Основы ИБ

Вокруг симметричного вибратора существуют три зоны. В первой (ближней), для которой г<λ/2π, напряженность электрической компоненты поля убывает пропорциональ-

но 1/г3 (кубический закон убывания); во второй (дальней), для которой г>Зλ, эта величина уменьшается пропорционально 1/г (линейный закон убывания); в третьей (промежуточ-

ной), для которой λ/2π<г<Зλ, она убывает преимущественно пропорционально 1/г2 (квад-

ратный закон убывания). При этом расстояние от границ раздела зон до излучателя тем больше, чем больше λ, а следовательно, чем меньше частота f. Аналогично изменяется на-

пряженность магнитного поля из решения уравнений Максвелла для модели технического средства, представляющей собой короткозамкнутую рамку.

Поле рамки в ближней зоне - низкоомное, а поле вибратора - высокоомное (здесь оцениваются волновые сопротивления, т.е. отношения электрической и магнитной состав-

ляющих поля в ближней зоне по сравнению с этим параметром в дальней зоне, для кото-

рой, как показано на рис. 5.1, такое сопротивление Z = Z0 = 377 Ом).

В реальных условиях размещения СВТ на процесс распространения информатив-

ных полей (а значит и на степень их ослабления) оказывает влияние также неидеальность поверхности земли (наличие неровностей), наличие токопроводящих объектов (конструк-

ций) в зданиях, где расположены технические средства ВТ, сами эти здания, а также иные здания и сооружения, располагающиеся на пути распространения рассматриваемых ин-

формативных излучений (полей). Указанные неровности поверхности земли, токопрово-

дящие объекты, здания и т.п. вызывают дополнительные отражения и поглощения энергии информативных полей, не учитываемые в рассмотренных моделях. Кроме того, на законы убывания излучений от реальных источников оказывает некоторое влияние и отличие по-

следних от короткозамкнутой рамки и (или) несимметричного вибратора.

При работе технических средств вычислительной техники возникают электриче-

ские и магнитные излучения, причем их соотношение между собой, в общем виде, неиз-

вестно. Измерения электрического и магнитного поле (диполь, рамка) вблизи излучателя проводятся отдельно и отдельно рассчитываются зоны по Е и по Н и выбирается из них

Рис. 5.1 Зависимость волнового сопротивления от расстояния до излучателя

(штыревая антенна или диполь) необходимо учитывать потенциальный характер электрического поля, исключать возможную ошибку за счет конечного значения затуха-

ния асимметрии согласующего устройства симметричной антенны (диполя).

Электрические каналы утечки информации возникают за счет:

- наводок электромагнитных излучений СВТ на ВТСС и их соединительные линии,

выходящие за пределы контролируемой зоны. Уровень наведенного сигнала зависит от интенсивности излучения, расстояния до него, а также от длины транспортирующей цепи до границы КЗ в диапазоне частот 100Гц-100МГц;

- просачивания информационных сигналов в цепи электропитания и заземления. Эти сиг-

налы обусловлены как влиянием собственного электромагнитного поля СВТ на провода электропитания, так и за счет просачивания информационных сигналов через блок пита-

ния СВТ;

- неравномерности потребления тока в сети электропитания.

Наводки электромагнитных излучений СВТ возникают при излучении ин-

формационных сигналов элементами ТС, а также при наличии гальванических связей со средствами ВТ.

Пространство вокруг СВТ, в пределах которого на случайных антеннах наводится информационный сигнал выше допустимого (нормированного) уровня, называется зоной

1.

Случайные антенны могут быть сосредоточенными и распределенными. Сосредо-

точенные случайные антенны (ССА) представляют собой компактное техническое средст-

во, например телефонный аппарат, громкоговоритель трансляционной сети. К распреде-

ленным случайным антеннам (РСА) относятся случайные антенны с протяженными пара-

метрами: кабели, провода, металлические трубы и другие токопроводящие коммуникации.

Просачивание информационных сигналов в сети электропитания возможно при на-

личии реакции выпрямителя на работу устройств с информационными сигналами.

Просачивание информационных сигналов в цепи заземления объекта возможно при работе локальной вычислительной сети по кабелям при значительной их протяженности.

5.7 Акустические и виброакустические каналы утечки речевой информации Для начала рассмотрим основные понятия, определения и единицы измере-

ния в акустике. Звук – колебательное движение упругой среды, процесс распространения которого в той или иной среде называется звуковой волной. За один полный период коле-

бания Т, звуковая волна распространяется в среде на расстояние, равное длине волны .

Длина волны зависит от скорости распространения звука в среде (C).

Своздух–340 м/с; Свода –1490 м/с; Скирпич–2300 м/с; Сбетон–3700 м/с; Ссталь–5200 м/с.

λ = C*T (м) ; f = 1/T (Гц).

Величина изменения давления в звуковой волне, относительно среднего значения,

называется звуковым давлением P и измеряется в Паскалях (Па). Один Паскаль – это дав-

ление, создаваемое силой в 1 Ньютон, действующий на площадь 1 м2 .

В акустике принято использование относительных единиц измерения уровня зву-

кового давления – децибел.

LдБ = 20lg .

В качестве P0 выбрана величина P = P0 = 2*10-5 Па, что соответствует ми-

нимальному звуковому давлению, воспринимаемому человеческим слухом. При этом из-

менение звукового давления на 1 дБ является минимальной, различаемой человеческим слухом величинойизменения громкости.

Следует отметить, что в акустике, при частотном анализе сигналов, исполь-

зуют стандартизированные частотные полосы, шириной в 1 октаву, 1/3 октавы, 1/12 окта-

вы. Октава, это полоса частот, у которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней граничной частоты.

∆f = (fв - fн) = 1 окт., если fв = 2fн .

Центральные частоты стандартных октавных полос соответствуют следую-

щему ряду: 2, 4, 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000 (Гц).

Далее нам необходимо определить основные акустические параметры речевых сигналов. Основные звуки речи образуются следующим образом:

- гласные образуются при прохождении воздуха через голосовые связки. Акустиче-

ские колебания гласных звуков носят периодический, близкий к гармоническому, харак-

тер и могут изменяться в значительном частотном диапазоне;

- глухие согласные (сонорные, щелевые, взрывные) образуются за счет преодоле-

ния воздухом препятствий в носовой и ротовой полости и носят характер как отдельных акустических импульсов, так и шумовых сигналов со сплошным спектром различной конфигурации;

- звонкие согласные образуются также как глухие, но при участии голосовых свя-

зок.

Таким образом, речевой сигнал представляет собой сложный частотно и амплитуд-

но модулированный шумовой процесс, характеризующийся следующими основными ста-

тистическими параметрами: - частотный диапазон; - уровень речевых сигналов; - динами-

ческий диапазон.

Частотный диапазон речи лежит в пределах 70-7000 Гц. Энергия акустических ко-

лебаний в пределах указанного диапазона распределена неравномерно. На рис.5.2 (кривая

1) представлен вид среднестатистического спектра речи на русском языке. Следует отме-

тить, что порядка 95% энергии речевого сигнала лежит в диапазоне 175 -5600 Гц.

Рис.5.2 Среднестатистический спектр речи на русском языке.

Важно отметить, что информативная насыщенность отдельных участков спектра речи неравномерна. На рис. 5.2 (кривая 2) также представлен вклад отдельных участков спектра речи в суммарную разборчивость;

Уровни речевых сигналов. В различных условиях человек обменивается устной ин-

формацией с различным уровнем громкости, при этом создаются следующие уровни зву-

кового давления:

- выступление в аудитории

без средств звукоусиления 65 - 70 дБ.

Динамический диапазон. Уровень речи в процессе озвучивания одного сообщения

может меняться в значительных пределах. Разность между квазимаксимальными и квази-

минимальными уровнями для различных видов речи составляет:

- дикторская речь 25 - 35 дБ;

Рассмотрим распространение акустических сигналов в помещениях и строитель-

ных конструкциях.

При своем распространении, звуковая волна, доходя до какой-либо преграды (гра-

ницы двух сред) и взаимодействуя с ней, частично отражается от нее, а частично продол-

жает распространяться по преграде (рис.5.3). Количество акустической энергии, прошед-

шей из одной среды в другую, зависит от соотношения их акустических сопротивлений

(рс).

Рис. 5.3 Количество акустической энергии, прошедшей из одной среды в другую.

р1С1 = 41; р2С2 = 30; γ =.

В строительной акустике используются следующие основные понятия:

-коэффициент поглощения: α = ;

-коэффициент отражения: β = ;

-коэффициент звукопроницаемости: γ =

-звукоизоляция: Q =10lg

Таблица 5.3 Звукоизоляция основных строительных конструкций

Примеры уровней звукоизоляции основных строительных материалов приведены в таблице 5.3.

Рассмотрим более подробно каналы утечки речевой информации.

На рис.5.4 представлены основные варианты возможной утечки речевой информа-

ции

из объемов выделенных помещений. Все их можно объединить в две группы - это

акустические каналы (обозначены буквами (а,б,в)), т.е. такие каналы, по которым инфор-

мация может быть перехвачена с помощью микрофонов воздушной проводимости или прослушана непосредственно человеком, и виброакустические каналы (обозначены бук-

вами (г,д,е)), т.е. каналы, по которым информация может быть зафиксирована с помощь микрофонов твердой среды (виброметров, велосиметров, акселерометров).

Рис.5.4 Основные каналы утечки речевой информации

Акустические каналы.

а) Наибольшую опасность представляют технологические окна и каналы с большой площадью поперечного сечения, такие как короба коммуникаций и воздуховоды вентиля-

ции.

Эти объекты являются, по сути, акустическими волноводами и звуковые колебания могут распространяться по ним на значительные расстояния. Так, если поперечные размеры ко-

роба

сравнимы с длиной звуковых волн L&A, затухание, при распространении по нему звука,

составляет 3=0,01+1 дБ/м и зависит от размеров короба, материала стенок и пр.

б) Следующими по степени опасности являются звуководы с размерами значи-

тельно

меньше длины звуковых волн L « А. Таковыми являются отверстия электропроводки, ще-

ли и трещины в строительных конструкциях, неплотности дверных и оконных проемов.

Затухание звука в таких каналах весьма значительно 8=1+20 дБ/м, Оно определяется вязкостью воздуха и зависит от поперечных размеров отверстий, шероховатости поверхности и продольной конфигурации отверстия. Несмотря на заметную величину затухания, этого абсолютно недостаточно, для обеспечения защиты информации. Так, ес-

ли в стене, толщиной 0,5 м имеется трещина с площадью поперечного сечения 5 мм2 и длиной

0,75 м, звукоизоляция, в области выхода этой трещины на поверхность, будет составлять

18 дБ, в то время как при отсутствии трещины такая стена может обеспечить звукоизоля-

цию

только за счет тех, или иных воздушных каналов, но и за счет переизлучения колебаний ограждающими строительными конструкциями. Переизлучение звука за пределы выделенного помещения происходит за счет колебаний строительных конструкций,

вызванных падающими на них звуковыми волнами. Т.к. толщина подавляющего большинства строительных конструкций (стены, полы, потолки, двери, окна) значительно меньше их поперечных размеров, процессы, происходящие в них, хорошо описываются теорией колебания мембран и пластин.

Основные практические выводы отсюда следующие:

- акустическое сопротивление ограждающих строительных конструкций в направ-

лении, перпендикулярном их поверхности невелико;

- строительные конструкции имеют большое количество собственных мод колеба-

ний. Последнее явление в строительной акустике носит название «волнового совпадения».

Оно возникает, когда длина падающей звуковой волны совпадает с длиной изгибной вол-

ны в строительной конструкции и приводит к значительному снижению звукоизоляции.

Это проиллюстрировано на рис.5.5.

Рис. 5.5 Снижение звукоизоляции строительной конструкции.

Так как за счет многократных переотражений звуковой волны в помещении равно-

вероятны любые углы падений, возбуждаются все собственные моды колебаний строи-

тельных конструкций, что приводит к существенному снижению звукоизоляции.

Виброакустические каналы.

а) Как только что было показано, строительные конструкции совершают значи-

тельные колебания под воздействием акустических волн. Чтобы перехватить информа-

цию, переносимую этими колебаниями, не обязательно регистрировать акустические ко-

лебания, переизлученные этими конструкциями. Достаточно зафиксировать колебания собственно строительных конструкций. Так, например, под воздействием звука Рак=70дБ

кирпичная стена толщиной 0,5 м совершает вибрационные колебания с ускорением a&3*10~5q. При таких условиях современными средствами может быть прослушан даже шепот. При этом переизлученный акустический сигнал будет Рак^<10дБ, что практически исключает возможность съема информации. Таким образом, вибрационные колебания ог-

раждающих конструкций под воздействием звуковых волн образуют один из наиболее опасных виброакустических каналов утечки информации.

б) Современные строительные материалы и конструкции(монолитный железо-

бетон, сборные железобетонные конструкции, кирпичная кладка) обладают весьма низки-

ми показателями затухания механических колебаний в области звуковых частот. Это обеспечивает возможность распространения колебаний на значительные расстояния и создает возможность перехвата информации, регистрируя вибрации не только ограждаю-

щих конструкций выделенного помещения, но и регистрируя колебания значительно уда-

ленных (1-нЗ стыка) элементов здания. Так, например, существует реальная возможность перехвата информации по несущей стене, из выделенного помещения, расположенного

4