37771

Методы защиты информации от утечки по опто виброакустическому каналу

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ для студента по выполнению лабораторной работы № 2 по учебной дисциплине Инженернотехническая защиты информации Тема: Методы защиты информации от утечки по опто виброакустическому каналу Занятие: Исследование активных методов защиты защищаемого помещения от утечки речевой информации за счет каналов утечки речевой информации на основе волоконнооптических коммуникаций. Обсуждено на заседании кафедры ФЗИ РГГУ ____ ________ 2007 года протокол № ____ Москва – 2007 Тема: Методы защиты защищаемого помещения ЗП от...

Русский

2013-09-25

534 KB

40 чел.

ХАЛЯПИН Д.Б.

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

для студента по выполнению лабораторной работы № 2

по учебной дисциплине "Инженерно-техническая защиты информации"

Тема: Методы защиты информации от утечки по опто виброакустическому  каналу

 

Занятие: Исследование активных  методов защиты защищаемого помещения от утечки речевой  информации  за счет каналов утечки речевой информации на основе волоконно-оптических коммуникаций.

Обсуждено на заседании кафедры ФЗИ РГГУ

"____" ________ 2007 года, протокол № ____

Москва – 2007

Тема: Методы защиты защищаемого помещения ( ЗП) от утечки информации по оптовиброакустическому  каналу

Занятие: Исследование активных  методов защиты защищаемого помещения от утечки речевой  информации, образуемой за счет каналов утечки речевой информации на основе волоконно-оптических коммуникаций.

 

I. Цели и учебные вопросы лабораторной работы:

Цели лабораторной работы:

Ознакомиться с возможностью перехвата конфиденциальной речевой информации из помещений по каналу утечки речевой информации на основе волоконно-оптических коммуникаций.

 

Изучить критерии защиты защищаемого помещения от утечки информации по по каналу утечки речевой информации на основе волоконно-оптических коммуникаций.

Ознакомиться с возможными типами помех для использования в активных способах защиты помещения от утечки информации по по каналу утечки речевой информации на основе волоконно-оптических коммуникаций.

4. Получить практические навыки:

- по работе с измерителем шума и вибраций типа ВШВ-003-М2 при определении параметров акустических и виброакустических сигналов;  

- по проведению анализа полученных результатов и разработке, на основе нормативных документов и справочных материалов, обоснованных предложений по защите речевой информации от утечки с использованием активных методов.

Учебные вопросы:

1. Исследование возможности утечки речевой информации из защищаемого помещения по по каналу утечки речевой информации на основе волоконно-оптических коммуникаций.

2. Изучить критерии защиты защищаемого помещения от утечки информации по по каналу утечки речевой информации на основе волоконно-оптических коммуникаций.

.

3. Определение методов защиты информации от утечки по каналу утечки речевой информации на основе волоконно-оптических коммуникаций.

Учебная группа (курс): студенты 4 курса ФЗИ РГГУ - 0,5 учебной группы (2-5 человек).

Время: 2 учебных часа

Место:  Лаборатория «Технические средства обеспечения безопасности»

Учебное и материальное обеспечение:

Литература:

- Халяпин Д.Б. «Защита информации. Вас подслушивают? Защищайтесь», М., Изд-во Школа охраны «Баярд», 2004г.

- Г. Б. Бузов, С.В. Калинин, А.В. Кондратьев « Защита от утечки информации по техническим каналам», М. Изд. Горячая линия-Телеком. 2005г.

-  И.С. Федоров, И.Н. Орехов, Э.В. Краснобородько Особенности утечки информации по акустическим и виброакустическим каналам. // Безопасность информационных технологий (МИФИ), №1, с. 73-76 (2004).

-А.В. Анищенко, А.А. Морозов, К.П. Пискунов, В.М. Фурсов Моделирование колебаний оконных стеклопакетов в задачах технической хзащиты речевой информации от средств лазерно-акустического подслушивания. // Информационно-измерительные и управляющие системы, т. 5, №9, с. 68-74 (2007).

-А.Г. Свинцов Оптические соединители в ВОСП // Вестник связи, №11, с.   (2002).

- Материалы лекции по теме.

Технические средства обучения:

активный громкоговоритель;

измеритель шума и вибраций ВШВ-003-М2;

Магнитофон с речевым тестом 1 шт;

ПК + LCD - проектор.

II. Краткие теоретические сведения

                         А).Структурные волны.

Одним из широко используемых способов несанкционированного получения акустической ( речевой) конфиденциальной информации из защищаемого помещения является съем информации с внешних сторон ( Рис.1.) несущих конструкций защищаемого помещения ( стены, пол, потолок,окна, инженерно-технические сооружения и т.п.).Такое получение информации возможно в случае несоответствия величин виброизоляции элементов несущей конструкции ЗП в октавной полосе требованиям нормативных документов Гостехкомиссии (ФСТЭК)России.

                                помехи                      помехи

                                   Строительные конструкции                           ТСР приема

источник кон-                                                                                                      конфиденци-

фиденциальной             среда                                                                               альной ин-

информации                                                     Вибрационные                            формации

                                                                         (структурные) волны

Рис.1. Технический канал утечки конфиденциальной речевой информации по виброакустическому каналу.

 

Под структурным (акустовибрационным )звуком понимают механические колебания в твердом теле с f= 16 Гц ÷ 20 кГц; механические колебания стен, перекрытий, трубопроводов и т.п. передаются на значительные расстояния, почти не затухая, и хорошо перехватываются приемными устройствами типа стетоскоп. Структурные (акустовибрационные) волны возникают из-за механического воздействия акустических волн на инженерные конструкции. В результате этого воздействия в конструкциях возникают напряжения и деформации, образующие структурные колебания; при этом возникают не только волны сжатия (продольные), но и поперечные их комбинации - изгибные, крутильные, волны Рэлея (поверхностные).

Вибрацию характеризуют  амплитудами смещения, скорости или ускорения колеблющегося объекта исследования. Применяются и логарифмические шкалы. При измерениях колебательной скорости используют уровни скорости:

Lv=20 lg (vrms/v0) [дБ],

где vrms – среднеквадратичное значение скорости колеблющегося объекта, v0=5*10-8 м/с (это значение соответствуют эффективному значению колебательной скорости в плоской волне в воздухе с эффективным значением звукового давления р0 = 2*10-5 Па, соответствующим порогу слышимости).

Уровень вибрационного ускорения определяется формулой

Lа=20 lgrms0) ,

где аrms – среднеквадратичное значение ускорения, а0=3,14*10-4 м/с2. Аналогичным образом определяется и уровень вибрационного смещения:

Lу=20 lgrms0) ,

где уrms – среднеквадратичное значение смещения, у0=8*10-12 м. Значения а0 и у0 соответствуют ускорению и смещению на частоте 1000 Гц при значении колебательной скорости v0=5*10-8 м/с.

Между уровнями Lv, Lа и Lу существуют соотношения Lу= Lv+60-20lgf, La= Lv -60+20lgf, где f – частота в Гц.

В некоторых случаях в качестве v0 используют значение v0=10-8 м/с, а в качестве а0 – ускорение свободного падения.

Степень проникновения акустической энергии информативного сигнала из воздушной среды в несущие конструкции зависит от отношений акустических сопротивлений этих сред:
, где
и  - плотность строительного материала несущей конструкции и воздуха;
и  - скорость звука в материале несущей конструкции и воздуха.

Примечание:

В воздухе при нормальных условиях (температура окружающей среды 20°С и атмосферное давление 760 мм pт.cт.) скорость звука составляет 331.46 м/с.

В твёрдых телах скорость звука составляет 2000—6000 м/с.

Это положение имеет практически важное следствие, которое получило в строительной акустике название "закон массы" - чем больше масса единицы площади конструкции, тем меньше вибрационные колебания, вызванные звуком, или, проще говоря, чем толще стена, тем выше звукоизоляция. 

Опасность виброакустического канала утечки речевой информации состоит в большой и непредсказуемой дальности распространения звуковых волн, преобразованных в структурные по элементам инженерных коммуникаций с возможностью перехвата их с помощью специальных технических средств. Экспериментальные исследования показали возможность перехвата речевой информации с высоким качеством в зданиях из железобетона через один-два этажа, по трубопроводам – через два-три этажа.

Так, например, под воздействием звукового сигнала с уровнем 70 dB кирпичная стена толщиной 0, 5 метра совершает вибрационные колебания с ускорением 3 х 10-5g. При использовании современных средств  измерения виброколебаний подобный сигнал может быть реально прослушан. Необходимо отметить, что два важных аспекта. Во-первых, степень проникновения акустической энергии из воздушной среды в твердое тело зависит от соотношения акустических сопротивлений этих сред:

                              N » p1C1/p2C2,                                        (3)

где:
p1 и p2 - плотность материала строительной конструкции и воздуха, соответственно;
C1 и C2 - скорость звука в материале строительной конструкции и в воздухе, соответственно.

Справка:

В воздухе при нормальных условиях (температура окружающей среды 20°С и атмосферное давление 760 мм pт.cт.) скорость звука составляет 331.46 м/с.

В твёрдых телах скорость звука составляет 2000—6000 м/с.

Это положение имеет практически важное следствие, которое получило в строительной акустике название "закон массы" - чем больше масса единицы площади конструкции, тем меньше вибрационные колебания, вызванные звуком, или, проще говоря, чем толще стена, тем выше звукоизоляция. 

Учитывая, что пространственная ориентация строительных и инженерно- технических конструкций здания является многомерной, соответственно различают утечку речевой информации:

в одномерной плоскости, например, по трубам отопления и вентиляционным коробам, в пределах этажа здания;

в двухмерной плоскости, например, по стеновым перекрытиям смежных помещения и этажей;

в трехмерном пространстве, например, по инженерным коммуникациям и строительным конструкциям, распределенных по всему  объему здания.

Опасность данного канала утечки речевой информации заключается в том, что, несмотря на затухание преобразованного сигнала и наличие внешних помех, подобное неконтролируемое распространение структурных колебаний по зданию создает реальные предпосылки к подслушиванию информации  техническими средствами из близлежащих помещений.

Для оценки акустической защищенности защищаемого помещения могут быть использованы:

метод оценки защищенности от утечки речевой конфиденциальной информации по величине коэффициентов звукоизоляции его ограждающих конструкций ЗП в октавной полосе;

метод оценки защищенности от утечки речевой конфиденциальной информации по величине словесной разборчивости-W.

    В этой лабораторной работе мы используем метод оценки защищенности от утечки речевой конфиденциальной информации по величине словесной разборчивости-W.

Так как важнейшая функция нашего органа слуха состоит в обеспечении общения с помощью речи, и получения при этом максимальной информативности, существует понятие «разборчивость речи».Применительно к случаю защиты информации должна обеспечиваться требуемая «разборчивость речи» для ведущих переговоры в ЗП и минимальная «разборчивость речи» для мест откуда может проводиться перехват этих переговоров.

Б).Основные характеристики речевого сигнала.

Основу речи составляют звуки, которые – распространяясь в упругих средах, например, воздухе, или  твердых материалах строительных и инженерно – технических конструкциях здания, переносят информацию, воспринимаемую органами слуха и техническими средствами приема акустических сигналов, на расстояния [1,2].

Звуки составляют основу речи, которая служит главным средством общения между людьми.

Частотный диапазон речи приведен в таблице 1.

                                                                         Таблица 1.

Номер полосы

Частотные границы полосы fн…..fв Гц

Среднегеометрическая частота полосы fi Гц

Весовой коэффициент полосы, ki

1

90…175

125

0,01

2

175…355

250

0.03

3

355…710

500

0.12

4

710…1400

1000

0.20

5

1400…2800

2000

0.30

6

2800…5600

4000

0.26

7

5600…11200

8000

0.07

Звуковые колебания характеризуются следующими параметрами:  звуковым давлением, интенсивностью звука, громкостью, мощностью звука.

Энергетической характеристикой звуковых колебаний является интенсивность звука, которая зависит от амплитуды звукового давления, а также от свойств среды распространения и формы волны.

Одной из характеристик  любой произвольной точки звукового поля является звуковое давление, вызываемое переменной составляющей звуковой волны.

Звуковое давление – это переменная часть давления, возникающего при прохождении звуковой волны в среде распространения.

Эта сила, воздействующая на единицу площади, измеряется в паскалях (Па). Звуковое давление в воздухе изменяется от 10-5Па вблизи порога слышимости до 103Па при самых громких звуках (шум реактивного самолета). При средней громкости разговора переменная составляющая  звукового давления равняется примерно 0,1Па.

Иногда для характеристики звука применяется  уровень звукового давления, выраженный в децибелах (дБ), как отношение величины данного звукового давления Р к пороговому значению звукового давления, равного

Р0 = 2 * 10-5 Па,

РдБ = 20 lg(PПа/P0), дБ                                                                              (1)

В таблице 2 приведены ориентировочные значения уровня громкости некоторых звуков    

Таблица 2.

Ориентировочные значения уровня громкости некоторых звуков

Звук

Уровень громкости, дБ

Тиканье часов

Шепот на расстоянии 1м

Тихий разговор

Речь средней громкости

Громкая речь

Крик

Шум самолетного мотора:

- на расстоянии 5м

- на расстоянии 3м

20

30

40

60

70

80

120

130

                                                                              

Речевой тракт человека представляет собой сложный акустический фильтр с рядом резонансных полостей, создаваемых артикуляционными органами речи, поэтому выходной сигнал, т.е. произносимая речь, имеет спектр с огибающей сложной волнообразной формы, показанной на рис.2.

Максимумы концентрации энергии в спектре звука речи называются формантами.

Рис.2. Формантное распределение энергии звукового сигнала

 

Объективные измерительные и расчетные оценки разборчивости речи проводятся с помощью вычисления разборчивости формант.  Доказано,    что восприятие человеком формант обладает свойством аддитивности, т.е. каждый участок речевого диапазона вносит свой вклад в общую разборчивость речи. Формантная разборчивость (А) равна:

где q - вклад i-ой полосы частот в разборчивость,

p - коэффициент восприятия форманта, который зависит от отношения сигнал/помеха в i-ой полосе (S/N),

k - число полос речевого диапазона.

Деление речевого диапазона   на 20 полос вносящих в разборчивость одинаковые вклады  на практике   неудобно, т.к. получающиеся частотные полосы нестандартны. В акустических измерениях используют октавные и третьоктавные частотные полосы. Для октавного анализа вклады частот русской речи равны следующим значениям приведенным в  таблице 1. ,

Формантную разборчивость для русской речи в этом случае можно определить из  следующего соотношения:

Аф=0,05[1,34W1+2,5W2+4,24W3+5,88W4+5W5+1,04W6].

Где:

W1---W6-КОЭФФИЦИЕНТЫ РАЗБОРЧИВОСТИ НА СРЕДНИХ октавных частотах[Таблица 1.].

Суммарная разборчивость зависит от качественного приема каждой частотной полосы.

Минимальная формантная разборчивость Аф,при которой еще возможно понимание смысла речевого сообщения [[суммарная вероятность приема формант] равна 15%.Существует определенная связь между формантной,слоговой,словесной и фразовой разборчивостью.

Рис.3.а. Зависимость разборчивости слогов от разборчивости формант

Рисунок3.б. Зависимость разборчивости слогов от разборчивости

Разборчивость речи тесно связана с качественной характеристикой «понятность речи» (табл. 3.) .

При проведении данной лабораторной работы студенту необходимо научиться определять понятность и разборчивость речевого сигнала при преобразовании последнего из воздушного в структурный и определять на основе полученных результатов степень опасности утечки речевой информации из защищаемого помещения.

Возможная дальность распространения речевого сигнала связана с« мощностью«его источника-тихая речь,громкая речь,со средним уровнем,,усиленная техническими средствами.

В).Понятность и разборчивость речи как критерий защищенности.   

Понятность речи –основная характеристика, определяющая пригодность канала как для передачи так и для  перехвата речи. Непосредственное определение этой характеристики может быть осуществлено статистическим методом с привлечением диктора и определенного числа слушателей. Разработан также косвенный метод количественного определения понятности через ее разборчивость.

Разборчивость – это отношение числа правильно принятых элементов речи (слогов, слов, фраз) к общему числу переданных по каналу элементов (слогов, звуков, слов, фраз и т.п.).Так как в качестве элементов речи применяют звуки,слоги,слова и фразы соответственно различают звуковую, слоговую, словесную, фразовую, смысловую и формантную разборчивость. Между ними существует статистическая взаимосвязь (таблица 2. и рис.3.). Разборчивость измеряют при помощи специальной тренированной бригады слушателей путем проведения объективно – статистических экспертиз.

Зависимость между разборчивостью и понятностью речи, приведенная в таблице 3., справедлива при приеме самой разнообразной информации

                                                                             Таблица 3

Понятность

Разбочивость %

Аф

S

W

I

Предельно допустимая

15÷22

25÷40

75÷87

91÷96

Удовлетворительная

22÷31

40÷50

87÷93

96÷98

Хорошая

31÷50

50÷80

93÷98

98÷99

Отличная

> 50

> 80

>98

>99

По формантной разборчивости Аф определяют слоговую S, словесную W, фразовую разборчивость и понятность речи (Таблица 3. и рис. 3.а,б,).

Понятность речи является фонетической характеристикой разборчивости и определяется в процессе обычных телефонных переговоров для натренированных абонентов.

Градации понятности:

- отличная (о) – понятность полная, без переспросов;

- хорошая (х) – возникает необходимость в отдельных переспросах редко встречающихся слов или названий;

- удовлетворительная (у) – трудно разговаривать, необходимы переспросы;

- предельно допустимая (пд) – требуются многократные переспросы одного и того же материала с передачей отдельных слов по буквам при полном напряжении слуха;

Определить требования к величине W необходимой для выбранной степени защиты акустической информации возможно также из методов оценки качества,понимаемости,разборчивости и узнаваемости.

Так в соответствии с ГОСТ Р 50840–95 понимание передаваемой по каналам связи речи с большим напряжением внимания, переспросами и повторениями наблюдается при слоговой разборчивости 25–40%, в случае слоговой разборчивости менее 25% имеет место неразборчивость связного текста (срыв связи). Учитывая взаимосвязь словесной и слоговой разборчивости, можно рассчитать, что срыв связи будет наблюдаться при словесной разборчивости менее 71%.

Задача оценки канала утечки речевой информации как раз и сводится к измерению (например, методом артикуляции) или вычислению разборчивости речи и сравнению значения с требуемым

В качестве используемых элементов речи могут выступать слога и слова, определяющие соответственно слоговую и словесную разборчивость. При этом, понятность речи напрямую зависит от количественных критериев словесной разборчивости (W).

Экспериментальные работы показали, что:

- при словесной разборчивости менее 60-70% невозможно получение полного представления о содержании разговора;

- при словесной разборчивости менее 40-60% невозможно получение обобщенного представления о содержании разговора

- при словесной разборчивости менее 20-40% затруднено установление темы ведущегося разговора;

- при словесной разборчивости менее 10-20% теряется смысловая составляющая речевого сигнала.

В реальных условиях в месте приема измеренного звукового сигнала всегда присутствуют внешние шумы, ухудшающие качество принятого сигнала.

Таким образом, разборчивость речи можно определить как функцию двух переменных: измеренного полезного (L2сигн.) и шумового сигнала (Lшум).

W = f (L2сигн., Lшум)                                                                                   (3)

Исходя из изложенного выше, для создания условий, неблагоприятных для приема акустических сигналов в целях обеспечения конфиденциальности речевой информации (например, в выделенных помещениях), необходимо  применение организационно-технических, либо конструктивных решений, позволяющих уменьшить уровень принятого полезного звукового сигнала или увеличить уровень акустического шума.

Математически подобное требование можно выразить следующим образом:

(Рсигнала шума )    < (Рсигнала шума)пред.                                                                          ( 4)

Где: Рсигнала - мощность информативного речевого сигнала в месте возможного перехвата;  

Ршума - мощность маскирующего шумового сигнала  в месте возможного перехвата;  

(Рсигнала шума) пред. – предельно допустимое соотношение уровня акустического речевого сигнала к уровню маскирующего шумового сигнала , обеспечиваемое соответствующим ТСР.

Использование активных методов, являющихся предметом исследования в настоящей лабораторной работе, предполагает  создание в потенциально уязвимых инженерно - технических и строительных конструкциях защищаемого помещения шумовой маскирующей помехи.

Учитывая, условие  (4) должно выполнятся во всем частотном  спектре, с учетом формантного распределения речевого сигнала, для создания маскирующей помехи применяют максимально некоррелированные шумовые сигналы.

Г).Виды сигналов, используемых для защиты речевых сигналов.

В настоящее время, для акустической и виброакустической маскировки речевого сигнала применяют шумоподобные,  речеподобные и комбинированные помехи.

Примечание:

1 – “белый” шум;
2 – “розовый” шум;
3 – “коричневый” шум;
4 – шумовая “речеподобная” помеха

Рис.4. Зависимость словесной разборчивости  зависимости словесной разборчивости W от интегрального отношения сигнал/шум q в полосе частот 180…5600 Гц.

Наиболее широко используются;

-`белый` шум-шум с постоянной спектральной плотностью в речевом диапазоне частот ;

-`розовый``шум-шум со спадом спектральной плотности на 3 dB на октаву в сторону высоких частот ;

-``коричневый``шум со спадом 6 dB спектральной плотности на октаву в сторону высоких частот;

-шумовая `речеподобная` помеха-шум с огибающей амплитудного спектра,подобной речевому сигналу .

`Речеподобные`помехи формируются из наложения определенного количества речевых сигналов.

Характерным представителем помех, формируемых из речевых фрагментов, некоррелированных со скрываемым сигналом, является помеха типа «речевой хор». Такая помеха формируется путем смешения фрагментов речи нескольких человек (дикторов).

Возможности волоконно-оптических технологий.

Современные волоконно-оптические коммуникации вытеснили все виды кабельной связи из систем передачи информации на расстояния более 10 км – это внутригородские, региональные, межрегиональные линии связи. Возможно, кроме специальных систем, таких как связь по линиям электрической передачи энергии, трубопроводам и т.п. Постепенно оптическое волокно приходит в офис, дом, что связано с необходимостью обеспечить высокий трафик требуемой информации для каждого пользователя. Увеличение трафика передаваемой информации связано с необходимостью передачи речи, внедрением телевидения высокой четкости, расширением возможностей Интернет, интерактивности многих информационных услуг.

Приход к отдельному пользователю оптоволокна (проблема «оптоволокно в дом», «последней мили») создает принципиально новые угрозы конфиденциальности жизни человека, коммерческой деятельности компаний. В современной компании непрерывно растет объем трафика как внутри офиса, так и во внешних обменах данными, что связано с переходом на безбумажную документацию, внедрением информационных технологий во все области деятельности компании. Все это неизбежно приводит к замене традиционных медных на оптоволоконные линии связи при подключении отдельных офисных компьютеров.

Особую роль информационные технологии играют при ведении конфиденциальных переговоров внутри специальных защищенных от утечки информации комнат. Оптоволокно значительно увеличивает возможности таких переговоров, давая новые способы проведения конфиденциальных Интернет-конференций, а также, подключение к переговорам сотрудников офиса без приглашения в комнату переговоров, получение любых объемов информации в реальном времени и другие возможности, без которых невозможны полноценное ведение деловых переговоров. Сходные проблемы возникают при защите служебной информации в комнатах офиса компании. В любом случае, компьютер из комнаты переговоров, офиса должен быть соединен с окружающим миром и в ближайшее время эта связь перейдет с медных на оптоволоконные линии, при этом физические принципы формирования каналов утечек изменяться полностью. Настоящая работа посвящена исследованию утечки речевой информации из комнат переговоров, кабинетов руководителей компаний и их сотрудников по волоконно-оптическим коммуникациям.

Каналы утечки речевой информации на основе волоконно-оптических коммуникаций.

Применение оптического волокна для передачи данных во много раз увеличивает трафик информационной системы, при этом доля речевой информации в общем объеме падает до мизерных величин, но её значение нисколько не уменьшается. Один из методов создания канала утечки речевой информации состоит в маскировании её общим большим объемом передаваемых данных, когда она фактически может быть пропущена службой безопасности.

Другой способ состоит в модулировании самого оптического излучения в канале связи звуковым сигналом, при этом, если колебание интенсивности оптического сигнала остается в пределах заложенных изменений для данного оборудования, существует возможность пропустить этот канал утечки речевой информации. Более подробно обсудим последний вид канала утечки, который может быть связан с закладными устройствами или использованием особенностей волоконно-оптического коммуникационного оборудования.

Обычно локальная волоконно-оптическая информационная сеть работает на частотах не менее 100 Мб/сек. В этом случае заполнение волоконно-оптического канала связи при больших передачах информации для частот звукового диапазона (порядка 10 КГц) представляется в виде сплошного потока света с небольшими разрывами между пакетами данных. Чем выше трафик, тем непрерывным является поток света. В регистрирующей аппаратуре происходит разделение сигналов по битам в зависимости от способа модуляции. При амплитудной модуляции, наиболее часто используемой в локальных сетях, регистрируется разные уровни нулевого и единичного сигналов или направление перехода (рост и падение). Различие уровней значительное, малое изменение интенсивности света воспринимается регистрирующей аппаратурой как шумы. Наложение акустического сигнала на информационный оптический сигнал в оптическом волокне, при значениях меньших заложенных в аппаратуре как возможных отклонениях связанных с шумами, может быть не зафиксировано. В этом случае, информационный оптический сигнал будет переносить вместе с данными пользователей и дополнительную речевую информацию (рис.1.), не регистрируемую коммуникационным оборудованием сети.

Вывод дополнительной информации может быть осуществлено специальными методами или изменением параметров работы коммуникационного оборудования. В первом случае, требуется установка специального считывающего акустическую информацию устройства и создание отдельного канала передачи данных за пределы офиса. Во втором, необходимо перепрограммировать оборудование, а для передачи данных может быть использовано та же самая локальная информационная сеть с выходом на не защищенный участок, где информация накапливается и забирается нарушителем.

Основной вопрос состоит в регистрации речевой информации. Канал утечки речевой информации может быть представлен в следующем виде. В комнате переговоров, кабинете руководства компании, технических комнатах существуют компьютеры с волоконно-оптическим подключением к локальной информационной сети (рис.2.). Волоконно-оптический кабель проходит через потенциально опасные для утечки речевой информации помещения, соединяя компьютеры офиса в единую сеть. Волокно обладает высокой чувствительностью к механическим, акустическим воздействиям. Речь в помещении оказывает влияния на свойства волокна и модулирует проходящий по нему свет на частотах звукового сигнала.

Выделим наиболее опасные участки волоконно-оптической линии связи на возможность модуляции потока света речью. К ним относятся (Рис.2.):

механические контакты и соединения оптического волокна (Рис.3A);

свободные участи оптического волокна с элементами механической нагрузки для повышения эффективности модуляции (Рис.3B);

места крепления оптического волокна к элементам несущих конструкций здания (Рис.3C).

Современное пассивное волоконно-оптическое оборудование включает большой набор различного вида коннекторов, розеток, переходников, разветвителей, аттенюаторов, муфт, шнуров, патч-кордов, сборок и других элементов, которые обеспечивают удобную прокладку локальных волоконно-оптических сетей. Одним из важных элементов является механическое соединение оптических волокон без их сварки с высокой эффективностью. Вносимые потери составляют порядка 0.2 Дб в зависимости от типа коннектора и обеспечивающие более 1000 соединений. Конструкция коннектора (Рис.3A) включает втулку по размеру волокна, в которую вставляется волокна с обработанными концами. Механическое соприкосновение фиксируется различными типами креплений типа FC, ST, SC  и другое. В любом случае при воздействии звука на соединение происходят различного типа колебания, влияющие на прохождение света через соединение. Злоумышленник может увеличить глубину модуляции светового потока звуком, если внести в конструкцию соединение упругие элементы. Например, поместить между волокнами эластичную прокладку, сместить контакт по оси или поперек волокон, специальная обработка концов соединяемых волокон и другие действия, увеличивающие упругие свойства соединения.

Используемые для соединения оптические шнуры содержат от одного или двух волокон и более в сборках в зависимости от решаемых задач. Оптические волокна защищают от внешнего воздействий оболочка, которая значительно уменьшает влияние звука. Злоумышленник может повысить чувствительность волокна к звуковым колебаниям путем внесения под внешнюю оболочку специальных твердых включений, а также специальных зажимов кабеля и других приспособлений, обеспечивающих акустический контакт с окружающей средой оптического волокна (Рис.3B). Причем формирование акустического контакта может быть произведено в любом месте оптического шнура, размер области контакта может не превышать нескольких миллиметров. Обнаружение подобных изменений в кабеле затруднено, так может выглядеть как естественное состояние линии связи.

Еще одно место потенциально опасное для формирования канала утечки является любые фиксированные контакты оптического шнура с конструкцией здания (Рис.3C). Например, волокно, проходящее через отверстие в стене, крепление волокна для фиксации изгиба стены и другие особенности проводки кабеля. Особое внимание необходимо обратить на кабельные коробки для прокладки оптических шнуров, в них легко обеспечить скрытный акустический контакт с поверхностью короба, которая является мембраной с большой поверхностью, обеспечивающий хороший акустический контакт как с волокном, так и с окружающим воздухом.

Представленный анализ показывает высокую опасность формирования утечки речевой информации через оптическое волокно.

Экспериментальное моделирование канала утечки речевой информации на основе элементов волоконно-оптических коммуникаций.

Для проверки работоспособности описанных каналов утечки речевой информации был создан макет волоконно-оптической линии связи с основными опасными для защиты информации элементами (Рис.4). В качестве источника света использовался непрерывный гелий-неоновый лазер на длине волны 633 нм и несколько милливатт. Регистрация излучения осуществлялась фотодиодом включенном в вентильном режиме. Фотодиод без электрического питания подключался к селективному усилителю, осциллографу и динамикам. Видимое излучение лазера постоянной интенсивности заводилось в многомодовое оптоволокно, проходило специальные участки волокна чувствительные к акустическим колебаниям. Модулированное звуком излучение лазера достигало фотодиод и преобразовалось в электрические колебания, по которым определялось эффективность канала утечки. Звуковое воздействие регулируемой громкости создавалось акустической системой магнитофона с предварительно записанной речевой информацией.

Моделировались каналы утечки речевой информации с помощью участков оптоволокна с механическим контактом обработанных поверхностей (канал утечки типа A), свободное от защитной оболочки кабеля оптоволокно зажатое между твердыми поверхностями (канал утечки типа B и C). Как показывают экспериментальные исследования, все три типа каналов утечки позволяют проводить несанкционированный съем информации. Эффективность канала зависела от степени обработки оптоволокна, материалов и других параметров.

Рис.2. Структура канала утечки речевой информации через волоконно-оптические коммуникации. A, B, C – участки наиболее подверженные формированию акустического канала утечки.

III. Состав лабораторного комплекса и его описание

1.  В состав лабораторного стенда входят:

измерителем шума и вибраций, типа ВШВ- 003-М2;

магнитофон с записью речевого тест сигнала;

шумомер Center 320;

активный громкоговоритель;

комплект головных телефонов с регулятором уровня;

осциллограф.

2.При проведении лабораторной работы, лабораторный комплекс располагается в соответствии со схемой приведенной на рисунке 4.

Рис.5. Схема проведения инструментальных испытаний

Рис.3. Принципы формирования утечки речевой информации на отдельных участках волоконно-оптического канала связи.

A. Механические контакты и соединения;

B. Свободное оптическое волокно;

C. Участки крепления оптического волокна к стене.


IV. Порядок выполнения лабораторной работы

4.1. Подготовительные работы.

Перед выполнением лабораторной работы, каждый студент ОБЯЗАН, ознакомится с правилами нахождения в лаборатории и мерами безопасности при выполнении заданий лабораторного практикума, под роспись в журнале ознакомления с мерами безопасности. При невыполнении этого требования, студент не допускается до проведения лабораторной работы с отметкой в журнале посещаемости.

До начала измерений необходимо выполнить следующее:

Определить, совместно с  преподавателем, местоположение контрольных точек для  последующих измерений.

Используя материалы приложения 2 и 3 настоящего пособия, изучить техническое описание и инструкцию по работе с измерителем шума и вибраций (виброшумомером) типа ВШВ- 003-М2,  осциллографом.

Ответить на контрольные вопросы по знанию инструкции по работе с приборами и, после разрешения преподавателя, приступить к дальнейшей работе.  

4.2. Порядок проведения инструментальных измерений

Внимание:  В процессе проведения практической части лабораторной работы необходимо выполнять следующие общие требования:

Регуляторы уровня громкости головных телефонов должны быть установлены в положение, обеспечивающее комфортное индивидуальное прослушивание. При стараться, чтобы регулятор громкости головных телефонов находился в средней части хода потенциометра;

В целях исключения акустической завязки за счет акустовибрационного эффекта между громкоговорителями головных телефонов и стеновыми перекрытиями необходимо, что бы  головные телефоны были максимально плотно прижаты к голове;

Перед снятием наушников, или ослабления их прижима к голове необходимо индивидуальным регулятором уменьшить громкость до минимума.

Проведение инструментальных измерений выполняется в следующей последовательности:

а) Собрать лабораторную установку под руководством преподавателя. Включить электропитание измерительных приборов: измерителя шума и вибраций ВШВ-003-М2 (далее по тексту - ВШВ),  шумомера,  магнитофонов и громкоговорителей,  установленных в комнатах 31 и 32.

б) Установить переключатели и регуляторы оборудования лабораторного стенда в следующие положения:

- регуляторы громкости наушников - в положение минимальной громкости;

- переключатель «Род работы» ВШВ - в положение S(медленно);

- переключатель «ДЛТ 1» ВШВ - в максимальное положение (80 dB);

- переключатель «ДЛТ 2» ВШВ- в максимальное положение  (50 dB);

в)

г)  Повысить уровень шума, воспроизводимого системой иагнитофон с записанными шумами до величины превышающей уровень речевого сигнала на 5, 10 и 15 dB и провести измерение составляющих тестового сигнала по слышимости. Заполнить таблицу 5.  

Для чего:

д) Установить в магнитофон 2 кассету №2 с записью белого шума и включить магнитофон на воспроизведение. Увеличивая регулятором громкости магнитофона 2 уровень шумовой помехи (Lшума) выполнить условие Lсигн. - Lшума  = 0dB, контролируя значение по шкале ВШВ.

Внимание: речевой тест начинается с подачи  контрольного звукового сигнала.

 

ж) Прослушать преобразованный в стеновой панели шумовой акустический сигнал в течение 5 сек, установив при этом регулятором громкости головных телефонов оптимальную для слуха громкость.

Включить тестовый сигнал и провести измерение составляющих тестового сигнала по слышимости. Заполнить таблицу 4.

                                                                                          Таблица 4.  

Процентное соотношение понятых слов по отношению к общему количеству слов таблицы для разных аудиторов (%)

Разборчивость слов без помехи

70

+

+

-

-

+

+

+

+

+

-

+

+

-

-

+

-

+

+

+

+

+

-

+

-

-

+

+

-

+

+

+

+

+

-

+

+

-

+

+

+

-

-

+

+

+

+

-

+

+

+

86

+

+

-

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

+

+

+

-

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

+

+

+

-

+

-

+

+

+

+

+

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

72

+

+

+

+

+

-

+

-

+

+

-

+

+

+

-

+

+

+

-

-

-

+

+

+

+

-

+

+

+

-

+

+

-

+

+

+

-

+

+

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

ПРИМЕЧАНИЕ:каждая колонка заполняется по результатам разборчивости полученным каждым отдельным членом рабочей группы.

з) Включить режим воспроизведения тестового речевого сигнала с магнитофона 1. Прослушать речевой тест вместе с шумовым сигналом и принятые его значения занести в таблицу 5 отчета. Выключить магнитофон 1.

и) Последовательно повторить пункты е-з для условий:

Lсигн. - Lшума = -5dB,

Lсигн. - Lшума = -10dB,

Lсигн. - Lшума = -15dB.

Принятые значения последовательно занести в таблицы 6,7,8 отчета.

После увеличения уровня помехи на 5, 10 дБ и 20 заполняется следующие таблицы  словарной разборчивости:

                                                                               Таблица 5.

Процентное соотношение понятых слов по отношению к общему количеству слов таблицы для разных аудиторов (%)

Разборчивость слов на фоне помехи

38

-

-

-

+

+

-

-

-

+

-

-

+

-

-

+

-

-

+

+

-

-

-

+

-

-

-

+

-

+

-

+

-

-

+

-

+

-

+

-

+

+

-

-

+

-

-

+

+

-

-

46

-

+

-

+

+

-

-

+

+

-

+

-

-

-

-

+

+

-

+

-

-

+

-

-

+

+

+

-

-

+

-

-

-

-

+

+

-

+

-

-

+

-

-

-

+

-

-

+

+

+

48

-

+

-

+

-

+

-

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

-

+

-

-

+

+

-

+

-

+

+

-

+

-

-

-

-

+

+

+

-

+

-

-

+

-

+

-

+

+

-

+

и) Закончив измерения, сообщить об этом преподавателю и отключить магнитофоны и ВШВ.

4.3. Порядок выполнения  расчетов

а) Получить у преподавателя оригиналы тестовых таблиц и сравнить значения таблиц 4,5,6,7,8 отчета с ними. При совпадении значения в таблице отчета и оригинала, поставить в соответствующей позиции таблицы 4,5,6,7,8, знак «+», а при несовпадении – знак «-».

б) Последовательно подсчитать в таблицах в этих количество знаков«+» и занести значение (n) в строку «Количество правильно принятых словарных единиц».

в) Значение (N) 50 занести строку «Общее количество словарных единиц в тесте» .

Рассчитать величину словесной разборчивости (W) по формуле:

W= n/N *100,%, результаты занести в таблицу .

д) Построить график зависимости словесной разборчивости  W от интегрального отношения сигнал/шум для значений 0,5,10 и 15dB. е) Сделать выводы по лабораторной работе, заключающиеся в оценке эффективности активных методов защиты речевой информации от утечки по виброакустическому каналу.

V. Оформление отчета.

Отчет по выполненной лабораторной работе выполняется в отдельной тетради или на отдельных листах в рукописном или печатном вариантах и включает следующие разделы:

наименование лабораторной работы и ее учебные вопросы;

описание и схема лабораторной установки;

таблицы с измеряемыми и расчетными параметрами

выводы.

8.Контрольные вопросы

1.Что такое вибрационный ( структурный ) канал утечки информации?

2.Какие типы сигналов зашумления используются на практике?

3.Назовите критерии защищенности ЗП от утечки информации через вибрационный ( структурный ) канал.

                                          9.Литература:

1. - Г. Б. Бузов, С.В. Калинин, А.В. Кондратьев « Защита от утечки информации по техническим каналам», М. Изд. Горячая линия-Телеком. 2005г.

2.Д.Б.Халяпин Защита информации. НОУ ШО «Баярд» 2004 г.

                                        10.Приложение.

                                                                    Приложение 1.

Артикуляционная таблица

Равноправный

Возвышенный

Тонкий

Искать

Катастрофа

Запрос

Сено

Путь

Выразить

Такой

Идеалистический

Пробка

Старательно

Молодежь

Шесть

Комиссия

Рыть

Факел

Расширить

Наука

Возвеличить

Болт

Воинственно

Сквозь

Лишать

Содействовать

Воевать

Экранный

Налегке

Трактористка

Выразиться

Недавно

Терпеть

Картон

Никак

Мясистый

Платежный

Штука

Изобрести

Невольник

Издали

Подвергнуться

Паять

Рента

Телега

Шахта

Весь

Другой

Желоб

Пометка

Образец заполнения таблиц отчета.

 Прослушав типовые словарные испытательные таблицы без и при наличии помехи,  производится  оценка словарной разборчивости ( по коэффициенту словарной разборчивости-W) по акустическому каналу утечки информации и заполняется следующая таблица:

Процентное соотношение понятых слов по отношению к общему количеству слов таблицы для разных аудиторов (%)

Разборчивость слов на фоне помехи

 

VI. Порядок защиты полученных результатов лабораторной работы

Полностью оформленный отчет по выполненной лабораторной работе представляется преподавателю.

Студент должен быть готовым к ответу на вопросы преподавателя по всем этапам выполняемой работы.

Отчетность

После выполнения работы каждый студент должен составить протокол измерений и представить его на защиту.

Образец заполнения  отчета.

1.  Титульный лист.

Должен содержать название работы,, фамилию и инициалы исполнителя.

2. цель работы.

Кратко отражаются сведения о цели работы,

3. Описание исследуемого объекта.

Дается описание технических средств обработки информации, характеристики защищаемой информации, условия расположения и эксплуатации объекта.

4. Описание измерительной установки.

Приводятся схема измерительной установки, перечень измерительного оборудования, краткие характеристики используемого оборудования.

5. Результаты исследований.

Приводятся результаты измерений и расчетов в прилагаемой табличной форме. Даются необходимые пояснения.

6. Выводы.

Примерный план отчета по лабораторной работе.

Отчет о лабораторной работе №2

Студента(ки)                                                Группа

Тема:

Занятие №

1. Перечень технических средств:

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

2. Схема проведения инструментальных измерений

Рис.1. Схема проведения инструментальных измерений

3. Таблица инструментальных измерений величины W.

Таблица №

Процентное соотношение понятых слов по отношению к общему количеству слов таблицы для разных аудиторов (%)

Разборчивость слов без помехи

70

+

+

-

-

+

+

+

+

+

-

+

+

-

-

+

-

+

+

+

+

+

-

+

-

-

+

+

-

+

+

+

+

+

-

+

+

-

+

+

+

-

-

+

+

+

+

-

+

+

+

86

+

+

-

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

+

+

+

-

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

+

+

+

-

+

-

+

+

+

+

+

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

72

+

+

+

+

+

-

+

-

+

+

-

+

+

+

-

+

+

+

-

-

-

+

+

+

+

-

+

+

+

-

+

+

-

+

+

+

-

+

+

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

ПРИМЕЧАНИЕ:каждая колонка заполняется по результатам разборчивости полученным каждым отдельным членом рабочей группы.

4. После увеличения уровня помехи на 5, 10 дБ и 20 заполняется следующая таблица словарной разборчивости:

Процентное соотношение понятых слов по отношению к общему количеству слов таблицы для разных аудиторов (%)

Разборчивость слов на фоне помехи

38

-

-

-

+

+

-

-

-

+

-

-

+

-

-

+

-

-

+

+

-

-

-

+

-

-

-

+

-

+

-

+

-

-

+

-

+

-

+

-

+

+

-

-

+

-

-

+

+

-

-

46

-

+

-

+

+

-

-

+

+

-

+

-

-

-

-

+

+

-

+

-

-

+

-

-

+

+

+

-

-

+

-

-

-

-

+

+

-

+

-

-

+

-

-

-

+

-

-

+

+

+

48

-

+

-

+

-

+

-

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

-

+

-

-

+

+

-

+

-

+

+

-

+

-

-

-

-

+

+

+

-

+

-

-

+

-

+

-

+

+

-

+

Оформить результаты проведенных исследований и сделать выводы по словесной разборчивости  канала утечки речевой информации.

5. Построить график зависимости величины словесной разборчивости  W от интегрального отношения сигнал/шум

Рис.2. Зависимость словесной разборчивости  зависимости словесной разборчивости W от интегрального отношения сигнал/шум q

6. Общие выводы по лабораторной работе.

 

Работу выполнил:

                             (дата) (подпись)

PAGE  15

           100         200                   500                     1000                     2000                                 5000            f, Гц

Р, дБ           40

30         

20

10 

0

1

2

3

4

Форманты

W, %

-20      -15      -10        -5        0         5         q, dB

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2        

0,1        

0         


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50047. Визначення показника заломлення та концентрації водних розчинів за допомогою рефрактометра 316 KB
  Мета роботи Ознайомитися з будовою і принципом дії рефрактометра типу РПЛ–2 оволодіти методикою експериментального визначення показників заломлення та концентрацій водних розчинів цукру визначення граничних кутів які відповідають початку повного внутрішнього відбивання від межі розділу скло – досліджуваний розчин Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати закони геометричної...
50048. Пересування як вид стройових вправ 44 KB
  Основи термiнологiï: випади махи ногами тулубом руками. Випади. Випад – це рух або положення з виставленням i згинанням опорноï ноги. Випад лівою правою Положення коли опорна лiва права нога виставлена i зігнута вперед iнша нога стоїть позаду випрямлена в колiнi тулуб на однiй вертикалi з тазом Випад влiво вправо Положення коли опорна лiва права нога виставлена влiво впрао i зiгнута в колiнi тулуб вертикально Нахилений випад влiво вправо Положення коли виконується випад...
50050. Определение индуктивности соленоида и коэффициента взаимной индуктивности с помощью исследования вынужденных колебаний в RL – цепи 293 KB
  Определение индуктивности соленоида и коэффициента взаимной индуктивности с помощью исследования вынужденных колебаний в RL-цепи. Цепь состоит из генератора резистора обладающего активным электрическим сопротивлением цепи R и катушки индуктивности обладающей реактивным индуктивным сопротивлением 1 w = 2pn циклическая частота колебаний. Фаза колебаний напряжения на индуктивности опережает фазу колебаний напряжения...
50051. Изучение петли гистерезиса и измерение параметров ферромагнетика 168.5 KB
  Они способны сохранять намагниченность в отсутствие магнитного поля. Особенностью ферромагнетиков является сложная нелинейная зависимость между намагниченностью J и напряженностью магнитного поля H равносильно между вектором магнитной индукции В и напряженностью магнитного поля H. В действительности она является функцией напряженности поля Н и определяется как . Оно проявляется в том что при изменении намагничивающего поля Н магнитная индукция В в ферромагнетике отстает от внешнего магнитного поля Н.
50052. ЯВЛЕНИЕ САМОИНДУКЦИИ 99 KB
  Цель работы: ознакомиться с явлением самоиндукции; изучить зависимость постоянной времени электрической цепи состоящей из катушки индуктивности и омического сопротивления от величины сопротивления; определить величины индуктивности катушки и магнитной проницаемости сердечника соленоида. Найдём функциональную зависимость силы тока от времени. 12 Величину t=L R называют постоянной времени цепи которая равняется времени за которое при разрядке...
50053. Изучение команд меню Corel Draw10 117.5 KB
  Команда предназначена для загрузки в активный документ векторного растрового или текстового файла. Существует возможность загрузки нескольких десятков форматов и этот набор охватывает большинство наиболее распространенных графических и текстовых форматов. Позволяет сохранить информацию активного документа в различных форматах векторных растровых и текстовых. Текстовая информация может быть экспортирована либо вся либо из текущей страницы при включенном режиме Export this pge only Экспортировать лишь текущую страницу.
50054. Определение теплоемкости твердого тела 116 KB
  Цель работы: 1 измерение зависимости повышения температуры исследуемого образца в муфельной печи от времени; 2 вычисление по результатам измерений теплоемкости исследуемого образца. В любой момент времени количество тепла поступившее от электронагревателя идет на нагрев установки и на излучение в окружающую среду: [2] Величина Qпотерь пропорциональна разнице температур между печью и окружающим воздухом и может быть принята равной нулю в начальный момент времени. Прямое определение величин в уравнении [2] в начальный момент...