Моделирование процессов блокирования акустического канала утечки информации

 

 

 

Рис. 3. Разновидности микрофонов

 

В акустооптических каналах съем информации так же происходит с колеблющейся поверхности, только не мембраной, а лазерным лучом в ИК-диапазоне.

Но самый распространенный и  широко-использующийся путь для добывания информации с использованием акустического канала утечки – это применение различных закладных устройств. В связи с развитием радиоэлектронной промышленности, в наше время на рынке представлено большое разнообразие закладных устройств, предназначенных для съема акустической информации. Их классификация представлена на рис. 4.

Их превосходство обуславливается  рядом достоинств перед другими  техническими средствами⁴:

• малогабаритность;
• сложность обнаружения, связанная с комбинированием различных возможностей закладных устройств, например, таких как дистанционное управление и периодичность функционирования;
• автоматизированное функционирование.

Проводные акустические закладки представляют собой:

• субминиатюрные микрофоны, скрытно установленные в бытовых радио- и электроприборах, в предметах мебели и интерьера и соединенные тонким проводом с микрофонным усилителем или диктофоном, размещаемыми в других помещениях;
• миниатюрные устройства, содержащие микрофон, усилитель и формирователь сигнала, передаваемого, как правило, по телефонным линиям и цепям электропитания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Структура технического канала утечки информации

 

Микрофон преобразует акустический сигнал с информацией в электрический, который усиливается до уровня входа модулятора. В модуляторе производится модуляция колебания несущей частоты, т. е. производится перезапись информации на высокочастотный сигнал. Для обеспечения необходимой мощности излучения модулированный сигнал усиливается в усилителе мощности. Излучение радиосигнала в виде электромагнитной волны осуществляется антенной, как правило, в виде отрезка провода. Схема простейшей акустической закладки представлена на рис. 5.

 

 

 

 

 

Рис. 5. Схема акустической закладки

 

В целях сокращения веса, габаритов  и энергопотребления в радиозакладке, указанные функции технически реализуются минимально возможным количеством активных и пассивных элементов. Простейшие закладки содержат всего один транзистор.

Выводы по главе

 

В результате анализа теоритических  основ технических каналов утечки информации можно сделать следующие  выводы:

1. Модель акустического канала утечки представляет собой совокупность источника, среды распространения, приемника злоумышленника и проходящих через эти три элемента акустических сигналов.
2. Среда распространения акустического сигнала зависит от взаимного расположения источника и приемника злоумышленника.
3. Отличительный признак акустического канала утечки информации заключается в таком свойстве акустического сигнала как затухание. Что, в значительной мере, определяет методологию, как реализации, так и блокирования данного канала.
4. Большое разнообразие вариантов реализации акустического канала утечки требует от методов его блокирования соответствующего вариативности их применения в моделировании и последующем применении систем инженерно-технической защиты информации.

 

ГЛАВА 2. ПОДХОДЫ К ВЫПОЛНЕНИЮ МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЛОКИРОВАНИЮ АКУСТИЧЕСКОГО КАНАЛА УТЕЧКИ

2.1. Существующие методы и способы блокирования акустических каналов утечки

Прием и анализ акустических сигналов злоумышленником называется – подслушивание. В зависимости от времени и ресурсов, необходимых для реализации подслушивания, выделяются два уровня защиты информации: тактический и стратегический

Под тактическим (низким или закрытием  с временной стойкостью) понимается уровень, обеспечивающий защиту информации от подслушивания посторонними лицами в течение от минут до нескольких дней. Для дешифрования перехваченных сообщений со стратегическим (высоким, с гарантированной стойкостью) уровнем защиты информации высококвалифицированному, технически хорошо оснащенному специалисту потребуется от нескольких месяцев до многих лет.

Методы противодействия подслушиванию направлены, прежде всего, на предотвращение утечки информации в простом акустическом канале утечки информации. Кроме того, для повышения дальности подслушивания применяются составные каналы утечки информации.

В соответствии с общими методами защиты информации для защиты от подслушивания  применяются следующие методики⁵:

1) структурное скрытие:

• шифрование семантической речевой информации в функциональных каналах связи;
• техническое закрытие электрических и радиосигналов в телефонных каналах связи;
• дезинформирование;

 

2) энергетическое скрытие:

• звукоизоляция акустического сигнала;
• звукопоглощение акустической волны;
• глушение акустических сигналов;        
• зашумление помещения или твердой среды распространения другими широкополосными звуками (шумами, помехами), обеспечивающими маскировку акустических сигналов;

3) обнаружение, локализация и  изъятие закладных устройств.

Исследуя более подробно такой  тип структурного скрытия как  шифрование аналогового речевого сигнала, требуется упомянуть о необходимости преобразования его в цифровой вид, так как криптографические методы не эффективны для аналоговых акустических сигналов. При аналого-цифровом преобразовании амплитуда сигнала измеряется через равные промежутки времени, называемые шагом дискретизации. Теорема Котельникова, утверждает, что преобразование аналогового сигнала в цифровой, на этапе дискретизации, произойдет без потерь в том случае, если ее частота будет превышать удвоенное значение максимальной частоты спектра исходного аналогового сигнала. Для речевого сигнала частота дискретизации должна быть больше 6,25 КГц, то есть шаг дискретизации не должен превышать 160 мкс. Что же касается второго этапа алгоритма аналогово-цифрового преобразования, то количество уровней квантования для речевого сигнала должно быть не менее 128. В этом случае один отсчет амплитуды кодируется 7 битами. Такой вид модуляции – импульсно-кодовой – требует скорости передачи 48-64 кбит/с, что существенно превышает пропускную способность стандартного телефонного канала связи. Существуют различные методы сжатия речевого сообщения, разработанные с целью уменьшить необходимую скорость передачи. Например, метод дельта-модуляции, передающий не абсолютные значения амплитуды, а лишь величину ее изменения на каждом шаге квантования, что позволяет снизить скорость передачи до 20-24 кбит/с.

После преобразования сигнала в  цифровой вид, к нему применяются  различные алгоритмы шифрования, повышающие степень защиты информации.

Так как стандартный аналоговый телефонный канал имеет узкую  полосу пропускания, всего в 3кГц, что  недостаточно для передачи достаточно надежно зашифрованного сигнала, то в данном случае применяются методы технического или аналогового закрытия. Эти методы, по названию технических средств, обеспечивающих техническое закрытие, так же называются скремблированием (перемешиванием). Скремблирование отличается от криптографического тем, что при шифровании происходит скрытие речевого сигнала в символьной форме, а при техническом закрытии – скрытие речевого сигнала без преобразования его в цифровую форму. При техническом закрытии изменяются признаки исходного речевого сигнала таким образом, что он становится похож на шум, но занимает ту же частотную полосу. Это позволяет передавать скремблированные сигналы по обычным стандартным телефонным каналам связи. На рис. 6 приведена классификация методов технического закрытия речевой информации.

Представленная на схеме частотная  инверсия является наиболее простым  методом технического закрытия речевого сигнала. Скремблер, осуществляющий инверсию спектра, по-другому называют маскиратором. Данный метод заключается в осуществлении поворота спектра речевого сигнала вокруг некоторой центральной частоты f₀ (рис. 7).

Речевой сигнал с инверсным спектром передается по телефонному каналу связи. На приемной стороне осуществляется обратная процедура, восстанавливающая исходный спектр речевого сигнала. В случае перехвата, сигнал будет представлять собой нечленораздельный набор звуков. Легкий для определения алгоритм спектрального преобразования часто усложняется путем передачи части речевого сигнала без инверсии и с инверсией.

В скремблере, выполняющего частотные  перестановки, спектр исходного речевого сигнала разделяется на несколько  частотных полос равной ширины (в  современных моделях число полос  может достигать 10-15), производится их перемешивание по некоторому алгоритму - ключу. При приеме спектр сигнала восстанавливается в результате обратных процедур.

 

Рис. 6. Классификация методов технического закрытия

 

 

Рис. 7. Инверсия частотного спектра речевого сигнала

 

Изменение ключа в ходе сеанса связи  в скремблерах с динамическим закрытием позволяет повысить степень закрытия, но при этом требуется передача на приемную сторону сигналов синхронизации, соответствующих моментам смены ключа.

Следующая рассмотренная методика блокирования акустических каналов  утечки – это энергетическое скрытие⁶. Данные методы осуществляются путем уменьшения энергии носителя информации на входе акустического приемника злоумышленника, а так же путем увеличения энергии помех.

Простейшим способом реализации первого метода является уменьшение громкости речи во время разговора на конфиденциальные темы. Однако это возможно, если количество собеседников мало. В иных случаях применяют звукоизоляцию, звукопоглощение и глушение звука. Второй метод предусматривает применение активных средств — генераторов акустических помех.

Звукоизоляция направлена на локализацию  источников акустических сигналов, в  замкнутом пространстве, внутри контролируемых зон. Основное требование к ней –  за пределами этой зоны соотношение  сигнал/помеха не должны превышать  максимально-допустимые значения, исключающие  добывание информации злоумышленниками. Учитывая, что средняя громкость звука говорящего в помещении составляет около 50-60 дБ, то в зависимости от категории помещения его звукоизоляция должна быть не менее норм, приведенных в таблице 2.

При этих значениях звукоизоляции  уровни звука вне помещений на фоне акустических шумов не обеспечивают подслушивание разговоров.

Звукоизоляция обеспечивается с помощью  архитектурных и инженерных конструкций: ограждений, экранов, кабин, кожухов.

Звукоизоляция оценивается величиной  ослабления R в дБ акустической волны, равного

 

,

(4)

 

где Р_пад - мощность падающей на средство звукоизоляции акустической волны, Р_пр - мощность акустической волны, прошедшей через это средство. При падении акустической волны на границу поверхностей с различными удельными плотностями большая часть падающей волны отражается. Меньшая часть волны проникает в материал звукоизолирующей конструкции и распространяется в нем, теряя свою энергию в зависимости от длины пути и его акустических свойств материала. Под действием акустической волны звукоизолирующая поверхность совершает сложные колебания, также поглощающие энергию падающей волны.

Таблица 2

Нормы звукоизоляции в зависимости  от категории помещения

Частота, Гц	Категория выделенного помещения, дБ
	I	II	III
500	53	48	43
1000	56	51	46
2000	56	51	46
4000	55	50	45

 

Так же для энергетического скрытия  используются маскирующие свойства низкочастотных акустических сигналов. Дело в том, что громкость звука, воспринимаемого человеком, зависит не только от его собственной интенсивности, но и от других звуков, действующих одновременно на барабанную перепонку уха. В силу психофизиологических особенностей восприятия звука человеком интенсивность маскирующих звуков обладает асимметричностью. Она проявляется в том, что маскирующий звук оказывает относительно небольшое влияние на тоны маскируемого звука ниже его собственной частоты, но сильно затрудняет восприятие более высоких звуков.

Но, из-за наличия дискомфорта, вызванного акустическими шумами, более эффективным и активным универсальным способом защиты информации, передаваемым структурным звуком, является вибрационное зашумление. Шум в звуковом диапазоне в твердых телах создают пьезокерамические вибраторы акустического генератора, прикрепляемые (приклеиваемые) к поверхности зашумляемого ограждения (окна, стены, потолка и др.) или твердотельного звукопровода (батареи отопления, трубы и др.). Так как уровень структурного шума, создаваемого генератором, выше уровня речевого сигнала в твердых телах, но ниже уровня слышимости, то вибрационное зашумление целесообразно применять во всех случаях, когда существует возможность утечки с помощью структурного звука.