Методы и средства защиты информации
.pdf
Заходовыеметоды 151
Перехват акустической информации
спомощью радиопередающих средств
Кним относится широкая номенклатура радиозакладок ( радиомикрофонов, “жучков”), назначением которых является передача по радиоканалу акустической информации, получаемой на объекте.
Применение радиопередающих средств предполагает обязательное наличие приемника, с помощью которого осуществляется прием информации от радиозакладки. Приемники используются разные — от бытовых (диапазон 88–108 МГц) до специальных. Иногда применяются так называемые автоматические станции. Они предназначены для автоматической записи информации в случае ее появления на объекте.
Перехват акустической информации с помощью ИК передатчиков
Передача информации может осуществляется по ИК каналу. Акустические закладки данного типа характеризуются крайней сложностью их обнаружения. Срок работы этих изделий — несколько суток, но следует иметь в виду, что прослушать их передачу можно лишь на спецприемнике и только в прямом визуальном контакте, т.е. непосредственно видя эту закладку. Поэтому размещаются они у окон, вентиляционных отверстий и т.п., что облегчает задачу их поиска. Основное достоинство этих закладок — скрытность их работы.
Закладки, использующие в качестве канала передачи акустической информации сеть 220 В и телефонные линии
Сходство этих закладок в том, что они используют в своей работе принцип низкочастотного уплотнения канала передачи информации. Поскольку в “чистых” линиях (220 В) и телефонных линиях присутствуют только сигналы на частотах 50 Гц и 300–3500 Гц соответственно, то передатчики таких закладок, транслируя свою информацию на частотах 100–250 кГц, не мешают работе этих сетей. Подключив к этим линиям спецприемники, можно снимать передаваемую с закладки информацию на дальность до 500 м.
Диктофоны
Диктофоны — устройства, записывающие голосовую информацию на магнитный носитель (ленту, проволоку, внутреннюю микросхему памяти). Время записи различных диктофонов колеблется в пределах от 15 мин до 8 ч.
Современные цифровые диктофоны записывают информации во внутреннюю память, позволяющую производить запись разговора длительностью до нескольких часов. Эти диктофоны практически бесшумны (т.к. нет ни кассеты, ни механического лентопротяжного механизма, производящих основной шум), имеют возможность сброса записанной информации в память компьютера для ее дальнейшей обработки ( повышения разборчивости речи, выделения полезных фоновых сигналов и т.д.).
152 Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации
Проводные микрофоны
Проводные микрофоны устанавливаются в интересующем помещении и соединяются проводной линией с приемным устройством. Микрофоны устанавливаются либо скрытно (немаскированые), либо маскируются под предметы обихода, офисной техники и т.д. Такие системы обеспечивают передачу аудиосигнала на дальность до 20 м. При использовании активных микрофонов — до 150 м. Несколько микрофонов могут заводиться на общее коммутирующее устройство, позволяющее одновременно контролировать несколько помещений и осуществляющее запись перехваченныхразговоровна диктофон.
“Телефонное ухо”
Данное устройство обычно скрытно монтируется либо в телефоне, либо в телефонной розетке. Работает оно следующим образом. Человек, который хочет воспользоваться данным устройством (оператор), производит телефонный звонок по номеру, на котором оно “висит”. “Телефонное ухо” (“ТУ”) “проглатывает” первые два звонка, т.е. в контролируемом помещении телефонные звонки не раздаются. Оператор кладет трубку и опять набирает этот номер. В трубке будет звучать сигнал “занято”, оператор ждет 30-60 с (временной пароль) и после прекращения сигнала “занято” набирает бипером (генератором DTMFпосылок) заданную кодовую комбинацию (цифровой пароль). После этого включается микрофон “ТУ” и оператор слышит все, что происходит в контролируемом помещении практически из любой точки мира, где есть телефонный аппарат. Разрыв связи произойдет, если оператор положит трубку или если кто-то поднимет телефонную трубку в контролируемом помещении. Для всех остальных абонентов, желающих дозвониться по этому номеру, будет слышен сигнал “занято”. Данный алгоритм работы является типовым, но может отличаться в деталях реализации, в зависимости от требований.
Беззаходовые методы
Аппаратура, использующая микрофонный эффект телефонных аппаратов
Прослушивание помещений через телефон осуществляется за счет использования “ микрофонного эффекта”. Недостаток метода состоит в том, что “ микрофонным эффектом” обладают старые модели телефонных аппаратов, которые сейчас применяются редко.
Аппаратура ВЧ навязывания
ВЧ колебания проходят через микрофон или детали телефона, обладающие “микрофонным эффектом” и модулируются в акустический сигнал из помещения, где установлен телефонный аппарат. Промодулированый сигнал демодулирует-
Беззаходовыеметоды 153
ся амплитудным детектором и после усиления подается на регистрирующее устройство.
Как микрофон может работать и здание. Направленное на него излучение соответствующей частоты модулируется (изменяется) специальными конструктивными элементами, которые способны улавливать звуковые колебания, возникающие при разговоре. Таким образом, отраженное от здания излучение в измененном виде несет с собой информацию о том, что было произнесено внутри.
Какие физические процессы, явления, свойства материалов могли бы способствовать реализации такого способа съема речевой информации?
Рассмотрим пример резонанса обычной телефонной трубки. Так как микрофон имеет значительно меньше сопротивление по сравнению с телефонным капсюлем, то (для простоты излагаемого материала) представим эквивалентную схему в виде короткозамкнутой линии с проводами длиной L и суммирующей паразитной емкостью С (рис. 6.6).
Условие резонанса может быть представлено как равенство нулю суммы сопротивлений емкости С и входного сопротивления лини. Основной резонанс имеет место при частоте ω0. Зная длину провода между микрофоном и телефоном в телефонной трубке, можно легко рассчитать ее резонансную частоту.
Из графиков, представленных на рис. 6.7, видно, что ток на микрофоне максимален тогда, когда напряжение стремится к нулю. Ток протекает через микрофон и модулируется по закону низкой частоты, а поскольку линия в трубке далеко не идеальна, то основная часть энергии из линии преобразуется в электромагнитные колебания и излучается в эфир.
Разберемся с процессом возбуждения колебаний в резонансной системе (все той же телефонной трубке) на частоте ω0. Явление возбуждения происходит при облучении этой резонансной системы на частоте ω0 внешним источником высокочастотного сигнала.
Рис. 6.6. Эквивалентная схема |
Рис. 6.7. Взаимная зависимость тока и |
телефонной трубки |
напряжения на микрофоне |
Исходя из правила наведенных ЭДС, можно сделать вывод о том, что наибольшая мощность наведенного сигнала достигается в случае параллельного
154 Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации
расположения телефонной трубки и передающей антенны. При расположении их под углом относительно друг друга ЭДС уменьшается.
Как уже было показано ранее, наведенный сигнал моделируется по амплитуде и излучается в эфир на той же резонансной частоте, но поскольку этот сигнал значительно слабее облучающего ВЧ сигнала на резонансной частоте, то и коэффициент модуляции по отношению к частоте модуляции становится очень
малым. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для нормального приема необходимо “обре- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зать” несущую так, чтобы коэффициент модуля- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ции стал около 30%. При мощности генератора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на частоте 370 МГц равной 40 мкВт удалось до- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
биться уверенного приема на дальности около |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 м. Оказалось, что на дальность приема |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
очень сильно влияет расстояние телефонного |
|
|
|
|
Рис. 6.8. Излучение |
||||||||||||||
аппарата от земли. Чем ближе он расположен к |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
модулированного сигнала |
|||||||||||||||||
земле, тем больше поглощение электромагнит- |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ного поля (рис. 6.8). В рассмотренном примере процесс модуляции происходит за счет изменения сопротивления микрофона телефонного аппарата.
При облучении проводов, линий связи и т.п., несущих аналоговую или цифровую информацию при ω0 = /4, модуляция облучающего ВЧ сигнала происходит легче, чем в случае с микрофоном телефонного аппарата.
Таким образом, съем речевой информации при облучении персонального компьютера или других цепей на большом удалении становится реальностью.
Рассмотрим цепь, несущую информацию в виде видеоимпульсов с широтной модуляцией (рис. 6.9).
Рис. 6.9. Видеоимпульсы с широтной модуляцией
Предположим, что найден участок цепи с резкими изгибами проводов, по которому проходит информация. Зная длину этого участка, можно определить и резонансную частоту ω0.
При резонансе данного участка цепи видеоимпульсы преобразуются в радиоимпульсы и могут переизлучаться на большие расстояния, причем коэффициент модуляции в данном случае значительно выше, чем в случае уже с известной телефонной трубкой.
Беззаходовыеметоды 155
Несколько другая схема применения обсуждаемого резонансного метода съема речевой информации с резонансных схем, в которых применяются картины в металлизированных или металлических рамках.
Металлическая окантовка рамы обычно имеет разрыв, а само полотно содержит в своем составе (в красках) соли различных металлов. Рамка, таким образом, — это один виток провода L, а картина с подложкой и оправой — емкость С. Причем при воздействии речи полотно колеблется, и С изменяется, т.е. играет роль мембраны. Получается LС-контур со своей резонансной частотой. Ам- плитудно-частотная характеристика уточнения Q показана на рис. 6.10.
Рис. 6.10. Амплитудно-частотная характеристика при использовании резонансной схемы
Если данную систему облучить не на частоте резонанса ωрез, а на склоне характеристики, то при изменении частоты ωрез (за счет изменения С под воздействием звуковых волн) при ω0 = const характеристика сдвигается в ту или иную сторону, и появится U, т.е. амплитудная модуляция.
Этот канал утечки речевой информации представляет опасность еще и с точки зрения сложности его обнаружения службой безопасности объекта. Поскольку уровни излучений очень малы, зафиксировать их без составления радиокарты практически нереально. Принять сигнал без специального приемного устройства также не представляется возможным. Все существующие системы защиты при данном методе съема неэффективны. Например, шунтирование микрофона емкостью только улучшает определение резонансной характеристики, т.к. в точке пучности тока напряжение равно нулю, и конденсатор не работает.
Стетоскопы
Стетоскопы — это устройства, преобразующие упругие механические колебания твердых физических сред в акустический сигнал. В современных стетоскопах в качестве такого преобразователя служит пьезодатчик. Данная аппаратура в основном применяется для прослушивания соседних помещений через стены, потолки, пол или через трубы центрального отопления. Профессиональная аппаратура этого класса компактна (помещается в кейсе средних размеров),
156 Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации
автономна, имеет возможность подстройки параметров под конкретную рабочую обстановку, осуществляет запись полученной информации на диктофон. Стетоскопические датчики часто дооборудуются радиопередатчиком, что позволяет прослушивать перехваченную информацию на сканирующий приемник, как от обычной радиозакладки.
Лазерные стетоскопы
Лазерные стетоскопы — это устройства, позволяющие считывать лазерным лучом вибрацию с предметов, промодулированых акустическим сигналом. Обычно акустическая информация снимается с оконных стекол. Современные лазерные стетоскопы хорошо работают на дальности до 300 м. Недостатками этой аппаратуры являются высокая стоимость (до 30 тыс. долларов), необходимость пространственного разноса источника и приемника лазерного излучения, сильная зависимость качества работы от внешних условий (метеоусловия, солнечные блики и т.д.).
Направленные акустические микрофоны (НАМ)
Данная техника предназначена для прослушивания акустической информации с определенного направления и с больших расстояний. В зависимости от конструкции НАМ, ширина главного луча диаграммы направленности находится в пределах 5–30°, величина коэффициента усиления 5–20. По типу используемых антенных систем НАМ бывают.
∙Зеркальные ( микрофон НАМ находится в фокусе параболической антенны). Расстояние 500 м и более, диаметр зеркала составляет до 1 м, диаграмма направленности — до 8°.
∙Микрофон-трубка (обычно маскируется под трость или зонт), при этом дальность действия до 300 м, а диаграмма направленности — до 18°. При повышении уровня шумов до 60 дБ дальность снижается до 100 м.
∙НАМ органного типа (большие мобильные или стационарные установки, в частности, применяемые в пограничных войсках для прослушивания акустических сигналов с сопредельной территории и др.), позволяет осуществлять прослушивание до 1000 м.
∙Плоские НАМ, использующие в качестве антенной системы фазированную антенную решетку ( ФАР), обычно маскируются под кейс, в крышку которого монтируется ФАР.
Акустическая разведка методом пассивного перехвата основана на перехвате акустической волны направленными микрофонами.
Акустические методы перехвата — облучение колеблющихся предметов в УФ и ИК диапазонах, оптическим лазерным стетоскопом. Используется также облучение радиолучом, но при этом устойчивый прием информации возможен на расстоянии 300–400 м. Ультразвуковой съем информации возможен во всех на-
Физическиепреобразователи 157
правлениях из-за широкой диаграммы направленности антенной системы и на расстоянии 300 м.
Контактные методы — это закладные устройства:
∙радиомикрофоны непрерывного действия;
∙радиомикрофоны с выключением питания;
∙радиомикрофоны с управлением по радио;
∙радиомикрофоны с дистанционным питанием;
∙стетоскопы.
Осуществляется съем речевой информации по следующим цепям:
∙звонковая цепь;
∙реле;
∙съем информации с измерительной головки вольтметров и амперметров;
∙система радиотрансляции;
∙система электрочасофикации;
∙система пожарной и охранной сигнализации.
Физические преобразователи
В любых технических средствах существуют те или иные физические преобразователи, выполняющие соответствующие им функции, которые основаны на определенном физическом принципе действия. Хорошее знание всех типов преобразователей позволяет решать задачу определения наличия возможных неконтролируемых проявлений физических полей, образующих каналы утечки информации.
Характеристики физических преобразователей
Преобразователем является прибор, который трансформирует изменение одной физической величины в изменения другой. В терминах электроники преобразователь обычно определяется как прибор, превращающий неэлектрическую величину в электрический сигнал или наоборот (рис. 6.11).
158 Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации
Рис. 6.11. Схема работы преобразователя
Каждый преобразователь действует по определенным физическим принципам и образует присущий этим принципам передающий канал — т.е. канал утечки информации.
Функции приборов и электронных устройств можно разделить на два основных вида — обработка электрических сигналов и преобразование какого-либо внешнего физического воздействия в электрические сигналы. Во втором случае основную роль выполняют датчики и преобразователи.
Многообразные эффекты внешнего мира не ограничиваются в своих проявлениях лишь электрическими сигналами. Многочисленны различные физические явления (звук, свет, давление и т.д.) — их можно насчитать не менее нескольких десятков. Для преобразования информации о физических явлениях в форму электрического сигнала в электронных системах используются чувствительные элементы — датчики. Датчики являются началом любой электронной системы, играя в ней роль источников электрического сигнала.
Существуют два вида датчиков:
∙специальноразработанныедля созданиянеобходимогоэлектрическогосигнала;
∙случайные, являющиесярезультатомнесовершенствасхемы или устройства.
По форме преобразования датчики могут быть разделены на преобразова-
тели сигнала и преобразователи энергии.
На преобразователь воздействуют определенные силы, что порождает определенную реакцию.
Любой преобразователь характеризуется определенными параметрами. Наиболее важными из них являются.
∙Чувствительность. Это отношение изменения величины выходного сигнала к изменению сигнала на его входе.
∙Разрешающая способность, характеризующая наибольшую точность, с которой осуществляется преобразование.
Физическиепреобразователи 159
∙Линейность. Характеризует равномерность изменения выходного сигнала в зависимости от изменения входного.
∙Инертность, или время отклика, которое равно времени установления выходного сигнала в ответ на изменение входного сигнала.
∙Полоса частот. Эта характеристика показывает, на каких частотах воздействия на входе еще воспринимаются преобразователем, создавая на выходе еще допустимый уровень сигнала.
По физической природе преобразователи делятся на многочисленные группы, среди которых следует отметить фотоэлектрические, термоэлектрические, пьезоэлектрические, электромагнитные и акустоэлектрические преобразователи, широко использующиеся в современных системах связи, управления и обработки информации (рис. 6.12).
Рис. 6.12. Группы первичных преобразователей
Виды акустоэлектрических преобразователей
Акустическая энергия, возникающая во время звучания речи, может вызвать механические колебания элементов электронной аппаратуры, что в свою очередь приводит к появлению электромагнитного излучения или его изменению при определенных обстоятельствах. Виды акустоэлектрических преобразователей представлены на рис. 6.13. Наиболее чувствительными к акустическим воздействиям элементами радиоэлектронной аппаратуры являются катушки индуктивности и конденсаторы переменной емкости.
Рис. 6.13. Виды акустоэлектрических преобразователей
Индуктивные преобразователи
Если в поле постоянного магнита поместить катушку индуктивности (рамку) и привести ее во вращение с помощью, например, воздушного потока (рис. 6.14), то на ее выходе появится ЭДС индукции.
160 Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации
Рис. 6.14. Вращение рамки в магнитном поле приводит к генерации ЭДС
Во время звучания человеческой речи возникает воздушный поток переменной плотности. Раз так, то можно ожидать, что под воздействием воздушного потока речи будет вращаться и катушка ( рамка), что вызовет пропорциональное изменение ЭДС индукции на ее концах. Так можно связать акустическое воздействие на проводник в магнитном поле с возникающей ЭДС индукции на его концах. Это типичный пример группы индукционных акустических преобразователей. Представителем этой группы является, например, электродинамический преобразователь.
Рассмотрим акустическое воздействие на катушку индуктивности с сердечником (рис. 6.15). Механизм и условия возникновения ЭДС индукции в такой катушке сводятся к следующему.
Рис. 6.15. Возникновение ЭДС на катушке индуктивности
∙Под акустическим давлением Р появляется вибрация корпуса и обмотки катушки.
∙Вибрация вызывает колебания проводов обмотки в магнитном поле, что и приводит к появлению ЭДС индукции на концах катушки. Эта ЭДС определяется по формуле:
|
d |
|
d |
é |
μс(t) |
ù |
E = |
|
(Nфс + Nфв) = |
|
B0 ëêSс(t)μ0(t)cosϕс(t) + S0(t) cosϕ0(t)ûú , |
||
dt |
dt |
|||||
где Nфс — магнитный поток, замыкающийсячерез сердечник; Nфв — магнитный поток, замыкающийсячерез обмотки по воздуху; B0 — вектор магнитной индукции; μс(t) — магнитная проницаемостьсердечника; μ0(t) — магнитная постоянная; ϕс(t) — угол между вектором B0 и осью сердечника; ϕ0(t) — угол между