Основы инженерно-технической защиты информации

В общем случае к демаскирующим признакам объекта в ИК-диапазоне относятся следующие:

- геометрические характеристики внешнего вида объекта (форма, размеры, детали поверхности);

- температура поверхности.

В радиодиапазоне наблюдается более сложная картина, чем при отражении света. Отражательные возможности поверхности в этом диапазоне определяются, кроме указанных для света, ее электропроводностью и конфигурацией относительно направления падающей волны. Большая часть суши отражает электромагнитную волну в радиодиапазоне диффузно, спокойная водная поверхность - зеркально.

Радиолокационное изображение объектов сложной формы (автомобиль, самолет и др.) формируется совокупностью отдельных пятен различной яркости, соответствующих так называемым "блестящим точкам" объектов, отражающих сигнал в направлении радиолокационной станции (РЛС). "Блестящие точки" на экране локатора создают элементы поверхности объектов, расположенные перпендикулярно направлению облучения, а также элементы конструкции, которые после переотражений радиоволн внутри конструкции возвращают их к радиолокатору.

Наибольшей отражающей способностью в направлении антенны радиолокационной станции обладают конструкции в виде 2-4-х жестко связанных между собой взаимно перпендикулярных металлических или металлизированных плоскостей. Такие конструкции называются уголковыми радиоотражателями, применяемыми для имитации ложных объектов.

Конкретный вид радиолокационного изображения зависит от положения объекта относительно направления облучения, так как при изменении ориентации меняется количество и взаимное положение "блестящих точек".

Обобщенные результаты анализа радиолокационных изображений местности и объектов приведены в табл. 1.1 и 1.2. [15].

Таблица 1.1.

Таблица 1.2.

Примечание: ВПП -- взлетно-посадочная полоса аэродрома.

Отражательная способность объекта в радиодиапазоне характеризуется эффективной площадью рассеяния (ЭПР). Эффективная площадь рассеяния (отражения) соответствует площади плоской хорошо проводящей (металлической) поверхности, перпендикулярной направлению облучения, помещенной в место нахождения объекта и создающая у приемной антенны радиолокационной станции такую же плотность потока мощности, как и реальный объект.

Эффективная площадь рассеяния человека составляет около 0.1-0.5 м2, легкового автомобиля - около 1-5м2, грузового автомобиля 3-10 м2. В связи с зависимостью значений эффективной площади рассеяния от пространственного положения объекта относительно направления на радиолокационную станцию имеет место большой разброс данных для одних и тех же объектов.

Отражающая способность земной поверхности изменяется в широких пределах в зависимости от ее шероховатости, диэлектрической проницаемостью материала и длины волны. Средняя удельная (деленная на геометрическую площадь облучаемой поверхности) ЭПР песчаной почвы составляет 0.003, луга летом - 0.01, кустарника - 0.03, лесного массива - 0.05 [88].

Электромагнитная волна отражается не только от поверхности объекта, но и от более глубинных ее слоев. Проникающая способность в дециметровом диапазоне для сухой почвы, например, может составлять 1-2 м.

К основным видовым демаскирующим признакам объектов радиолокационного наблюдения относятся:

- эффективная площадь рассеяния;

- геометрические и яркостные характеристики (форма, размеры, яркость, детали);

- электропроводность поверхности;

Видовые демаскирующие признаки в радиодиапазоне добываются также с помощью тепловой радиолокации, приемники которой способны принимать сигналы собственных электромагнитных излучений и формировать на их основе изображения объектов. Так как возможности радиолокаторов, в особенности тепловых, весьма ограничены по разрешению, то в радиодиапазоне выявляется меньший, чем в видимом диапазоне набор демаскирующих признаков.

Таким образом, максимальное количество признаков внешнего вида объектов добывают в видимом оптическом диапазоне фотоприемники с высоким разрешением, к которым в первую очередь относятся глаз человека и фотопленка.

В инфракрасном диапазоне и в особенности в радиодиапазоне количество и качество признаков уменьшается. Отсутствует такой информативный признак как цвет. С увеличением длины волны ухудшается разрешение значений признаков, например, точность оценки размеров объекта и его деталей. Если в инфракрасном диапазоне по изображению можно измерять объекты на местности с точностью до долей мм, то максимальное разрешение радиолокационных станций составляет единицы метров. Поэтому на радиолокационном изображении будут отсутствовать многие детали объекта, наблюдаемые на его изображении в оптическом диапазоне. Однако в инфракрасном и радиодиапазонах проявляются дополнительные признаки, которые в видимом диапазоне отсутствуют.

Следовательно, видовые демаскирующие признаки объектов образуют признаковые структуры, отличающиеся в различных диапазонах длин электромагнитных волн. Эти свойства видовых демаскирующих признаков используются при комплексном добывании информации и их необходимо учитывать при организации защиты.

Любой объект наблюдения можно рассматривать как сложный объект, состоящий из более простых объектов, содержащих не только свои демаскирующие признаки, но и демаскирующие признаки сложного объекта. Например, прибор состоит из блоков, блоки из узлов и т. д. Новые оригинальные детали, узлы, блоки, придающие прибору новые свойства и параметры, представляют собой демаскирующие объекты, по внешнему виду которых можно не только обнаружить прибор, но и определить его характеристики. Вычленение из объекта защиты демаскирующих объектов позволяет решать вопросы защиты информации о нем путем защиты информации о демаскирующих объектах. Это часто бывает сделать проще и на более высоком уровне безопасности информации. Например, демаскирующие объекты можно хранить и перевозить отдельно от других частей изделия, а собирать изделие на месте его эксплуатации. Демаскирующие объекты классифицируются по информативности на именные, прямые и косвенные, по времени проявления - постоянные, периодические и эпизодические.

Демаскирующие признаки сигналов

Понятие "сигнал" достаточно емкое и в общем случае обозначает условный знак для передачи на расстояние каких-нибудь сведений и сообщений [69]. В радиоэлектронике под сигналом понимается изменяющаяся физическая величина, однозначно отображающая сообщение. Сигнал, несущий информацию о физической величине, состоянии исследуемого объекта или процесса, называется информационным [112].

В данной книге под сигналом понимается распространяющийся в пространстве носитель с информацией, содержащейся в значениях его физических параметров. К ним относятся: собственные (обусловленные тепловым движением электронов, радиоактивные) излучения объектов, отраженные от объектов поля и волны, электромагнитные поля и электрический ток от созданных человеком источников сигналов. Источники сигналов с защищаемой информацией могут рассматриваться как автономные объекты защиты, так и в составе более сложных объектов. Классификация сигналов представлена на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Классификация сигналов

К аналоговым сигналам относятся сигналы, уровень (амплитуда) которых может принимать произвольные значения в определенном для сигнала интервале Амплитуда простого и достаточно распространенного в природе гармонического сигнала изменяется по синусоидальному закону:

где А - амплитуда,

щ = 2рf- круговая частота колебания,

(ц - фаза колебания. Частота f измеряется в Гц и называется линейной.

Большинство аналоговых сигналов имеют более сложную форму. Периодические (повторяющиеся через время Т„ - период) сигналы произвольной формы могут быть представлены в соответствии с формулой Фурье в виде суммы гармонических колебаний:

где Сo -- постоянная составляющая сигнала;

Сk - амплитуда k-ой гармоники сигнала (k=1,2,.....,n);

kщ и цk - частота и фаза k-ой гармоники сигнала.

Параметры ряда Фурье вычисляются по соответствующим формулам [70]. Ряд Фурье представляет собой математическую модель периодического сигнала, также как любой цвет может быть разложен на составляющие красного. зеленого и синего цветов.

Совокупность гармонических составляющих сигнала образуют его спектр.

Амплитуда каждой спектральной составляющей характеризует энергию соответствующей гармоники основной частоты сигнала. Чем выше скорость изменения амплитуды сигнала, тем больше в его спектре высокочастотных гармоник. Разность между максимальной и минимальной частотами спектра сигнала, между которыми сосредоточено основная часть, например, 95% энергии, называется шириной спектра ДР. Графическое изображение спектра периодического сигнала представлено на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Спектр периодического аналогового сигнала

Частоты составляющих спектра непериодического аналогового сигнала непрерывно меняются. При наблюдении спектра такого сигнала на экране анализатора спектра положение и уровень различных спектральных составляющих непрерывно меняются и спектр выглядит как сплошной.

В соответствии с изменением амплитуды аналогового сигнала меняется его энергия или мощность (так как мощность пропорциональна квадрату амплитуды). В зависимости от времени измерения энергии сигнала различают среднюю и мгновенную мощность. Десятичный логарифм отношения максимальной мощности сигнала к минимальной называется динамическим диапазоном сигнала.

Таким образом, аналоговый сигнал описывается набором параметров, являющихся его признаками. К ним относятся:

- частота или диапазон частот;

- фаза сигнала;

- длительность сигнала;

- амплитуда или мощность сигнала;

- ширина спектра сигнала;

- динамический диапазон сигнала.

У дискретных сигналов амплитуда имеет конечный, заранее определенный набор значений. Наиболее широко применяется двоичный (бинарный) дискретный сигнал: в ЭВМ, в телеграфии, при передаче данных. Информационные сигналы, циркулирующие в ЭВМ IBM PC, имеют два уровня амплитуды: низкий (L-уровень, 0 В) и высокий (Н-уровень, 5 В). Осциллограмма бинарного сигнала показана на рис. 1.6.

Рис. 1. 6. Осциллограмма бинарного сигнала

Дискретный сигнал характеризуется следующими параметрами: амплитудой А и мощностью Р, длительностью импульса фи, периодом Тп или частотой щ =1/Тп повторения импульсов (для периодических дискретных сигналов), шириной спектра сигнала ДFc, скважностью импульсов б=Тп/фи.

Спектр дискретного периодического сигнала содержит бесконечное количество убывающих по амплитуде гармоник. Для бинарного периодического сигнала фрагмент спектра показан на рис. 1.7.

Рис. 1. 7. Спектр бинарного периодического сигнала

Он характеризуется следующими свойствами:

- форма огибающей спектра описывается функцией | sinx/x |;

- амплитуда гармоник Сk имеет нулевое значение в точках k/фи, k=1,2,...;

- в области частот спектра (0-1/фи) располагаются б-1 гармоник;

- постоянная составляющая сигнала равна А/б.

Учитывая, что большая часть энергии сигнала сосредоточена в области частот 0-1/фи, ширина спектра бинарного периодического сигнала приблизительно оценивается по формуле: ДFи ==1/фи.

При прохождении дискретных сигналов по реальным электрическим цепям радиотехнических средств с ограниченной полосой пропускания их форма искажается и крутизна склона импульса уменьшается. Прямоугольный импульс приобретает колоколообразную форму. В результате этого размывается граница между формой аналогового и дискретного сигналов. Искажения формы и уменьшение амплитуды импульсных сигналов в проводах кабелей ограничивают дальность их передачи, например, для обеспечения межмашинного обмена данными в локальных сетях.

По физической природе сигналы могут быть акустическими, электрическими. магнитными, электромагнитными (в радиодиапазоне - радиосигналы), корпускулярными (в виде потоков элементарных частиц) и материально-вещественными, например, пахучие добавки в газ подают сигнал об его утечке.

Сигналы по виду передаваемой информации делятся на речевые, телеграфные. телекодовые, факсимильные, телевизионные, о радиоактивных излучениях и условные. Телеграфные и телекодовые сигналы используются для передачи буквенно-цифровой информации с низкой и высокой скоростью соответственно. Факсимильные и телевизионные сигналы обеспечивают передача неподвижных и подвижных изображений. Сигналы радиоактивных излучений являются демаскирующими признаками радиоактивных веществ. Условные сигналы несут информацию, содержание которой предварительно определено между ее источником и получателем, например, горшок с цветком на подоконнике в литературных произведениях о разведчиках - о провале явки.

Вид информации, содержащей в сигнале, изменяет его демаскирующие признаки: форму, ширину спектра, частотный и динамический диапазон. Например, стандартный речевой сигнал, передаваемый по телефонной линии, имеет ширину спектра 300-3400 Гц, звуковой - 16-20000 Гц, телевизионный - 6-8 МГц и т. д. Произведение B=ДFcфc называется базой сигнала. Если В=1, то сигнал узкополосный, при В"1 - сигнал широкополосный.

По времени проявления сигналы могут быть регулярными, время появления которых получателю информации известно, например, сигналы точного времени, и случайные, когда это время неизвестно. Статистические характеристики проявления случайных сигналов во времени могут представлять собой достаточно информативные демаскирующие признаки источников, прежде всего, об их принадлежности и режимах функционирования. Например, появление в помещении радиосигнала во время ведения в нем разговоров может с достаточно высокой вероятностью служить демаскирующим признаком закладного устройства с акустическим автоматом.

По аналогии с демаскирующим объектом и с такой же целью целесообразно ввести понятие демаскирующий сигнал, факт обнаружения которого может служить информативным признаком объекта защиты. Например, побочные излучения на определенной частоте конкретной радиостанции, могут служить в качестве ее прямого, а иногда именного признака. Во время войны по "почерку" радиста на ключе определяли его фамилию и распознавали радиоигру, затеянную противником.

Демаскирующие признаки веществ

Веществом называют все, что состоит из частиц одного или нескольких химических элементов, находится в твердом, жидком или газообразном состоянии, имеет массу и объем. Классификация веществ приведена на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Классификация веществ

Вещества делятся на простые и сложные (химические соединения). Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента, сложные - из разных элементов. Химический элемент образуют атомы с одинаковым положительным зарядом ядра (с одинаковым порядковым номером в периодической системе Д. И. Менделеева). Атомы химических элементов могут существовать в свободном состоянии при очень высокой температуре или в составе простых веществ. Свойства химических соединений не совпадают со действами образующих его химических элементов.

По свойствам химические элементы условно делятся на металлы и немеметаллы. К металлам относятся простые вещества, имеющие в обычных условиях кристаллическую структуру (кроме ртути), хорошую теплопроводность и электропроводность. В свою очередь металлы по плотности делятся на легкие (с плотностью до 5 г/см3) и тяжелые, по температуре плавления - на легкоплавкие (с температурой плавления до 1000 °С) и тугоплавкие, по химической стойкости к кислотам - благородные (серебро, золото) и неблагородные. Простые вещества, не обладающие признаками металлов, относятся к неметаллам.

Большинство соединений, в состав которых входит элемент углерод, относят к органическим. Но простейшие соединения углерода (оксиды - соединения из углерода и кислорода, угольная кислота и ее соли, некоторые другие), а также не содержащие углерод -- к неорганическим соединениям.

Для обеспечения безопасности информации о веществах с новыми свойствами важно представлять признаки, по которым злоумышленник может воссоздать вещество с новыми свойствами. Классификация основных признаков веществ представлена на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Классификация признаков веществ

По физическому составу вещества могут быть однородными твердыми (кусковыми, порошковыми), жидкими, газообразными и неоднородными, в виде взвесей, эмульсий и т. п.

По химическому составу вещества делятся на органические и неорганические. В свою очередь органические вещества -- на углеводороды, кислородсодержащие и азотсодержащие, неорганические - на оксиды, кислоты, основания и соли.

Изотопный состав характеризует стабильность или нестабильность ядер веществ или, другими словами, наличие радиоактивных изотопов у рассматриваемого вещества.

Ионный состав вещества определяется при нахождении его в ионизированном состоянии, называемой плазмой и возникающем под действием высокой температуры или газового разряда (для газообразных веществ).

Строение веществ описывают на макроскопическом, микроскопическом и субмикроскопическом уровнях, на последнем в виде кристаллической решетки, макромолекул, молекул, субатомных частиц и атомов.

Механические свойства веществ характеризуют их прочность на сжатие и растяжение, твердость, вязкость, плотность, пористость, пластичность, смачиваемость, непроницаемость и т. д.

Химические свойства вещества определяются по результатам взаимодействия его с другими веществами.

Акустические свойства определяют скорость передачи и поглощения звука в веществе.

Тепловые свойства оцениваются по температуре фазовых переходов из одного состояния в другое, теплопроводности, теплоемкости и др.

Лучистые (оптические, рентгеновские и др.) свойства вещества описываются коэффициентами и спектральными характеристиками пропускания, отражения, преломления, возможностями по дифракции, поляризации и интерференции лучей света в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах, а также гамма-излучений.

Электропроводность, величины термо-эдс, окислительно-восстановительные потенциалы, потенциалы ионизации, диэлектрическая и магнитная проницаемость и т. п. характеризуют электрические и магнитные свойства вещества.

Ядерные свойства вещества оцениваются по массе изотопов, массе и периоду полураспада радиоактивных частиц и др.

Признаки, по которым можно обнаружить и распознать вещество, т. е. определить его состав, структуру и свойства, в смеси других веществ, являются демаскирующими. Демаскирующие признаки нового вещества и технологии его изготовления содержатся не только в конечном продукте, но и в тех исходных и промежуточных продуктах технологического процесса получения этого вещества. Вещества, содержащие демаскирующие признаки другого вещества или технологию его изготовления, называют демаскирующими веществами. Например, новые духи отличаются от прототипов составом. Демаскирующими признаками новых духов являются характеристики запаха, а демаскирующими веществами -- компоненты духов в определенном соотношении. Оригинальные духи отличаются от подделки также рядом признаков, в том числе стойкостью сохранения запаха. Стойкость запаху придают специальные дорогие добавки, которые являются демаскирующими вешествами оригинала. В результате физико-химического анализа демаскирующих веществ добывается информация о составе, структуре, свойствах и технологии изготовления продукции, информация о которой составляет государственную и коммерческую тайну.

Потенциальные возможности обнаружения и распознавания демаскирующих веществ зависят от их концентрации в смеси добываемых веществ. Минимально допустимые значения концентрации демаскирующих веществ, исключающие получение злоумышленниками защищаемой информации, используются в качестве норм при обеспечении безопасности информации о признаках веществ.

1.3 Источники и носители информации

Информативность людей как источников информации существенно различается. Наиболее информированы руководители организаций, их заместители и ведущие специалисты. Каждый сотрудник организации владеет конфиденциальной информацией в объеме, превышающем, как правило, необходимый для выполнения его функциональных обязанностей. Распространение конфиденциальной информации между сотрудниками организации является одним из проявлений процессов выравнивания тезаурусов. Например, в результате неформальных межличностных отношений (дружественных, приятельских) конфиденциальная информация может поступать к посторонним лицам, которые к сохранению "чужих" тайн относятся менее ответственно, чем к своим. Тщеславные люди непреднамеренно разглашают конфиденциальные сведения в публичных выступлениях и беседах с целью продемонстрировать свою эрудицию или заинтересовать собеседника и т. д. Кроме непреднамеренного разглашения конфиденциальной информации, часть сотрудников (по американской статистике - около 25%) по различным личным мотивам готовы продать известные им секреты и ищут контактов с зарубежной разведкой или представителями конкурента.

Поэтому служба безопасности в интересах локализации ценной информации должна постоянно помнить о достаточно объективных процессах распространения информации внутри и даже за ее пределами (через родственников, друзей и приятелей, через сотрудников налоговой полиции, муниципалитетов, префектур, в арбитражном суде и т. д.). Даже эффективная защита информации, но только в пределах организации, не гарантирует ее безопасность.

В [1] под документом понимается зафиксированная на материальном носителе информация с реквизитами, позволяющими ее идентифицировать. К документам относится служебная информация, научные публикации в открытой и закрытой печати, статьи в газетах и журналах о деятельности организации или ее сотрудников, реклама, отчеты сотрудников, конструкторская и технологическая документация и т. д.

Документы относятся к наиболее информативным источникам, так как они содержат, как правило, достоверную информацию в отработанном и сжатом виде, в особенности, если документы подписаны или утверждены. Информативность различных публикаций имеет широкий диапазон оценок: от очень высокой, когда описывается открытие, до преднамеренной или непреднамеренной дезинформации. К последней, например, относятся публикации с недостаточно проверенными и достоверными результатами.

Большинство технических средств сбора, обработки, хранения и передачи информации нельзя отнести к источникам информации, так как они представляют собой лишь инструмент для преобразования входной информации. Исключения составляют лишь датчики различных измерительных устройств и интеллектуальные средства обработки, генерирующие информацию, такие как, например, компьютер Deep Blue фирмы IBM, выигравший матч у чемпиона мира Г. Каспарова. Критерием отнесения технического средства к источникам информации может служить ответ на вопрос потребителя информации об ее источнике. Легко можно представить реакцию потребителя информации на ответ, что ее источник - телефонный аппарат в таком-то помещении или компьютер. Также некорректно рассматривать в качестве источников информации радио- или телевизионные приемники. Очевидно, что источники этой информации даже не дикторы, читающие текст, а редакции и конкретные люди, готовящие текст или высказывающие свое мнение.

Продукция (без документации) является источником информации о признаках. Ноу-хау нового изделия могут содержаться во внешнем виде, например, в форме автомобиля, расцветке ткани, моделях одежды, узле механизма, в параметрах излучаемых полей (сигналов радиостанции или радиолокатора), в составе и структуре материала (броневой стали, ракетного топлива, духов или лекарства). Для получения семантической информации о сущности ноу-хау с целью его использования производят изучение и исследование продукции путем разборки, расчленения, выделения отдельных составных частей и элементов, проведения физического и химического анализа и т. д.

Любой творческий и производственный процесс сопровождается отходами. Научные работники создают эскизы будущих изделий или пробы веществ, при производстве (опытном или промышленном) возможен брак или технологические газообразные, жидкие или твердые отходы. Даже при печатании на пишущей машинке остаются следы документов на копировальной бумаге и ленте, которые после использования неопытная или небдительная машинистка бросает в корзину для бумаг. Отходы производства в случае небрежного отношения с ними (сбрасывания на свалку без предварительной селекции. сжигания или резки бумаги и т. д.) могут привести к утечке ценной информации. Для такой возможности существуют, кроме того, психологические предпосылки сотрудников, серьезно не воспринимающих отходы как источники секретной (конфиденциальной) информации.

Информативными могут быть не только продукция и отходы ее производства. но и исходные материалы и сырье, а также используемое оборудование. Если среди поставляемых фирме материалов и сырья появляются новые наименования, то специалисты конкурента могут определить по ним изменения в создаваемой продукции или технологических процессах.

Таким образом, источниками конфиденциальной информации могут быть как физические лица, так и различные объекты. При решении задач ее защиты нужно учитывать каждый источник информации и его информативность в конкретных условиях. В редких случаях информация от источника непосредственно передается получателю, т. е. источник сам переносит ее в пространстве к месту расположения получателя или получатель вступает в непосредственный контакт с источником, например, проникает в помещение, вскрывает сейф и забирает документ.

Как правило, для добывания информации между источником и получателем существует посредник - носитель информации, который позволяет органу разведки или злоумышленнику получать информацию дистанционно, в более безопасных условиях. Информация источника также содержится на носителе. Следовательно, носителями являются материальные объекты, обеспечивающие запись, хранение и передачу информации в пространстве и времени. Известны 4 вида носителей информации:

- люди; (разум)

- материальные тела (макрочастицы);

- поля;

- элементарные частицы (микрочастицы).

Человек как носитель информации ее запоминает и пересказывает получателю в письменном виде или устно. При этом он может полученную от источника информацию преобразовать в соответствии с собственным толкованием ее содержания, исказив смысл. Кроме того, человек может быть также носителем других носителей информации - документов, продукции и т. д.

Материальные тела являются носителями различных видов информации. Прежде всего, материальные тела содержат информацию о своем составе, структуре (строении), о воздействии на них других материальных тел. Например, по остаточным изменениям структуры бумаги восстанавливают подчищенные надписи, по изменению структуры металла двигателя определяют его заводской номер, перебитый автомобильными ворами. Материальные тела (папирус, глиняные таблички, береста, камень, бумага) использовались людьми для консервации и хранения информации в течение всей истории человечества. И в настоящее время бумага является самым распространенным носителем семантической информации. Однако четко прослеживается тенденция замены бумаги машинными носителями (магнитными, полупроводниковыми, светочувствительными и др.), но бумага еще длительное время останется наиболее массовым и удобным носителем, прежде всего, семантической информации.

Носителями информации являются различные поля. Из известных полей в качестве носителей применяются акустические, электрические, магнитные и электромагнитные (в диапазоне видимого и инфракрасного света, в радиодиапазоне). Информация содержится в значениях параметров полей. Если поля представляют собой волны, то информация содержится в амплитуде, частоте и фазе.

Из многочисленных элементарных частиц в качестве носителей информации используются электроны, образующие статические заряды и электрический ток, а также частицы (электроны и ядра гелия) радиоактивных излучений. Попытки использования для переноса информации других элементарных частиц с лучшей проникающей способностью (меньшим затуханием в среде распространения), например, нейтрино, не привели пока к положительным результатам.

Принципы записи и съема информации с носителя

- для AM: ДFам = 2Fс.м;

- для ЧМ: ДFчм " Fc.м;

- для ФМ: ДFфм ? АFчм.

Для радиовещания ширина спектра ЧМ-сигнала составляет 100-150 кГц вместо около 7 кГц для AM речевого сигнала. Поэтому ЧМ-сигналы не применяют из-за "тесноты" в эфире в длинноволновом, средневолновом и даже коротковолновом диапазонах волн. ЧМ вещание ведется в УКВ диапазоне. Так как действие помех проявляется, прежде всего, в изменении амплитуды сигнала, то ЧМ-сигналы обладают существенно большей помехоустойчивостью, чем АМ-сигналы. Это свойство ЧМ-сигналов обеспечивает высокое качество радиовещания в УКВ диапазоне. Спектры ФМ и ЧМ-сигналов мало отличаются по ширине.

Выделение информации из модулированного электрического сигнала производится путем обратных преобразований -- демодуляции его в детекторе (демодуляторе) приемника. При демодуляции выделенный и усиленный сигнал, наведенный электромагнитной волной в антенне, преобразуется таким образом, что сигнал на выходе детектора соответствует модулирующему сигналу передатчика. Демодуляция, как любая процедура распознавания, обеспечивается путем сравнения текущего сигнала с эталонным.

Способы выполнения этой процедуры для разных видов демодуляции существенно отличаются. При демодуляции АМ-сигналов в качестве эталонной амплитуды используется усредненная амплитуда несущего колебания на выходе детектора, ЧМ-сигналов -- частота настройки контура детектора, ФМ-сигналов -- фаза опорного колебания.

Из-за влияния помех модулирующие (при передаче) и демодулированные (при приеме) сигналы будут отличаться. В общем случае любые преобразования сигнала с воздействием на его информационные параметры изменяют записанную в нем информацию. Степень изменения зависит от отношения сигнал/помеха на входе демодулятора. При достаточно большом превышении мощности носителя над мощностью помех искажения информации столь незначительные. что количество и качество информации практически не меняются.

Помехоустойчивость дискретных сигналов выше, чем аналоговых, так как искажения дискретных сигналов возникают в тех случаях, когда изменения параметра сигнала превышают половину величины интервала между соседними значениями параметра. Если изменения параметров помехами составляют менее половины этого интервала, то при приеме такого сигнала можно восстановить исходное значение параметра сигнала. Допустимое значения отношения мощностей или амплитуд сигнала и помехи (отношения сигнал/помеха), при которых обеспечивается требуемое качество принимаемой информации, определяются видом информации и характером помех.

Для повышения достоверности передачи информации наряду с увеличением энергии носителя информации используют другие методы защиты дискретной информации от помех, прежде всего, помехоустойчивое кодирование. При помехоустойчивом кодировании каждому элементу дискретной информации (букве, цифре, любому другому знаку) ставится в соответствие кодовая комбинация, содержащая дополнительные (избыточные) двоичные символы. Эти дополнительные символы позволяют обнаруживать искажения и исправлять в зависимости от избыточности кода ошибочные символы различной кратности. Существует большое количество видов кодов, повышающих помехоустойчивость сообщений для различных условий среды распространения носителей. Однако следует иметь, что платой за повышение помехоустойчивости кодированных сигналов является уменьшение скорости передачи информации.

Любое сообщение в общем случае можно описать с помощью трех основных параметров: динамическим диапазоном Dc, шириной спектра частот ДFс и длительностью передачи Те. Произведение этих трех параметров называется объемом сигнала Vc=DcДFcTc. В трехмерном пространстве объем сигнала можно представить в виде параллелепипеда (см. рис. 1.10).

Рис. 1.10. Графическое представление объема сигнала

Для обеспечения неискаженной передачи сообщения объемом Vc, необходимо чтобы характеристики среды распространения и непосредственно приемника соответствовали ширине спектра и динамическому диапазону сигнала.

Если полоса частот среды распространения или приемника уже полосы сигнала, то для обеспечения безискаженной передачи сигнала объемом Vc уменьшают его ширину спектра. При этом для сохранения Vc=const соответственно увеличивают время передачи Тс. Для безискаженной передачи сообщения в реальном масштабе времени полоса пропускания приемника должна соответствовать ширине спектра сигнала.

1.4 Источники сигналов

Объекты, излучающие сигналы, содержат источники сигналов. Если объект отражает поля внешних источников, то он одновременно является источником информации об объекте и источником сигнала. В этом случае сигнал содержит информацию о видовых или сигнальных признаках объекта. Например, сигнал в виде отраженного от объекта света несет информацию о свойствах его поверхности. В варианте, когда на вход источника сигнала поступает первичный сигнал, например, акустическая волна от говорящего человека, то источник сигнала, переписывающий информацию одного носителя (акустической волны) на другой (электромагнитное поле) в связи называется передатчиком. К таким источникам относятся, например, передающие устройства связных радиостанций. Источники сигналов, создаваемые и применяемые для обеспечения связи между санкционированными абонентами, называют функциональными источниками сигналов.

Но существует большая группа источников, от которых могут распространяться несанкционированные сигналы с защищаемой информацией и которые возникают случайно или создаются злоумышленниками. Так как эти сигналы несут угрозу безопасности информации, то их условно называют опасными. Условность объясняется тем обстоятельством, что сигналы функциональных источников (функциональные сигналы) при приеме их злоумышленниками также небезопасны для передаваемой информации. Но, во-первых, без функциональных сигналов невозможна связь, а, следовательно, нормальная жизнь современного общества, и, во-вторых, передача информации с их помощью может контролироваться абонентами. Функциональные сигналы становятся опасными, если не приняты меры по безопасности информации. Для обеспечения целенаправленной защиты информации необходимо рассмотреть сущность источников сигналов.

Источники функциональных сигналов

Побочные излучения и наводки

К акустоэлектрическим преобразователям относятся физические устройства, элементы, детали и материалы, способные под действием переменного давления акустической волны создавать эквивалентные электрические сигналы. Свойства акустоэлектрических преобразователей используются по своему функциональному назначению для создания микрофонов различных типов. Но существуют разнообразные радиоэлектронные и электрические элементы и устройства, обладающие так называемым "микрофонным эффектом", т. е. способными преобразовывать акустические сигналы в электрические. Это приводит к появлению в радио- и электрических устройствах, содержащих акустоэлектрические преобразователи, опасных сигналов, которые создают* предпосылки для утечки информации.

Классификация акустоэлектрических преобразователей, создающих опасные сигналы, приведена на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Классификация акустоэлектрических преобразователей

Электрические сигналы, модулированные акустическими сигналами, возникают в индуктивных акустоэлектрических преобразователях в результате перемещений под действием акустических волн индуктивностей (катушек с металлической проволокой) в полях (магнитных и электрических) или при изменениях геометрических размеров катушек и их сердечников.

Наибольшей чувствительностью обладают электродинамические акусто-электрические преобразователи в виде динамических головок громкоговорителей (см. рис. 1.12).

Рис. 1.12. Схема электродинамического громкоговорителя

Сущность преобразования состоит в следующем. Под давлением акустической волны соединенная с диффузором катушка в виде картонного цилиндра с намотанной на нем тонкой проволокой перемещается в магнитном поле. создаваемом постоянным магнитом цилиндрической формы. В соответствии с законом электромагнитной индукции в катушке (контуре) возникает электродвижущая сила (эдс), величина которой пропорциональна громкости звука. Опасные сигналы на концах катушки достигают величин в 5 -15 мВ, достаточных для их распространения за пределы помещения, здания и даже территории. Поэтому неработающие, но непосредственно подключенные к радиотрансляционной сети громкоговорители могут выполнять функцию микрофона и передавать информацию разговоров в помещении на достаточно большое расстояние.

Аналогичный эффект возникает в электромагнитных акустоэлектрических преобразователях. К ним относятся электромагниты электромеханических звонков и капсюлей телефонных аппаратов, шаговые двигатели вторичных часов, кнопочные извещатели ручного вызова пожарной службы охраняемого объекта и др. Электрические сигналы индуцируются в катушках электромагнитов этих устройств в результате изменений напряженности создаваемых ими полей. Эти процессы вызваны изменениями под действием акустической волны воздушного зазора между сердечником и якорем электромагнита или статора (неподвижной части) и ротора (подвижной) части электродвигателя.

Перечень бытовых радио и электроприборов, в которых возникают подобные процессы и которые устанавливаются в служебных и жилых помещениях, достаточно велик. К ним относятся: телефонные аппараты с электромеханическими звонками, вторичные электрические часы системы единого времени предприятия или организации, вентиляторы и др. Уровни опасных сигналов в этих цепях зависят от конструкции конкретного типа средства и их значения имеют значительный разброс. Например, опасные сигналы, создаваемые звонковой цепью телефонного аппарата, могут достигать значений долей и единиц мВ.

Магнитострикция проявляется в изменении магнитных свойств ферромагнитных веществ (электротехнической стали и ее сплавов) при их деформировании (растяжении, сжатии, изгибании, кручении). Такое явление называется обратным эффектом магнитострикции, в отличие от прямого, который заключается в изменении геометрических размеров и объема ферромагнитного тела при помещении его в магнитное поле. В результате магнитострикции под действием акустической волны изменяется магнитная проницаемость сердечников индуктивностей (контуров, дросселей, трансформаторов) радио- и электротехнических устройств, что приводит к эквивалентному изменению значений индуктивностей и модуляции протекающих через них высокочастотных сигналов.