Моделирование процессов блокирования акустического канала утечки информации

 

МИНИСТЕРСТВО  ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ  ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 

«МОСКОВСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Конкурс на лучшую научно-исследовательскую  работу среди курсантов,     слушателей и студентов Московского  университета МВД России

 

Учебно-научный комплекс информационных технологий

Кафедра специальных информационных технологий

 

 

 

 

Научно-исследовательская работа

 

на тему

 

«МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ БЛОКИРОВАНИЯ

 акустического канала  утечки информации»

 

 

 

 

 

Научный руководитель: Фамилия: Иванов Имя: Михаил Отчество: Анатольевич Должность по кафедре: ст. преподаватель  Специальное звание: подполковник полиции Контактный  телефон: 8-985-198-66-83	Автор: Фамилия: Пьянков Имя: Александр Отчество: Сергеевич Должность: курсант Учебная группа: 425 Курс: 4 Факультет: подготовки специалистов в области информационной безопасности Специальное звание: сержант полиции Контактный телефон: 8-926-274-45-17

 

 

 

 

 

 

Москва – 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. ВАРИАНТЫ УСТРОЙСТВА АКУСТИЧЕСКОГО КАНАЛА УТЕЧКИ ИНФОРМАЦИИ 5

1.1. Понятие и свойства акустического канала утечки информации 5

1.2. Варианты реализации акустического канала утечки информации 9

Выводы по главе 12

ГЛАВА 2. ПОДХОДЫ К ВЫПОЛНЕНИЮ МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЛОКИРОВАНИЮ АКУСТИЧЕСКОГО КАНАЛА УТЕЧКИ 13

2.1. Существующие методы и способы блокирования акустических каналов утечки 13

2.2. Современные средства блокирования акустического канала утечки информации 23

Выводы по главе 32

ГЛАВА 3.  МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ АКУСТИЧЕСКОГО КАНАЛА УТЕЧКИ 33

3.1. Теоритические положения моделирования систем защиты 33

3.2. Предложение частной модели блокирования акустического канала утечки информации 34

Выводы по главе 37

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 39

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В современном обществе информация, несомненно, является одним из самых  ценных ресурсов. В связи с этим, на сегодняшний день, она представляет особый интерес для злоумышленников. И раз основной задачей органов  внутренних дел является пресечение, предупреждение и раскрытие преступлений, то субъекты правоохранительной деятельности не могут оставить без внимания преступные посягательства в сфере информационной безопасности.

Таким образом, основополагающим направлением деятельности в области пресечения подобных преступлений является защита информации – в частности – инженерно-техническая.

Инженерно-техническая защита информации включает в себя целый ряд методик, одна из которых заключается в  блокировании каналов утечки информации, в том числе и акустического.

Из вышесказанного формулируется  объект исследования в данной научной работе – методика блокирования акустического канала утечки информации. Предметом исследования являются способы и средства блокирования акустического канала утечки.

Цель, поставленная в научной работе, заключается в создании и предложении оптимальной модели системы блокирования акустического канала утечки информации.  Исходя из указанной цели, можно выделить частные задачи, поставленные в научной работе:

1. Провести анализ теоритических основ блокирования технических каналов утечки, определить понятие и свойства акустического канала;
2. Провести анализ существующих способов реализации акустического канала;
3. Провести анализ методов и средств блокирования акустического канала утечки;
4. Разработать предложения для созданиямодели системы блокирования акустического канала утечки в служебных помещениях УВД.

Научная работа содержит три главы, в первой из которых будут исследованы теоритические основы данной тематики, а так же варианты реализации акустического канала утечки. Во второй главе речь пойдет о существующих методах блокирования и способах применения их на практике, а заключительная глава будет содержать предложения по использованию методики организации блокирования акустического канала и созданию непосредственно модели системы его блокирования. В том числе, в третьей главе будет представлен расчет технико-экономических характеристик предложенной модели.

 

ГЛАВА 1. ВАРИАНТЫ УСТРОЙСТВА АКУСТИЧЕСКОГО КАНАЛА УТЕЧКИ ИНФОРМАЦИИ

1.1. Понятие и свойства акустического канала утечки информации

Под любым каналом утечки информации подразумевается физический путь несанкционированного распространения носителя с защищаемой информацией от ее источника к злоумышленнику¹. Надо сказать, что в данном определении понятие «носитель информации» употребляется в более широком смысле, нежели мы привыкли его воспринимать в повседневной жизни. Это не только флэш-карта, с записанной на нее важной информацией, еще носителем информации может быть электромагнитное поле, акустическая волна, радиоактивное излучение, человек, книга и т.д.

Каналы утечки информации могут  классифицироваться по различным основаниям.

В зависимости от вида носителя информации, каналы ее утечки различаются своей структурой. В случае, когда информация распространяется с помощью технических средств, то такой канал называется техническим каналом утечки информации.

 

Рис. 1. Структура технического канала утечки информации

 

В свою очередь, технический канал  утечки информации, в зависимости  от физической природы ее носителя, можно разделить на оптические, радиоэлектронные, вещественные и акустические каналы. В интересующем нас акустическом канал, носителями информации являются акустические волны в инфразвуковом, звуковом и ультразвуковом диапазоне частот, распространяющиеся в атмосфере, воде и твердой среде.

Из-за характера сигнала и  физической природы носителя в акустическом канале утечки, понятия «источник  информации» и «источник сигнала» совпадают, потому что звуковая волна распространяется по каналу  в своем, условно говоря, первозданном виде.

 

Рис. 2 Структура акустического  канала утечки информации

 

Источником сигнала в данном случае могут являться технические  средства звуковоспроизведения, механические узлы технических средств и машин, а так же сам человек. Распространяется такой сигнал либо в воздухе, либо в воде, либо в твердых телах. А приемником служат различные микрофоны, стетоскопы, гидрофоны и т.д.

Не затрагивая технологии процесса звукообразования в различных источниках акустических волн, нужно определить общие диапазоны их частот:

• менее 16 Гц (в инфразвуковом диапазоне) – вибрации машин;
• 16 Гц – 20 кГц (звуковой диапазон) – речь, звуки машин;
• более 20 кГц (ультразвуковой диапазон) – звуки отдельных живых существ и механических средств.

Источники сигналов характеризуются  не только диапазоном частот, но и мощностью  излучения (Вт), его интенсивностью (Вт/м²) – мощностью акустической волны, прошедшей через перпендикулярную поверхность площадью в 1 м², а так же громкостью звука (дБ), измеряемой как десятичный логарифм отношения интенсивности звука к порогу слышимости. Интенсивность излучения является физической характеристикой акустического сигнала, а громкость музыки – физиологической, из-за различий в чувствительности слуховой системы у людей.

Акустические волны как носители информации характеризуются следующими показателями и свойствами:

• энергией (мощностью);
• скоростью распространения носителя в определенной среде;
• величиной (коэффициентом) затухания или поглощения;
• условиями распространения акустической волны (коэффициентом отражения от границ различных сред, дифракцией)

Теоритически скорость звука определяется формулой Лапласа²:

 

,

(1)

 

где К – модуль всесторонней упругости (сжатие происходит без притока и  отдачи тепла) вещества среды распространения, а  – его плотность.

 

Таблица 1

Скорость распространения звука  в различных средах

Среда распространения	Скорость, м/с
Воздух при температуре: 0° С +20° С	332 344
Вода морская	1440 – 1540
Железо	4800 – 5160
Стекло	3500 – 5300
Дерево	4000 – 5000

 

Как можно видеть из таблицы 1, скорость распространения акустической волны  в воздухе намного ниже, чем  в любой другой среде. Так почему же мы намного хуже слышим через деревянные стены или толщу воды, чем при открытом распространении звука в воздухе? Это происходит из-за того, что в любой среде распространения волны имеют свойство затухать. И чем больше плотность среды, тем быстрее они затухнут. Поэтому можно говорить, что сквозь дерево звук распространяется в 14 раз быстрее, но совсем на короткие расстояния.

Интенсивность акустической волны  убывает обратно пропорционально  расстоянию от источника, а амплитуда  звукового давления – обратно  пропорционально расстоянию. Если среда ограничена отражающей поверхностью, например, в трубах или воздуховодах, то из-за многократного отражения сферической волны от стенок, акустическая волна затухает намного медленнее.

При распространении акустической волны в среде, ее траектория изменяется в результате отражений от поверхностей преград и дифракции. В результате чего, за счет многократных переотражений звуковых волн в замкнутом пространстве, возникает явление реверберации – послезвучания.

Величина реверберации оценивается временем реверберации T_р, равного времени уменьшения интенсивности звука после выключения его источника на 60 дБ. При очень малом значении времени реверберации на барабанную перепонку или микрофон воздействует, в основном, быстро затухающая прямая волна. В этом случае слышимость речи при удалении источника резко уменьшается, а тембр звуков речи за счет большего затухания частот обедняется, что ухудшает слышимость речи в крупных помещениях. Чем больше размеры помещения и меньше коэффициент поглощения ограждающих поверхностей, тем больше время реверберации. Данный показатель для помещения объемом V_n может быть вычислен по приближенной формуле Сэбина³:

 

,

(2)

 

где – суммарная площадь поверхности помещения в м²;  – средний коэффициент звукопоглощения в помещении, вычисляемый по формуле:

 

(3)

 

где и – площадь и коэффициент поглощения -ой ограждающей поверхности соответственно.

Качество слышимой речи субъективно  оценивается градациями ее понятности: отличная, хорошая, удовлетворительная, предельно допустимая. Слышимость характеризуется как отличная, если все слова, даже незнакомые, воспринимаются во время восприятия без необходимости повторного их восприятия. Если во время разговора возникает необходимость переспросить отдельные незнакомые слова, то речь оценивается как хорошая. Частые переспросы характеризуют речь как удовлетворительную. Если возникает необходимость в повторном восприятии слов по отдельным буквам, то речь является предельно допустимой.

1.2. Варианты реализации акустического канала утечки информации

 

Реализация акустического канала утечки информации, как уже говорилось выше, происходит путем подслушивания. На сегодняшний день существует большое разнообразие технических средств, с помощью которых можно его осуществить. Если канал утечки информации представляет собой простой акустический канал, то в данном случае могут использоваться различные микрофоны. Их разнообразие представлено на рис. 3.

Технические средства подслушивания  конструктивно отличаются друг от друга  по характеру составного канала утечки информации. В вибро-акустических каналах широко используются стетоскопы. Данные технические средства при помощи чувствительной мембраны воспринимают вибрации поверхности, за которой расположен источник звука, и переводят их в звуковые волны.