132 Глава 5. Классификация радиоканалов утечки информации

Таким образом, в векторной форме полезный и мешающий сигналы можно записать

ввиде:

•для модели детерминированных сигнала и помехи

Usi(X, t) (=) Re[Si], Uv(X, t) (=) Re[V];

•для модели квазидетерминированных сигнала и помехи

Usi(X, t, βs) (=) Re[βs Si], Uv(X, t, βv) (=) Re[βv V];

•для модели случайных сигнала и помехи, а также групповой помехи

Usi(X, t, βs) (=)(h)ΣRe[βs(k) Sih],

Uv(X, t, βv) (=)(h)ΣRe[βv(k) Vh],

где (h) — совокупность hm элементарных сигналов; (=) — знак эквивалентности, что в данном случае соответствует равенству с точностью до постоянного множителя ½.

Обнаружение сигналов в условиях воздействия непреднамеренных помех

Обнаружение сигналов в многовариантной классификации сводится к выбору одного из двух возможных на каждом конкретном этапе вариантов. При этом после обработки входного сигнала на входе принимается одно из двух возможных решений: полезный сигнал на входе присутствует (верна гипотеза H1) или полезный сигнал на входе приемника отсутствует (верна гипотеза H0).

В данном случае, как и во всех последующих случаях решения общей задачи обнаружения, будем пользоваться упрощенным решающим правилом, которое заключается в том, что при равновероятных сообщениях (pi = const), равновеликих по энергии сигналах (STi , S*i = const), отсутствие корреляции между полезными сигналами и помехой (VT, S*i = 0) и простой функции потерь оптимальное решающее правило сводится к выбору наибольшего выходного сигнала приемника:

(γi : Hi) Zi = max Zk

0 ≤ k ≤ m

Здесь S* — комплексно-сопряженный вектор-столбец по отношению к S; T — знак трансформации вектора-столбца в вектор-строку.

Решение задачи обнаружения предусматривает получение выходных сигналов Z0 (для гипотезы H0) и Z1 (для гипотезы H1), а затем выбор большего из них. При этом в структуре оптимального классификатора роль величины, с которой сравнивается выходной сигнал канала обработки Z1, играет порог обнаружения, а сама рассматриваемая процедура сводится к классической процедуре обнаружения принятого сигнала. Особенностями здесь будут наличие и влияние непреднамеренных помех. Естественно, результаты этого воздействия будут зависеть от вида (моделей) помехи и сигнала, их характеристик.

134 Глава 5. Классификация радиоканалов утечки информации

•получение модуля комплексного сигнала Yi/j, что соответствует детектированию этого сигнала;

•взвешенное суммирование полученных модулей или квадратов модулей, образующее выходной сигнал приемника;

•сравнение выходного сигнала приемника с порогом.

Решение об обнаружении полезного сигнала принимается в случае превышения порога выходным сигналом.

Согласно принятому решающему правилу вероятностные характеристики качества обнаружения принимают следующие значения:

∞

pоб = p11 = ⌠⌡ω(Z1/1) dZ1/1 ,

Zn

∞

pлт = p10 = ⌠⌡ω(Z1/1) dZ1/0 ,

Zn

где ω(Z1/1), ω(Z1/0) — плотность вероятности выходного сигнала приемника при условии, что на входе приемника присутствует или отсутствует полезный сигнал; pоб = p11 — вероятностьобнаружения; pлт = p10 — вероятность ложнойтревоги.

Проанализируем на основании уже проведенных рассуждений качество обнаружения сигнала при детерминированной помехе. Пусть на вход приемника поступают сигнал βs S, детерминированная помеха V и имеются собственные шумы n приемника. Согласно структуре оптимального приемника преддетекторный сигнал имеет вид

Из этого выражения видно, что при оптимальном приеме детерминированная помеха не влияет на преддетекторный сигнал.

n

2N0 , при j = 0,

Yi/j = n + βsS

2N0 , при j = 1.

Оценка параметров сигналов в условиях воздействия непреднамеренных помех

Качество оценки многомерного параметра λ = (λ1, λ2, ..., λn) сигнала характеризуется матрицей начальных вторых моментов ошибок измерения

Глава 6

Классификация акустических каналов утечки информации

Прежде чем переходить к рассмотрению собственно акустических каналов утечки информации, сформулируем основные определения акустики, на которых базируются сведения, приведенные в данной главе.

Звуком называются механические колебание частиц упругой среды (воздуха, воды, металла и т.д.), субъективно воспринимаемые органом слуха. Звуковые ощущения вызываются колебаниями среды, происходящими в диапазоне частот от 16 до 20000 Гц.

Звуковое давление — это переменное давление в среде, обусловленное распространением в ней звуковых волн. Величина звукового давления Р оценивается силой дейст-

вия звуковой волны на единицу площади и выражается в ньютонах на квадратный метр

(1 Н/м2= 10 бар).

Уровень звукового давления отношение величины звукового давления Р к нулевому уровню, за который принято звуковое давление Р0 = 2 10–5 Н/м2

P N = 20 lg Р0

Сила (интенсивность) звука — количество звуковой энергии, проходящей за единицу времени через единицу площади; измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт/м2). Следует отметить, что звуковое давление и сила звука связаны между собой квадратичной зависимостью, т.е. увеличение звукового давления в 2 раза приводит к увеличению силы звука в 4 раза.

Уровень силы звука — отношение силы данного звука I к нулевому (стандартному) уровню, за который принята сила звука I0 = 10–12 Вт/м2, выраженное в децибелах (дБ)

I N = 10 lg I0

Уровни звукового давления и силы звука, выраженные в децибелах, совпадают по величине.

Порог слышимости — наиболее тихий звук, который еще способен слышать человек на частоте 1000 Гц, что соответствует звуковому давлению 2 10-5 Н/м2.

Громкость звука — интенсивность звукового ощущения, вызванная данным звуком у человека с нормальным слухом. Громкость зависит от силы звука и его частоты, измеряется пропорционально логарифму силы звука и выражается количеством децибел, на

Основные определения акустики 139

которое данный звук превышает по интенсивности звук, принятый за порог слышимости. Единица измерения громкости — фон.

Динамический диапазон — диапазон громкостей звука или разность уровней звукового давления самого громкого и самого тихого звуков, выраженная в децибелах.

Диапазон основных звуковых частот речи лежит в пределах от 70 до 1500 Гц. Однако с учетом обертонов речевой диапазон звучания расширяется до 5000–8000 Гц (рис. 6.1). У русской речи максимум динамического диапазона находится в области частот 300–400

Гц (рис. 6.2).

делить высоту звука (частоту звуковых колебаний) на слух, зависит от остроты, музыкальности и тренированности слуха. Помимо этого, чувствительность человеческого уха к различным по частоте звуковым колебаниям неодинакова. Большинство людей лучше всего различают звуки в диапазоне частот от 1000 до 3000 Гц.

Восприятие звука человеком субъективно. Так, люди обладают способностью воспринимать звуковые колебания в очень широких диапазонах частоты и интенсивности. Однако, степень точности, с которой каждый человек может определить высоту звука (частоту звуковых колебаний) на слух, зависит от остроты, музыкальности и тренированности слуха. Помимо этого, чувствительность человеческого уха к различным по частоте звуковым колебаниям неодинакова. Большинство людей лучше всего различают звуки в диапазоне частот от 1000 до 3000 Гц.

Такая характеристика воспринимаемого человеком звука, как громкость, является субъективной оценкой силы звука. Однако громкость зависит не только от интенсивно-

140 Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации

сти звука (звукового давления), но еще и от частоты. Субъективность восприятия громкости в зависимости от силы звука подчиняется основному психофизиологическому закону, который устанавливает, что громкость звука растет не пропорционально интенсивности звука, а пропорционально логарифму интенсивности звука.

Источником образования акустического канала утечки информации являются вибрирующие, колеблющиеся тела и механизмы, такие как голосовые связки человека, движущиеся элементы машин, телефонные аппараты, звукоусилительные системы и т.д. Классификация акустических каналов утечки информации представлена на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Классификация акустических каналов

Распространение звука в пространстве осуществляется звуковыми волнами. Упругими, или механическими, волнами называются механические возмущения (деформации), распространяющиеся в упругой среде. Тела, которые, воздействуя на среду, вызывают эти возмущения, называются источниками волн. Распространение упругих волн в среде не связано с переносом вещества. В неограниченной среде оно состоит в вовлечении в вынужденные колебания все более и более удаленных от источника волн частей среды.

Упругая волна является продольной и связана с объемной деформацией упругой среды, вследствие чего может распространяться в любой среде — твердой, жидкой и газообразной.

Когда в воздухе распространяется акустическая волна, его частицы образуют упругую волну и приобретают колебательное движение, распространяясь во все стороны, если на их пути нет препятствий. В условиях помещений или иных ограниченных пространств на пути звуковых волн возникает множество препятствий, на которые волны оказывают переменное давление (двери, окна, стены, потолки, полы и т.п.), приводя их в колебательный режим. Это воздействие звуковых волн и является причиной образования акустического канала утечки информации.

Акустические каналы утечки информации образуются за счет (рис. 6.4):

142 Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации

Рис. 6.5. Схема канала утечки речевой информации

Среды распространения речевой информации по способу переноса звуковых волн делятся на:

•среды с воздушным переносом;

•среды с материальным переносом (монолит);

•среды с мембранным переносом (колебания стекол).

Среда распространения определяет звукоизоляцию, которая характеризуется коэф-

фициентом звукопроницаемости:

τРпрошедшей

θ= Рпадающей ;

для диффузного поля

90°

τ = ⌠⌡τ0 sin 2θ dθ

0

Диффузное поле — это результат наложения множества плоских волн со случайными направлениями фаз амплитуд (однородных, пространственных) от различных источников.

Количество источников для создания диффузного поля

Акустическая классификация помещений осуществляется на основании высоты h, ширины b и длины l и имеет три группы.

1.Соразмерные l/h ≤ 5.

2.Плоские l/h ≥ 5 и b/h > 4.

3.Длинные l/h > 5 и b/h < 4.

Необходимо также учитывать изоляцию ограждения, которая равна