USER-MASTER.ORG

Емельянов С. Л. Средства контроля акустики: выбирай любое / С. Л. Емельянов, Н. Ф. Тардаскин, В. В. Носов, И. В. Громыко // Служба безопасности. - 2002. - №4(70). - С. 14-15.

Анализ существующих способов и средств негласного съема информации показывает, что более половины из них используют акустический канал утечки речевой информации. Это обуславливает актуальность грамотного выбора и применения средств контроля акустики помещений.

Значительное количество информации, в том числе конфиденциальной, прежде чем приобрести документальный характер обсуждается (циркулирует) в закрытых помещениях в виде акустических сигналов (АС). Эти сигналы представляют механические колебания частиц упругой среды, распространяющиеся от источника колебаний в окружающее пространство в виде волн различной длины [1].

Первичными источниками акустических колебаний являются механические колебательные системы, например, органы речи человека, а вторичными - преобразователи различного типа, в том числе электроакустические. Последние предназначены для преобразования акустических колебаний в электрические и обратно (пьезоэлементы, микрофоны, громкоговорители и т. д.).

Акустическая речевая информация обладает рядом специфических особенностей, обусловленных некоторыми чертами человеческой психики [2]:

  • высокий уровень конфиденциальности (устно делаются сообщения и распоряжения, которые не могут быть доверены никакому другому материальному носителю или техническому средству передачи информации;
  • оперативность (информация поступает потребителю практически одновременно с ее озвучиванием);
  • индивидуальность (по исследованию живой речи человека можно сделать заключение об его эмоциональном состоянии, личном отношении к сообщению, составить психологический портрет и т. д.).

Перехваченная речевая информация, особенно первичный сигнал (речь, не прошедшая никакой обработки) является, по существу, документом с личной подписью человека, озвучившего сообщение. Современные компьютерные методы обработки и анализа речевых сообщений позволяют с высокой вероятностью идентифицировать личность человека по его фонограмме [3].

Указанные обстоятельства обуславливают достаточно высокую потребность в качественных и недорогих средствах контроля акустики помещений (СКАП).

При выборе СКАП, прежде всего, необходимо учитывать количество и эффективность контролируемых акустических каналов утечки информации (АКУИ). В зависимости от физической природы возникновения информационных сигналов, среды распространения АС и способов их перехвата технические АКУИ можно разделить на пять видов (рис.1) [4].

Рис. 1.

Наиболее опасными из них являются воздушные АКУИ. Это обусловлено, с одной стороны, высоким качеством первичных речевых сигналов, с другой – сравнительной простотой и дешевизной используемых средств съема информации (портативные диктофоны, направленные и ненаправленные микрофоны, в том числе с передачей информации по радиоканалу, электросети, телефонной линии и т. д.). На втором месте по степени опасности стоят вибрационные АКУИ. Это обусловлено малыми потерями первичного речевого сигнала при распространении в упругих средах, а также наличием на рынке широкого арсенала качественных и недорогих виброакустических преобразователей. Поэтому многие из существующих СКАП специализированы под контроль именно этих видов АКУИ.

Использование других видов АКУИ требует, как правило, привлечения более дорогостоящего оборудования, специалистов и проведения большой предварительной работы (анализ общей электромагнитной обстановки на объекте, выявление состава, размещения и характеристик, применяемых ТСПИ, составление планов разводки линий связи, цепей электропитания и т. д.). Они могут представлять реальную опасность для организаций, обрабатывающих секретную информацию, для которых в соответствии с действующей нормативно- методической базой необходим комплексный анализ всех вышеупомянутых АКУИ.

Другим важным фактором при выборе СКАП является качество анализа АС. Голосовой аппарат человека создает звуковые колебания с частотами от 80 Гц до 12 кГц, а ухо человека может воспринимать звуковые колебания с частотой 16 Гц – 20 кГц, причем более 95 % смысловой информации размещается в более узком диапазоне от 200 Гц до 5 кГц. Акустические колебания выше и ниже этих частот несут информацию об эмоциях и личности говорящего ("устный почерк"), способствуют узнаваемости и несколько повышают разборчивость речи в условиях шумов.

Звуки речи неодинаково информативны. Так, гласные звуки содержат малую информацию о смысле речи, а глухие согласные наиболее информативны. Поэтому разборчивость речи снижается при действии шумов, в первую очередь, из-за маскировки глухих звуков. Для передачи смысла речи достаточно передавать сведения о форме огибающей спектра речи и ее временном изменении в темпе смены звуков речи, а также изменении основного тона речи и перехода в тон-шум (пауза).

При произнесении звуков речи через речевой тракт человека образуется тональный импульсный сигнал, или шумовой, или их сумма. Речевой тракт представляет собой сложный акустический фильтр с рядом резонаторов, создаваемых полостями рта, носа и носоглотки, т.е. с помощью артикуляционных органов речи. Вследствие этого равномерный тональный или шумовой спектр превращается в спектр с рядом максимумов и минимумов, которыми определяются разборчивость речи. Максимумы спектра называются формантами и определяют разборчивость речи, а нулевые провалы – антиформантами.

В соответствии с рекомендациями [6] предусмотрено исследование спектральных характеристик речевых сигналов путем линейного, октавного и третьоктавного анализа, что отражает формантную структуру спектра речевого сигнала.

Линейный анализ – это исследование спектра с постоянной полосой пропускания приемного устройства во всем диапазоне частот. Октавный и третьоктавный анализ – исследование спектра с полосой пропускания, имеющей одинаковою относительную ширину полосы пропускания, т.е. отношение Δf/f0 постоянно во всём диапазоне частот (Δf – полоса пропускания приёмника, f0 – средняя частота полосы). Это означает, что абсолютная ширина полосы пропускания для октавного и третьоктавного анализа тем выше, чем выше средняя частота.

Номиналы среднегеометрических частот для октавного анализа определяются по формуле [5, 6]

fср.п=103n/10 (Гц), (1)

где: -1≤n≤14, всего 16 полос; нижние частоты октавной полосы - fнижн=fср.п/√2;

верхние частоты октавной полосы - fверхн=fср.п√2.

Для всех октавных полос выполняется соотношение (fверхн-fнижн)/fср.п=0,707.

В соответствии с [6] рекомендуемыми для анализа являются 6 октавных полос с номерами n=9...13. Их усредненные значения среднегеометрических (центральных) частот составляют, соответственно, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.

Номиналы среднегеометрических частот для третьоктавного анализа определяются по формуле

fср.п=10n/10 (Гц), (2)

где: -4≤n≤43, всего 48 полос; нижние частоты fнижн=fср.п/6√2;

верхние частоты fверхн=fср.п6√2. Для всех третьоктавных полос должно выполняться соотношение (fверхн-fнижн)/fср.п=0,232.

Таблица 1

ФункцииOSCOR–5000СРМ-700ST-031ПСЧ-5СПРУТ-5SI-4000VNK-012GLШОРОХ-ТЕСТБуме­рангКА КЗРИШЕПОТ
1 Воздушный канал +   + + +   + + + + +
2 Вибрационный канал   + + + + + + +   + +
3 Оптико-электронный канал + + + +              
4 Параметрический канал +   + +         +    
5 Электроакустический канал + + + + +       + +  
6 Наличие собственного тестового звукового сигнала       + +   + + + + +
7 Индикация численных параметров +   + + + + + + + + +
8 Протоколирование измерений +   +   +   +       +
9 Режим спектрограммы +   +   +   + +      
10 Режим осциллографа +   +   +   +        
11 Функции измерения параметров неакустических КУИ + + + +              
12 Возможность управления внешней ПЭВМ +   +   + + +       +
13 Самотестирование работоспособности + + +   + + +     +  
14 Самотестирование точности измеряемых параметров +   +   + +          
15 Автоматический контроль акустики по заданной программе +       +   +       +
16 Портативность + + + +   + + + + + +
  Средняя стоимость, у.е. 13500 2700 2600 1400 14800 2900 1675+ ПЭВМ 2500 1500 1500 12800

Таким образом, каждое третье значение центральной частоты для третьоктавного анализа совпадает с центральной частотой октавного анализа.

Исследование спектральных характеристик в октавных полосах используется для определения эффективности принятых мер защиты информации. Линейный и третьоктавный анализ предназначен для более детального исследования спектра сигналов и помех [5-7].

Таким образом, выбираемые СКАП в обязательном порядке должны осуществлять один из видов указанного выше анализа АС (или их сочетание).

Немаловажным обстоятельством при выборе СКАП является также разумный баланс между многофункциональностью средства (способностью контролировать различные каналы утечки) и высоким качеством контроля всех типов АКУИ.

В таблице 1 приведены характеристики имеющихся на рынке специализированных СКАП, а также универсальных средств контроля технических каналов утечки (в том числе и акустических). По данным табл.1 составлены нормированные диаграммы функциональности (количество выполняемых функций контроля) и стоимости средств, показанные на рис. 2 серым и черным цветом соответственно.

Рис. 2

Результаты сравнительного анализа СКАП позволяют сделать следующие выводы.

  1. На рынке имеется значительное количество устройств, позволяющих в той или иной степени контролировать АКУИ и оценивать эффективность установленных средств защиты. Изделия отличаются уровнем функциональности (многофункциональные и специализированные), качеством контроля и стоимостью.
  2. Все рассмотренные изделия при контроле акустики используют метод «эталонного источника звука». В исследуемом помещении формируется тестовый звуковой сигнал, и проводятся измерения уровней опасных сигналов в АКУИ. Формирование тестового сигнала и измерения опасных сигналов проводятся, как правило, в стандартных частотных полосах (октавных, третьоктавных).
  3. В качестве тестовых сигналов используются речеподобные сигналы, имеющие шумоподобный спектр в диапазоне речевых частот («речевой шум»), формируемые специальными источниками шума. Некоторые образцы формируют тоновый тестовый сигнал, частота которого дискретно и последовательно во времени изменяется в октавных полосах, тем самым, образуя квазишумовой сигнал.
  4. Практически все изделия (за исключением "Бумеранга") выполнены на современной элементной базе (сигнальные микропроцессорные комплекты), имеют высокий уровень автоматизации и визуализации результатов измерений, возможность сопряжения с ПЭВМ.
  5. Наиболее высокими показателями для оперативного контроля АКУИ при ограниченной стоимости являются изделия ST-031, ПСЧ-5, VNK-012GL, внешний вид которых приведен на рис. 3.

Рис. 3

Литература.

  1. Акустика: Справочник / Под ред. М.А. Сапожкова. 2-е изд. пераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1989. – 335.
  2. Калинин С. В. Исследования систем виброакустического зашумления // Защита информации. Конфидент. №4, 1998 г., С. 51-58.
  3. Специальная техника и информационная безопасность. Учебник под ред. В. И. Кирина. Том 1. Академия управления МВД России, М., 2000. – 783 с.
  4. Хорев А. А. Защита информации от утечки по техническим каналам. Часть 1. Технические каналы утечки информации. Уч. пособие. М.: ГТК России, 1998. – 320 с.
  5. Сталенков С. Е., Василевский И. В. НЕЛК – новая идеология комплексной безопасности // Защита информации. Конфидент. №4, 1998 г., С. 59-64.
  6. ГОСТ 17168 – 71 (СССР).
  7. Результаты совместных испытаний систем постановки виброакустических и акустических помех "SP-51/A" и "Шорох-2" / По материалам Интернет.

Емельянов С.Л., Тардаскин Н.Ф. ОРЦ ТЗИ
Носов В.В., Громыко И.В. НУВД

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Поиск