Способы и средства энергетического скрытия акустического сигнала

Энергетическое скрытие акустических сигналов в соответствии с рассмотренными методами защиты информации обеспечивается путем применения способов и средств, уменьшающих энергию носителя или увеличивающих энергию помех.

Простейшим способом 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 табл.4.

Таблица 4

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 (рис. 10).

Рис.10. Основные средства звукоизоляции

Звукоизоляция оценивается величиной ослабления R в дБ акустической волны, равного R=10·lgPпад /Рпр, где Рпад - мощность падающей на средство звукоизоляции акустической волны, Рпр - 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.

Характер этих поглощений определяется соотношением частот падающей акустической волны и спектральных характеристик (распределения частот) поверхности средства звукоизоляции. В области резонансных частот (до 25-45 Гц) средств звукоизоляции ослабление зависит в основном от внутреннею трения в звукоизолирующем материале, на более высоких частотах - от его поверхностной плотности, измеряемой в кг на 1 м2 поверхности. С учетом действующих норм на звукоизоляцию в помещении поверхностная масса основных ограждающих конструкций должна составлять не менее 250-300 кг.

Звукоизолирующие ограждения - это стены, перекрытия, перегородки, окна, двери, имеющие по периметру контакты с другими ограждениями. Величина звукоизоляции однослойного ограждения характеризуется сложной нелинейной зависимостью как от частоты fзв колебания акустической волны, так и от большой группы характеристик ограждения. В общем случае эту зависимость можно представить в виде следующей функции:

R=F(fзв, m, h/foг, ρ, v),

где m - поверхностная масса ограждения;

h - коэффициент потерь энергии в материале;

fог - собственная частота колебаний ограждения;

ρ - удельная плотность материала ограждения;

v скорость звука в материале ограждения.

Одним из наиболее слабых звукоизолирующих элементов ограждающих конструкций выделенных помещений являются двери и окна. Двери имеют существенно меньшие по сравнению с основными ограждающими конструкциями поверхностные плотности, а также зазоры и щели. Стандартные двери не удовлетворяют требованиям по защите информации в помещениях от подслушивания. В табл. 8.4 приведены примеры повышения звукоизоляции дверей путем применения дополнительных уплотняющих прокладок по периметру притвора дверей.

Как видно из табл.5, применение уплотняющих прокладок повышает звукоизоляцию дверей на 5-10 дБ, однако необходимо учитывать, что в процессе эксплуатации в результате обжатия, износа, затвердевания резиновых прокладок звукоизоляция снижается. В табл.6 приведены значения звукоизоляции специально проектируемых дверей с повышенной звукоизоляцией.

Таблица 5

Следовательно, для защиты информации необходимо применять либо специально разработанные звукоизолирующие двери, либо двойные двери с тамбуром. При этом целесообразно применять утяжеленные полотна дверей, обивать их материалами со слоями ваты или войлока, использовать дополнительные уплотнительные прокладки, герметизирующие наплавы, валики и т.п. При организации тамбуров дверей звукоизоляцию повышает уплотнение щелей над полом при отсутствии порогов, а также целесообразна облицовка внутренних поверхностей тамбура звукопоглощающими покрытиями.

Таблица 6

Окна, занимающие по условиям обеспечения освещенности достаточно большие площади ограждающих конструкций помещений, также как и двери, являются элементом среды распространения потенциальных каналов утечки информации. В табл. 7 указаны некоторые данные по звукоизоляции наиболее распространенных вариантов остекления помещений.

Из приведенных данных следует вывод о том, что звукоизоляция одинарного остекления соизмерима со звукоизоляцией одинарных дверей и недостаточна для надежной защиты информации в помещении. Существенно большую звукоизоляцию имеют окна с остеклением в раздельных переплетах с шириной воздушного промежутка более 200 мм или с тройным комбинированным остеклением.

Таблица 7

Необходимо отметить, что увеличение числа стекол не всегда приводит к увеличению звукоизоляции в диапазоне частот речевого сигнала вследствие резонансных явлений в воздушных промежутках и эффекта волнового совпадения. Разработаны конструкции окон с повышенным звукопоглощением на основе стеклопакетов с герметизацией воздушного промежутка, с заполнением при пониженном давлении промежутка между стеклами различными газовыми смесями или созданием между ними вакуума. Звукоизоляция до 5 дБ попытается при облицовке межстекольного пространства по периметру звукопоглощающим покрытием.

Следует иметь ввиду, что в общем случае звукоизоляция ограждающей конструкции, содержащей несколько элементов, должна оцениваться звукоизоляцией наиболее слабого элемента. Такими элементами чаще бывают однослойные плоские ограждения. Для повышения величины ослабления на плоское ограждение наносят слой звукопоглощающего материала, которое увеличивает звукоизоляцию R за счет дополнительного ослабления звука в звукопоглощающем материале и повышения общей массы составного ограждения.

Для повышения звукоизоляции применяют также многослойные ограждения, чаще двойные. Они состоят из двух однослойных поверхностей, разделенных в простейшем случае воздушным слоем. Между поверхностями, соединенных ребрами жесткости, помещают различные звукопоглощающие материалы. Значения ослабления звука ограждениями, выполненных из некоторых часто применяемых строительных конструкций, указаны в табл. 8.

Уровень акустического сигнала Rвн в дБ за ограждением можно приближенно оценить по формуле [13]:

Rвн≈ Rрс+ lgSог-Rог

где Rрс - уровень речевого сигнала в контролируемом помещении, дБ;

Roг - звукоизолирующая способность ограждения дБ;

Soг - площадь ограждения, м2.

Таблица 8

Продолжение табл. 8

Для снижения опасного акустического сигнала в помещениях применяют также акустические экраны, размещаемые на пути распространения звука. Акустические экраны устанавливают между наиболее слабыми местами по звукопоглощающей способности ограждающей конструкции и расчетными точками помещения, в которых речевой сигнал должен быть неразборчив. Действие акустических экранов основано на отражении звуковых волн и образовании за экраном звуковых теней. В результате дифракции эффективность экрана повышается с увеличением соотношения размеров экрана и длины акустической волны. Размеры эффективных экранов превышают более чем в 2-3 раза длину волны. Реально достигаемая эффективность акустических экранов, покрытых звукопоглощающими материалами, составляет 8-10 дБ.

Наиболее удобны передвижные, складные и легко монтируемые акустические экраны. Акустические экраны могут использоваться для дополнительной защиты дверей, окон, технологических проемов, панелей кондиционеров, отверстий воздушной вентиляции и других элементов ограждающих конструкций, имеющих не удовлетворяющую действующим нормам локальную звукоизоляцию. Применение акустических экранов целесообразно также для защиты акустической информации в помещениях временного использования, когда их акустическая обработка нецелесообразна.

Для звукоизоляции по всем направлениям в ограниченном пространстве применяют кабины (для людей) и кожуха (для излучающих звуки механизмов и машин). Основное отличие звукоизолирующего кожуха от кабины заключается в необходимости обеспечения в кабине условий для пребывания в ней человека - вентиляции воздуха, освещения, средств связи.

В конструктивном отношении звукоизолирующие кабины делятся на каркасные и бескаркасные. В первом случае на металлическом каркасе крепятся звукопоглощающие панели. Примером таких кабин являются кабины междугородной телефонной связи. Кабина с двухслойными звукопоглощающими плитами обеспечивает ослабление звука до 35-40 дБ. Более высокой акустическом эффективностью обладают кабины бескаркасного типа. Они собираются из готовых многослойных щитов, соединенных между собой через звукоизолирующие упругие прокладки. Такие кабины дорогие в изготовлении, но снижение уровня звука в них может достигать 50-55 дБ. Для повышения звукоизоляции минимизируют возможное число стыковочных соединений отдельных панелей между собой и с каркасом кабины, стыки тщательно герметизируют и уплотняют, применяют звукопоглощающие облицовки стен и потолка, глушат звуки средств вентиляции и кондиционирования воздуха.

Перспективными кабинами являются прозрачные переговорные кабины. Двухслойные ограждающие поверхности и стыковочные узлы этих кабин, а так/ко мебель (столик и стулья) изготавливают из органического стекла. Прозрачность ограждений и мебели позволяет быстро обнаруживать закладные устройства и контролировать во время переговоров пространство вокруг кабины. Например, кабина Л-44 и различные модификации кабины Л-45 предназначены для 2-8 человек, имеют площадь внутри кабины 4-8 м2, обеспечивают звукоизоляцию в диапазоне 300-5000 Гц не менее 25 дБ. В дальнейшем предполагается нанесение на поверхность кабины прозрачных композитивных пленок на лавсановой основе, что обеспечит одностороннюю (из кабины) проводимость света, почти в 20 раз увеличит механическую прочность прозрачных ограждающих конструкций, вдвое повысит устойчивость поверхности огню, исключит возможность лазерного подслушивания.

Звукоизолирующие кабины в зависимости от требований к изоляции звука подразделяются на 4 класса. Кабины 1-го класса должны обеспечивать ослабление звука в диапазоне 63-8000 Гц на 25-50 дБ, 2-го класса на 15-49 дБ в том же диапазоне, 3-го и 4-го классов - до 39 и 29 дБ соответственно. Наименьшие значения соответствуют низким частотам, наибольшее ослабление происходит на частотах 2000-4000 Гц.

Звукоизолирующие кожуха проще по конструкции и изготовляются из листовых материалов (стали, дюралюминия и др.). Поверхность стенок кожу-хон облицовываются звукопоглощающими материалами толщиной 30-50 мм в виде матов из минеральной ваты, супертонкого стекла или базальтового волокна.

Кожух для блокирования передачи структурного звука устанавливается на виброизолирующих прокладках. Внутри кожуха помещаются источники звука. Кожуха бывают съемными, раздвижными и капотного типа, сплошной герметичной или неоднородной конструкции - со смотровыми окнами, открывающими дверцами, проемами для ввода коммуникаций, циркуляции воздуха. Кожуха снижают уровень звука на 20-40 дБ.

Глушение звука достигается путем интенсивного поглощения энергии акустической волны при распространении ее в специальной конструкции, называемой глушителем. Например, в момент выхода газов из цилиндра двигателя автомобиля в выходном коллекторе создается акустическая волна большой интенсивности. Она направляется по трубе в глушитель, в котором проходя через многочисленные преграды, теряет энергию и выходит из выхлопной трубы с энергией, сравнимой с энергией акустического фона. При прогорании глушителя или его съеме, что делают иногда на спортивных автомобилях для повышения их мощности, работа двигателя сопровождается интенсивным шумом. В зависимости от способа глушения звука глушители подразделяются на абсорбционные, реактивные и комбинированные.

В абсорбционных глушителях происходит звукопоглощение в материалах и конструкции, в реактивных - в результате отражения звука обратно к источнику. Комбинированные глушители объединяют оба эти способа.

Звукопоглощение обеспечивается путем преобразования в звукопоглощающем материале кинетической энергии акустической волны в тепловую энергию. Звукопоглощающие свойства материалов оцениваются коэффициентом звукопоглощения, определяемым отношением энергии, поглощенной в материале звуковых волн к звуковой энергии, падающей на поверхность материала. Коэффициенты поглощения некоторых широко применяемых материалов на частотах речевого диапазона приведены в табл. 9.

Таблица 9

Применение звукопоглощающих материалов при защите акустической информации имеет некоторые особенности по сравнению со звукоизоляцией. Одной из особенностей является необходимость создания непосредственно в помещении акустических условий для обеспечения разборчивости речи в различных его зонах. Таким условием является, прежде всего, обеспечение оптимального соотношения прямого и отраженного от ограждений акустических сигналов. Чрезмерное звукопоглощение приводит к ухудшению уровня сигнала в различных точках помещения, малое - к большому времени и ухудшению разборчивости речи в результате наложения различных звуков.

Обеспечение рациональных значений рассмотренных условий определяется как общим количеством звукопоглощающих материалов в помещении, так и распределением звукопоглощающих материалов по ограждающим конструкциям с учетом конфигурации и геометрических размеров помещения.

Неконструктивным свойствам различают рыхлые акустические материалы, плитные материалы, акустическая штукатурка и резонансные поглотители в виде панелей и щитов из дерева и других материалов. Средства поглощения звука в помещениях, используемые для акустической обработки помещений, подразделяют на:

- звукопоглощающие облицовки в виде акустических плит мелкой зернистой или ячеечной структуры (плиты минераловатные «Акмигран», «Акмант», «Силакпор», «Винипор», ПА/С, ПА/О, ПП-80, ППМ, ПММ);

- звукопоглощающие облицовки из слоя пористо-волокнистого материала (стеклянного или базальтового волокна, минеральной ваты) в защитной оболочке из ткани или пленки с перфорированным покрытием (металлическим, гипсовым и др.). В качестве защитных покрытий применяются: ткани марок ЭЗ-100, А-1, ТСД, пленки типа ПЭТФ, алюминиевые перфорированные панели типа ПА, ЛАП, ЛАК, листы стальные перфорированные, асбоцементные перфорированные листы, листы гипсовые типа АГП, АГШБ и др.

Плоский слой звукопоглощающего материала облицовок устанавливается на жестком основании, который крепится непосредственно или с воздушным промежутком на поверхности ограждения, к потолку или стенам.

Для дополнительного звукопоглощения и уменьшения числа переотражений от ограждений с целью снижения времени реверберации используются штучные звукопоглотители. Они представляют собой одно или многослойные объемные звукопоглощающие конструкции (в виде куба, параллелепипеда, конуса), подвешиваемые к потолку помещения. Размеры граней штучных звукопоглотителей составляют 40-400 см.

Каналы вентиляции и систем кондиционирования могут способствовать утечке информации из помещения. Передача звука через вентиляционный канал происходит по воздуху, находящемуся в полости канала, и по элементам конструкции канала. Наиболее эффективной мерой предотвращения утечки информации через воздухопроводы является установка в них абсорбционныхглушителей.

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. Поэтому для маскировки акустических сигналов эффективны низкочастотные акустические шумовые сигналы.

Характеристики шумовых акустических генераторов приведены в табл. 10.

Следует отметить, что акустическое зашумление помещения обеспечивает эффективную защиту информации в нем, если акустический генератор расположен к акустическому приемнику злоумышленника ближе, чем источник информации. Например, когда подслушивание возможно через дверь или открытое окно, то акустический генератор целесообразно разместить возле двери или на подоконнике окна. Если местонахождение акустического приемника злоумышленника неизвестно, например, закладного устройства, то размещение акустического генератора между говорящими людьми, как рекомендуют некоторые фирмы, не гарантирует надежную защиту информации. Кроме того, повышение уровня шума вынуждает собеседников к более громкой речи, что создает дискомфорт и снижает эффект от зашумления.

Таблица 10

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. Один виброизлучатель (вибратор) обеспечивает эффективное зашумление в радиусе 1.5-5 м.

Пассивное энергетическое скрытие акустической информации от подслушивания лазерным микрофоном заключается в ослаблении энергии акустической волны, воздействующей на оконное стекло. Оно достигается использованием штор и жалюзей, а также двойных оконных рам. Активные способы энергетического скрытия акустической информации предусматривают применение генераторов шумов в акустическом диапазоне, датчики которых приклеиваются к стеклу и вызывают его колебание по случайному закону с амплитудой, превышающей амплитуду колебаний стекла от акустической волны. Некоторые типы генераторов вибрационного акустического зашумления приведены в табл. 8.9.

3.3. Способы и средства предотвращения
несанкционированной записи речевой
информации на диктофон

Для предотвращения несанкционированной (скрытой) записи речевой информации на диктофон необходимо:

· обнаружить работающий диктофон в кармане, портфеле, сумке или других носимых вещах участника переговоров или совещания;

· нарушить работу диктофона таким образом, чтобы качество записанной информации было ниже допустимого уровня.

Решение даже первой задачи позволяет принять меры по защите информации, в том числе:

· прекратить переговоры или совещание;

· снизить уровень конфиденциальности разговора, не допуская высказываний, которые могут при их документировании на диктофон нанести ущерб организации или участнику переговоров.

Обнаружение работающих диктофонов представляет сложную задачу, так как производители диктофонов для скрытой записи принимают эффективные меры по исключению или снижению информативности демаскирующих признаков: обеспечивается бесшумность работы лентопротяжного механизма, отсутствуют генераторы подмагничивания и стирания, экранируются головки и корпус и т. д.

Диктофон может быть обнаружен металлодетектором (ручным или стационарным). Но этот способ допустим перед проведением ответственного совещания по договоренности с его участниками. В обычной деятельности организации и его руководства такой способ нецелесообразен, так как может вызвать негативную реакцию посетителя или участника переговоров.

В диктофонах с записью на магнитной ленте или проволоке наибольшую информативность имеет низкочастотное пульсирующее (переменное) магнитное поле работающего электродвигателя. Спектр этого поля шириной 50-400 Гц содержит гармоники, кратные частоте вращения ротора двигателя. Поле двигателя слабо экранируется тонким корпусом диктофона, но обнаружить его можно лишь на небольшом расстоянии. Задача усложняется из-за наличия в помещении разнообразных низкочастотных полей, создаваемых цепями электропитания, телефонными и другими линиями, многочисленными электро- и радиоприборами, компьютерами, транспортом и т. д., а также неравномерностью распределения напряженности полей в пространстве.

Поэтому в современных средствах обнаружения идентификация работающего диктофона производится путем выявления и анализа изменений параметров полей, измеренных в месте размещения посетителя (участника переговоров или совещания). Путем накопления изменений удается выделить регулярное поле двигателя диктофона на фоне даже более мощных случайных полей других источников.

В аналоговых обнаружителях АОЗТ «Смерш техникс» (С-Петербург) PTRD 014-017 обнаружение диктофонов осуществляется во временной области по изменению мощности сигнала в одном или двух пространственных или частотных каналах [98]. Цифровая технология обнаружения диктофонов реализована в офисной системе PRTD 018. В ней предусмотрена многоканальная обработка сигналов от большого числа (до 16) датчиков. Метод многоканальности фильтрации помех основывается на различии влияния на датчики дальних и ближних переменных магнитных полей. Дальние поля, создаваемые источниками помех, оказывают приблизительно одинаковое воздействие на все датчики. Влияние поля диктофона на разные датчики из-за большей разницы в расстоянии от двигателя до датчиков могут существенно отличаться. Дополнительные возможности отстройки помех дают методы многоканальной адаптивной фильтрации [98].

Датчики PRTD 018 позволяют охватить до 16 посадочных мест, что в 8 раз превышает возможности аналоговых моделей. Применение указанных методов обеспечивает работу прибора в помещении с неблагоприятной помеховой обстановкой. Дальность обнаружения диктофонов достигает 1.5 м.

Датчики могут устанавливаться под столом руководителя или другого должностного лица, под креслом для посетителя, под столешницей стола для совещаний и в других местах. За несколько минут до проверки прибор включается и производится его адаптация к помеховой ситуации. О появлении в одном или нескольких датчиках сигналов с уровнями тревоги высвечивается на жидкокристаллическом дисплее соответствующее сообщение, информирующее о достаточно высокой вероятности скрытой записи разговора.

Для исключения записи речи на диктофоны создано большое количество типов активных средств нарушения их работы. Принципы работы этих средств основаны на изменении под действием создаваемых ими полей режимов усилителей записи, в результате чего резко ухудшается разборчивость речи и становится невозможным ее восстановление при воспроизведении. Характеристики средств защиты конфиденциальных разговоров от скрытой записи приведены в табл. 11

Таблица 11

Примечание. В графе «Дальность подавления» в числителе - дальность для пластмассового корпуса, в знаменателе - для металлического корпуса, * -определяется индивидуально

Мобильное средство подавления, вмонтированное в портфеле типа «дипломат», устанавливается возле руководителя под видом его личного портфеля и ориентируется таким образом, чтобы стул или кресло посетителя попали в зону подавления. Перед началом разговора руководитель или сотрудник СБ незаметно включает средство подавления органом управления на его панели или с пульта дистанционного управления, после его окончания -выключает.

3.4. Способы и средства предотвращения утечки информации с помощью закладных
подслушивающих устройств