Акустические каналы утечки информации

В случае когда источником информации является голосовой аппарат человека, информация называется речевой.

Области спектра звука, в которых сосредоточивается основная мощность акустического сигнала, называются формантами. Большинство звуков речи имеют одну или две форманты. Форманты звуков речи расположены в области частот от 150…200 до 8600 Гц. Основная энергия подавляющей части формант сосредоточена в диапазоне частот 300…3400 Гц, что позволило ограничить спектр речевого сигнала, передаваемого по стандартному телефонному каналу, этой полосой.

Психологическая (с учетом чувствительности уха на разных частотах) интенсивность акустических сигналов изменяется в широких пределах (0…130 дБ). Для человека как основного источника соотношение между уровнем громкости и его качественной оценкой характеризуется следующими данными: очень тихая речь (шепот) – 5…10 дБ, тихая речь – 30…40 дБ, речь умеренной громкости 50…60 дБ, громкая речь – 60…70 дБ, крик – 70…80 дБ и более. Для сравнения: звук сирены «скорой помощи» – 100 дБ, а шум реактивного двигателя на расстоянии 5 м – 120 дБ.

Голосовой аппарат человека является первичным источником акустических колебаний, которые представляют собой возмущения воздушной среды в виде волн сжатия и растяжения (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Структурная схема прямого акустического канала утечки информации

Перехват информации средствами технической разведки в данном случае может реализовываться за счет применения закладных устройств, устанавливаемых внутри помещения или при помощи направленных микрофонов, путем перехвата акустических сигналов через открытые окна, двери. В данном случае акустическая волна без существенного ослабления попадает в средство технической разведки. Таким образом, образуется прямой акустический канал утечки информации.

Закладное устройство (ЗУ) – автономное устройство для перехвата речевой информации, конструктивно объединяющее микрофон и передатчик (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Внешний вид закладного устройства типа «электронные уши»

Перехваченная ЗУ речевая информация может передаваться по радиоканалу, сети электропитания, оптическому каналу, телефонной линии, посторонним проводникам, инженерным коммуникациям в ультразвуковом диапазоне частот. Прием информации, передаваемой закладными устройствами, осуществляется, как правило, на специальные приемные устройства, работающие в соответствующем диапазоне длин волн.

Направленный микрофон – электронное устройство, обладающее высокими чувствительностью и помехоустойчивостью за счет его узкой диаграммы направленности (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Внешний вид направленного микрофона ТМ-341

Под действием акустических колебаний в ограждающих строительных конструкциях и инженерных коммуникациях помещения, в котором находится речевой источник, возникают вибрационные колебания. Таким образом, в своем первоначальном состоянии речевой сигнал в помещении присутствует в виде акустических и вибрационных колебаний. В данном случае строительные конструкции выполняют преобразование акустических колебаний в вибрационные и возникает виброакустический (вибрационный) канал утечки информации (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Структурная схема виброакустического канала утечки информации

Перехват информации в виброакустических каналах обеспечивается электронными стетоскопами (рис. 3.7), выполняющими преобразование механических колебаний строительных конструкций (пол, потолок, стены) в электрические. В качестве преобразователей, подключаемых к электронному стетоскопу, используются акселерометры.

а)	б)
Рис. 3.7. Внешний вид электронного стетоскопа (а) и подключаемых к нему преобразователей (б)

По виброакустическому каналу также возможен перехват информации с использованием закладных устройств. В основном для передачи информации используется радиоканал, поэтому такие устройства часто называют радиостетоскопами. Возможно использование закладных устройств с передачей информации по инженерным коммуникациям (ультразвуковые колебания).

Акустоэлектрические каналы утечки информации возникают за счет преобразований акустических сигналов в электрические.

Некоторые элементы вспомогательных технических средств и систем, в том числе трансформаторы, катушки индуктивности, электромагниты звонков телефонных аппаратов и т. п. обладают свойством изменять свои параметры (емкость, индуктивность, сопротивление) под действием акустического поля, создаваемого источником речевого сигнала. Изменение параметров приводит либо к появлению на данных элементах электродвижущей силы, либо к модуляции токов, протекающих по этим элементам в соответствии с изменениями воздействующего акустического поля.

Вспомогательные технические средства и системы (ВТСС), кроме указанных элементов, могут содержать непосредственно акустоэлектрические преобразователи. К таким ВТСС относятся некоторые типы датчиков охранной и пожарной сигнализации, громкоговорители ретрансляционной сети и т. д. Эффект акустоэлектрического преобразования в специальной литературе называют «микрофонным эффектом».

Электромеханический вызывной звонок телефонного аппарата – типичный представитель индуктивного акустоэлектрического преобразователя, микрофонный эффект которого проявляется при положенной микротелефонной трубке (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Схема электромеханического звонка

Электродвижущая сила микрофонного эффекта звонка может быть определена по формуле

(3.1)

где р – акустическое давление;

η – акустическая чувствительность звонка.

Акустическая чувствительность звонка вычисляется по формуле:

(3.2)

где F – магнитодвижущая сила постоянного магнита;

S – площадь якоря (пластины);

m₀ – магнитная проницаемость сердечника;

w – число витков катушки;

S_M – площадь плоского наконечника;

d – размер зазора;

z_M – механическое сопротивление.

Рис. 3.9. Структурная схема акустоэлектрического канала утечки информации

Таким образом, речь воздействия на элементы электронной аппаратуры, содержащей в себе элементы, обладающие микрофонным эффектом, преобразуется ими в электрический сигнал. Если электронная аппаратура подключена к проводным коммуникациям, например к линии связи, то данный сигнал может быть перехвачен при подключении к такой линии, что обуславливает возникновение акустоэлектрического канала утечки информации (рис. 3.9).

Акустооптический канал утечки акустической информации образуется при облучении лазерным лучом вибрирующих под действием речевого сигнала отражающих поверхностей (отражатель-модулятор) помещений (оконных стекол, зеркал и т. д.). Отраженное лазерное излучение модулируется по амплитуде и фазе и принимается приемником оптического излучения, при демодуляции которого выделяется речевая информация (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Структурная схема акустооптического канала утечки информации

Для перехвата речевой информации по данному каналу используются сложные лазерные системы, которые часто называют «лазерными микрофонами». Работают они, как правило, в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн.

На рисунке 3.11 приведен простейший вариант подобной системы: луч лазера падает на стекло окна под некоторым углом (например 45 градусов). На границе стекло–воздух происходит модуляция луча речевыми колебаниями. Отражённый луч принимается фотодетектором, расположенным с другой стороны окна под углом, равным углу падения луча лазера. Такая система требует тщательной юстировки.

Рис. 3.11. Схема реализации лазерного микрофона

Второй способ, использующий сплиттер (делитель пучка) и приведенный на рис. 3.12, несколько сложнее, но он позволяет совместить лазер и детектор. Отпадает необходимость в тщательной юстировке системы. Применение сплиттера позволяет свести падающий и отражённый луч в одну точку.

Рис. 3.12. Схема реализации лазерного микрофона с использованием сплиттера

Лазерные акустические системы дистанционного зондирования имеют дальность действия при приеме диффузноотраженного излучения до 100 м, при нанесении на стекла специального покрытия – более 300 м, а при установке на оконных стеклах триппель-призм – более 500 м.

Современная электронная техника (технические средства обработки информации) в своем составе содержит один или несколько генераторов для выработки стабильных опорных частот и т. д. В результате воздействия акустического поля на электронную аппаратуру меняется давление на все элементы высокочастотных генераторов технических средств передачи информации и ВТСС. При этом изменяется взаимное расположение элементов схем, проводов в катушках индуктивности, дросселей и т. п., что может привести к изменениям параметров высокочастотного сигнала, например к модуляции его информационным сигналом. Поэтому этот канал утечки информации называется параметрическим (рис. 3.13).

Параметрический канал утечки информации может быть реализован и путем «высокочастотного облучения» помещения, где установлены закладные устройства, имеющие элементы, параметры которых (например добротность и резонансная частота объемного резонатора) изменяются под действием акустического (речевого) сигнала.

Рис. 3.13. Структурная схема параметрического канала утечки информации

При облучении помещения мощным высокочастотным сигналом в таком закладном устройстве при взаимодействии облучающего электромагнитного поля со специальными элементами закладки (например четвертьволновым вибратором) происходит образование вторичных радиоволн, т. е. переизлучение электромагнитного поля (рис. 3.14).

Рис. 3.14. Структурная схема параметрического канала утечки информации