых резонаторов также создает возможность образования акустоэлектрического канала утечки информации за счет воз­ действия акустического сигнала:

а) на стенки (особенно если это тонкостенные конструкции) резонато­ ра и элементы его крепления;

б) на элементы перестройки (поршень).

На рис. 9.6а показана конструкция гетеродина на клистроне, а на рис.9.6б частотные зависимости от положения поршня (для колебаний

3/4λ).

Из этих кривых видно, что перестройка в диапазоне 2500-10000 МГц

те и, следовательно, изменение положения поршня под действием акусти­ ческого давления на 0,01 мм соответствует изменению частоты сигнала ге­ теродина примерно на 420 кГц.

Как показали результаты практических измерений для конструкции

ния канала утечки информации достаточно более десятка километров.

389

Сосредоточенные акустопреобразовательные элементы контуров

Изменение величины емкости под действием акустического поля мо­ жет особенно серьезно сказаться в том слу­ чае, если такие емкостные элементы исполь­ зуются в таких электрических схемах как генераторы, гетеродины приемных и телеви­ зионных устройств.

На рис. 9.6в приведена простейшая схе­ ма автогенератора LC-типа на транзисторе. Это схема генератора с трансформаторной связью.

Частоту генерации такого генератора определяют значения индуктивности (Lk ) и емкости контура (Ск ), т.е.

Изменение величины емкости Ск (Ра к ) от акустического сигнала при­ ведет к соответствующему изменению частоты генератора, т.е.

т.е. излучение генератора приобретает частотную модуляцию опасным акустическим сигналом, которая может быть выделена приемником с де­ модулятором частотно модулированных сигналов.

Дальность излучения такого модулированного радиосигнала суще­ ственно больше дальности возможного перехвата акустического сигнала.

390