Защита информации

Таблица 4.1

Искусственные преднамеренные помехи

Рис. 4.1а. Виды помех. Белый шум (0 дБ/окт)

Для обеспечения W = 0,2 при интегральных уровнях речевого сигнала в точке контроля 70 дБ и помехи 80 дБ:

151

Параметры задачи

Рис. 4.1б. Виды помех. Розовый шум (3 дБ/окт)

Для обеспечения W = 0,2 при интегральных уровнях речевого сигнала в точке контроля 70 дБ и помехи 70 дБ:

Параметры задачи
Спек. уровни PC в 0 П <Bsi>, дБ	37.9	43.5	40.5	32.0	24.5	18.0	12.7
Уровни PC в ОП <Lsi>, дБ	56.7	66.0	66.0	60.5	56.0	52.5	49.1
Спек. ур.помехи в ОП <Bni>, дБ	52.6	49.6	46.6	43.6	40.6	37.6	34.6
Уровни помехи в ОП <Ln i>, дБ	71.6	72.1	72.1	72.1	72.1	72.1	71.1
<С/Ш> в ОП <Lsi-Lni>, дБ	-14.7	-6.1	-6.1	-11.6	-16.1	-19.6	-21.9
Интегр. уровень помехи в общей полосе <Ln>, дБ					80.4
<С/Ш> в общей полосе <Ls-Ln>, дБ					-10.4
Словесная разборчивость речи <W>					0.20

152

Рис. 4.1в. Виды помех. Коричневый шум (6 дБ/окт)

Для обеспечения W = 0,2 при интегральных уровнях речевого сигнала и помехи 70 дБ в точке контроля:

Параметры задачи
Спек. уровни PC в 0 П <Bsi>, дБ	37.9	43.5	40.5	32.0	24.5	18.0	12.7
Уровни PC в ОП <Ls i>, дБ	56.7	66.0	66.0	60.5	56.0	52.5	49.1
Спек. ур.помехи в ОП <Bni>, дБ	64.4	58.3	52.3	46.3	40.3	34.3	28.2
Уровни помехи в ОП <Ln i>, дБ	83.4	80.8	77.8	74.8	71.8	68.8	64.7
<С/Ш> в ОП <Lsi-Ln i>, дБ	-26.5	-14.8	-11.8	-14.3	-15.8	-16.3	-15.5
Интегр. уровень помехи в общей полосе <Ln>, дБ					86.6
<С/Ш> в общей полосе <Ls-Ln>, дБ					-16.6
Словесная разборчивость речи <W>					0.20

153

Рис. 4.1г. Виды помех. Помеха с речевым спектром.

Для обеспечения W = 0,2 при интегральных уровнях речевого сигнала и помехи 70 дБ в точке контроля:

Параметры задачи
Спек. уровни PC в 0 П <Bsi>, дБ	37.9	43.5	40.5	32.0	24.5	18.0	12.7
Уровни PC в ОП <Ls i>, дБ	56.7	66.0	66.0	60.5	56.0	52.5	49.1
Спек. ур.помехи в ОП <Bni>, дБ	35.2	47.8	48.8	45.3	40.8	35.3	31.0
Уровни помехи в ОП <Ln i>, дБ	54.2	70.3	74.3	73.8	72.3	69.8	67.5
<С/Ш> в ОП <Lsi-Ln i>, дБ	2.7	-4.3	-8.3	-13.3	-16.3	-17.3	-18.3
Интегр. уровень помехи в общей полосе <Ln>, дБ					79.7
<С/Ш> в общей полосе <Ls-Ln>, дБ					-9.7
Словесная разборчивость речи <W>					0.20

Виды активных помех

Активные помехи могут быть немодулированными и модулированны­ ми. Первые характеризуются неизменной амплитудой, частотой и фазой излучаемых колебаний, вторые - изменяемыми параметрами излучения.

Немодулированные помехи для акустических технических средств раз­ ведки создаются как непрерывные квазигармонические (близкие к ним) колебания, излучаемые на частотах, расположенных выше полосы переда­

154

чи речевого сигнала и воздействующие на элементы входного тракта тех­ нического средства перехвата речевой информации (например, телефонные радиозакладки) таким образом, что спектр перехваченного конфиденци­ ального сигнала “размывается”, уменьшается или полностью предотвра­ щается возможность несанкционированного перехвата информации. На­ правленность таких помех определяется в данном случае проводными (те­ лефонными) линиями передачи.

Ультразвуковые устройства подавления акустических средств развед­ ки обеспечивают воздействие на приемный тракт TCP через микрофоны этих приемных устройств.

Направленность помех определяется расположением ультразвуковых излучателей в помещении с определенным ТТТ на подавитель объемом.

Подобные устройства обеспечивают подавление TCP в защищаемых помещениях.

Модулированные помехи создаются изменением одного или несколь­ ких параметров несущего колебания, создаваемого передатчиком помех.

Непрерывные помехи представляют собой колебания, модулирован­ ные по амплитуде, частоте (фазе) или одновременно по амплитуде и часто­ те (фазе).

В соответствии с видом модуляции различают амплитудно-модулиро- ванные (AM), частотно-модулированные (ЧМ) или амплитудно-частотно- модулированные помехи. Если в качестве модулирующего напряжения ис­ пользуется шум - шумовые помехи.

Амплитудно-модулированные помехи формируются в простейшем случае модуляцией амплитуды несущего колебания средства создания по­ мех гармоническими колебаниями или полосовым шумом.

Частотно-модулированные помехи формируются изменением во вре­ мени несущей частоты средства создания помех в соответствии с законом изменения частоты модулирующего колебания.

Наиболее широко используемые шумовые помехи представляют со­ бой непрерывные акустические колебания с хаотическим изменением по случайному закону амплитуды, частоты, фазы. Поэтому их часто называ­ ют флюктуационными.

Напряжение шумовой помехи на входе акустического TCP представ­ ляет собой случайный процесс, имеющий нормальный закон распределе­ ния мгновенных значений и равномерный частотный спектр в пределах полосы пропускания TCP.

Шум, параметры которого сохраняются примерно постоянными в широком диапазоне частот (гладкий шум), называют белым ввиду сход­ ства его частотного спектра со спектром белого света, который в видимой его части является сплошным и равномерным.

В зависимости от принципа генерирования различают прямошумовые помехи и модулированные помехи в виде несущей, модулированной шумо­ вым напряжением (модулированная шумовая помеха).

155

Прямошумовые помехи, как правило, образуются в результате усиле­ ния собственных шумов, возникающих в электронных приборах (полупро­ водниковые диоды, транзисторы и т.п.). Такие помехи позволяют при срав­ нительно высокой спектральной плотности мощности перекрыть достаточ­ но широкую полосу частот. Однако из-за сравнительно низкой мощности источника первичного шума и необходимости его последующего много­ ступенчатого усиления (для создания требуемого по мощности источника помехи) прямошумовые помехи не получили широкого применения.

Более широкое распространение получили шумовые модулированные помехи. Подобные помехи создаются модуляцией несущей источника по­ мех по амплитуде, фазе или частоте флюктуационным шумовым напряже­ нием. На практике часто используют комбинированную амплитудно-час­ тотную или амплитудно-фазовую модуляцию.

Импульсные помехи представляют собой серию смодулированных или модулированных импульсов. Параметры импульсной помехи необхо­ димо подбирать применительно к виду защищаемого сигнала (работа прин­ тера, пишущей машинки и т.п.). Модуляцией по амплитуде, частоте следо­ вания, длительности импульсов помех или по нескольким параметрам од­ новременно возможно повысить эффективность зашумления акустическо­ го сигнала.

В последнее время в системах акустической и виброакустической маски­ ровки используются шумовые, речеподобные и комбинированные помехи.

Наиболее широко используются;

-“белый” шум - шум с постоянной спектральной плотностью в рече­ вом диапазоне частот (рис.4.1а);

-“розовый” шум - шум со спадом спектральной плотности на 3 dB на октаву в сторону высоких частот (рис.4.1б );

-“коричневый” шум со спадом 6 dB спектральной плотности на ок­ таву в сторону высоких частот ( рис.4.1в );

-шумовая “речеподобная” помеха - шум с огибающей амплитудно­

го спектра, подобной речевому сигналу (рис. 4.1г).

“Речеподобные” помехи формируются из наложения определенного количества речевых сигналов.

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

При этом в качестве подобного сигнала возможно использовать сам скрываемый сигнал с помощью синтезатора речеподобных помех - фонем­ ного клонера. Формирование помеховых сигналов проходит в два этапа - на первом этапе с помощью компьютера и специального программного обеспечения из записи голоса одного или нескольких человек путем клони­ рования основных фонемных составляющих их речи синтезируется “псев­

156

доречь”, представляющая некоторую последовательность сигналов. На вто­ ром этапе синтезатор помехи, в памяти которого содержится “псевдоречь”, по случайному закону берет из этой последовательности сигналов случай­ ные куски, которые и поступают на вход тракта помехового канала.

Среди помех, формируемых из скрываемого сигнала, можно выделить два типа: «речеподобную» реверберационную и «речеподобную» инверси­ онную. «Речеподобная» реверберационная помеха формируется из фраг­ ментов скрываемого речевого сигнала путем многократного их наложения с различными уровнями. «Речеподобная» инверсионная помеха формируется из скрываемого речевого сигнала путем сложной инверсии его спектра.

Комбинированные помехи формируются путем смешения различного вида помех, например помех типа «речевой хор» и «белый» шум, «речепо­ добных» реверберационной и инверсионной помех и т.п.

Оценка эффективности «речеподобных» помех, и особенно формиру­ емых из скрываемого речевого сигнала, осуществляется методом артику­ ляционных испытаний (измерений).

На рис 4.2 (Л.113) представлены зависимости словесной разборчивости W от интегрального отношения сигнал/шум q в полосе частот 180-5600 Гц при различном виде шумовых помех.

Рис.4.2. Зависимость словесной разборчивости W от интегрального отношения сигнал/шум q в полосе частот 180-5600 Гц

1 - «белый» шум; 2 - «розовый» шум; 3 - шум со спадом спектральной плотности 6 дБ на октаву в сторону высоких частот; 4 - шумовая «речеподобная» помеха.

157

В таблице 4.2 (Л.113) приведены значения отношений сигнал/шум в октавных полосах qi, при которых словесная разборчивость составляет

W = 0,2; 0,3 и 0,4.

Таблица 4.2

Значения отношений сигнал/шум, при которых обеспечивается требуемая эффективность защиты акустической (речевой) информации

	Виды		Словесная	Отношение с/ш qi. в октавных полосах					Отношение
			разборчи­						с/ш в полосе
		вость W,%
	Помехи			250	500	1000	2000	4000	частот 1800-5600 Гц
	«Белый» шум		20	+0,8	-2,2	-10,7	-18,2	-24,7	-10,0
			30	+3,1	+0,1	-8,4	-15,9	-22,4	-7,7
			40	+5,1	+2,1	-6,4	-13,9	-20,4	-5,7
	«Розовый»		20	-5,9	-5,9	-11,4	-15,9	-19,4	-8,8
	шум		30	-3,7	-3,7	-9,2	-13,7	-17,2	-6,7
			40	-1,9	-1,9	-7,4	-11,9	-15,4	-4,9
	Шум		20	-14,1	-11,1	-3.6	-15,1	-15,6	-13,0
	со спадом		30	-12,0	-9,0	-11,5	-13,0	-13,5	-10,8
	спектральной		40	-10,0	-7,2	-9,7	-11,2	-11,7	-9,0
	плотности
	на 6 дБ
	на октаву
	Шумовая		20	-3,9	-7.9	-12,9	-15,9	-16,9	-9,0
	«речеподобная»		30	-1,7	-5,7	-10,7	-13,7	-14,7	-6,8
	помеха		40	+0,1	-3,9	-8,9	-11,9	-12,9	-5,0

Анализ, приведенных в таблице 4.2 соотношений показывает, что:

1. наиболее эффективными являются помехи типа «розовый» шум и шумовая «речеподобная» помеха. При их использовании для скры­ тия смыслового содержания ведущегося разговора (W = 0,4) необ­ ходимо обеспечить превышение уровня помех над уровнем скры­ ваемого сигнала в точке возможного размещения датчика средства акустической разведки на 4,9-5,0 дБ, а для скрытия тематики разго­ вора (W = 0,2) - на 8,8-9,0 дБ;

2.помеха типа «белого» шума по сравнению с помехами типа «ро­ зовый» шум и шумовая «речеподобная» обладает несколько худ­ шими маскирующими свойствами, проигрывая по энергетике

0,8-1,2 дБ;

3.более низкими маскирующими свойствами обладает шумовая по­ меха со спадом спектральной плотности 6дБ на октаву в сторону

158

высших частот. По сравнению с помехами типа «розовый» шум и шумовая «речеподобная» она проигрывает по энергетике 4,1 -4,2 дБ, а при равной мощности приводит к повышению разборчивости более чем в полтора раза.

Действующие нормативные документы устанавливают требуемые зна­ чения превышения помехи над информативным сигналом для шумовых помех при защите речевой информации от утечки по акустическому и виброакустическому каналам. Нормы определены для октавных полос частот в пределах спектра речевых сигналов.

Номенклатура предлагаемых на рынке средств защиты информации виброакустических (акустических) генераторов помех насчитывает не ме­ нее 20 - 30 типов.

Всистемах акустической и виброакустической маскировки использу­ ются помехи как «белого» и «розового» шумов, так и “речеподобные” по­ мехи. В комплексах защиты применяют для маскировки речи помехи похо­ жие по своей структуре на маскируемую речь. Это могут быть помехи от внешнего источника или помехи, создаваемые синтезатором речеподобных помех фонемным клонером. Помехи, создаваемые подобным синтезатором являются не просто речеподобными, фонемный клонер обеспечивает фор­ мирование таких помех, которые в максимальной степени соответствуют звукам речи конкретного лица или группы лиц, чьи переговоры защища­ ются от подслушивания.

Наличие различных видов шумовых помех дает возможность защи­ щающему акустику помещения нейтрализовать такой, достаточно широко используемый злоумышленником, способ снятия информации сразу с не­ скольких разнесенных в пространстве датчиков с последующим вычитани­ ем полученных сигналов для компенсации помеховой составляющей. По­ этому в современных комплексах акустической защиты используют несколь­ ко видов помех и независимых каналов помех.

Например в комплексе “Барон-2” использованы помехи типов:

-“белый” шум;

-“речеподобная” помеха фонемного клонера;

-смесь сигналов трех радиовещательных станций;

-помеха от внешнего источника;

-смесь шумовой помехи, сигналов радиовещательных станций и по­ мехи от внешнего источника.

Всистеме постановки виброакустических и акустических помех “Шо­ рох-1” используются три независимых канала генерации шумов.

«Речеподобная» комбинированная (реверберационная и инверсионная) помеха используется в системе акустической маскировки «Эхо». Помеха фор­ мируется путем многократного наложения смещенных на различное время задержек разноуровневых сигналов, получаемых путем умножения и деле­ ния частотных составляющих срываемого речевого сигнала (J1. 60).

159

Наряду с использованием в современных системах виброзашумления различных видов помех обеспечивается возможность регулировки ампли­ тудно-частотных характеристик каналов зашумления. Благодаря этому возможно учитывать большое разнообразие виброакустических свойств зашумляемых строительных и инженерных конструкций, а также обеспе­ чить в элементах зашумляемых конструкций выполнение требований по уровню помехового сигнала в различных участках частотного диапазона. Последнее связано с тем, что для выполнения требований по уровню поме­ хового сигнала в области низких частот приходится устанавливать более высокий уровень помехового сигнала, чем это необходимо для выполнения требований в области высоких частот, а это приводит к возрастанию шума

впомещении из-за побочных шумов вибропреобразователей. Решение за­ дачи может быть достигнуто введением в тракт зашумления эквалайзеров.

Вряде средств виброзашумления предусмотрена возможность кор­ рекции спектральных параметров помехи с помощью встроенных эквалай­ зеров (к данным средствам относятся виброгенераторы типа «Кабинет», «Барон 1 и 2», “Шорох” и т.п.). В комплексе «Барон-2» возможна независи­ мая регулировка уровня помехового сигнала в пяти частотных диапазонах

(поддиапазоны: 60-350Гц, 350-700Гц, 700-1400Гц, 1400-2800Гц, 2800-16000

Гц). Система «Шорох-1» позволяет регулировать форму генерируемой по­ мехи пятиполосным октавным эквалайзером, с глубиной регулировки по полосам - 20 дБ.

Вряде систем виброакустической маскировки возможна регулировка уровня помехового сигнала. Например, в системах «Кабинет» и ANG -2000 осуществляется ручная плавная регулировка уровня помехового сигнала, а

всистеме «Заслон-2М» - автоматическая (в зависимости от уровня маски­ руемого речевого сигнала).

Вряде средств, наряду с шумовой, имеется возможность формирова­ ния и «речеподобной» помехи в виде смеси сигналов радиовещательных станций. Подобная помеха, содержащая доминирующий сигнал и «зашум­ ленную» смесь речевых сигналов, обладает лучшими маскирующими свой­ ствами. Она обеспечивает энергетический выигрыш на 2-4 дБ, а при рав­ ной энергетике приводит к относительному снижению коэффициента разборчивости речи на 25-40 %.

Разработаны системы цифрового виброакустического шума (SEL SP 51/А), в которых диапазон частот шумового сигнала равен 0,09-11,2 кГц.

По мнению большинства специалистов наиболее эффективным спо­ собом активной защиты речевой информации является способ формирова­ ния коррелированной по уровню, спектру и времени излучения со скрыва­ емым сигналом «речеподобной» помехи, заключающийся в специальном преобразовании скрываемого речевого сигнала за счет сложной инверсии спектра и акустической псевдореверберации путем умножения и деления

160