Методы и средства выявления акустических каналов утечки информации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки российской федерации

Поволжский государственный технологический университет

Факультет информатики и вычислительной техники

Кафедра ИБ

Расчётно-графическая работа по дисциплине

«Методы выявления нарушений информационной безопасности автоматизированных систем»

на тему: Методы и средства выявления акустических каналов утечки информации

Выполнили: ст. гр. БИ-51

Семёнова М. А.

Смирнова В. А.

Ямбаршев К. Ю.

Проверил: Тюкаев А. Ю.

Йошкар-Ола, 2012 г.

Содержание

• Введение
• 1. Классификация и характеристика технических каналов утечки акустической информации
• 1.1 Воздушные технические каналы утечки информации
• 1.2 Вибрационные технические каналы утечки информации
• 1.3 Электроакустические технические каналы утечки информации
• 1.4 Оптико-электронный технический канал утечки информации
• 1.5 Параметрические технические каналы утечки информации
• 2. Методы и средства выявления каналов утечки речевой информации
• 2.1 Методика работы по акустическому каналу
• 2.2 Методика работы по виброакустическому каналу
• 2.3 Методика выявления “микрофонного эффекта”
• 2.4 Методика работы по электрическим и магнитным полям
• 2.5 Методика работы по оптическому каналу
• Заключение
• Список литературы

Введение

информация утечка акустический

Речевая информация - это голосовой аппарат человека.

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

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.

Различного рода преобразователи акустических и вибрационных колебаний являются вторичными источниками. К последним относятся: громкоговорители, телефоны, микрофоны, акселерометры и другие устройства.

1. Классификация и характеристика технических каналов утечки акустической информации

Под акустической понимается информация, носителем которой являются акустические сигналы. В том случае, если источником информации является человеческая речь, акустическая информация называется речевой.

Акустический сигнал представляет собой возмущения упругой среды, проявляющиеся в возникновении акустических колебаний различной формы и длительности [32]. Акустическими называются механические колебания частиц упругой среды, распространяющиеся от источника колебаний в окружающее пространство в виде волн различной длины.

Первичными источниками акустических колебаний являются механические колебательные системы, например органы речи человека, а вторичными - преобразователи различного типа, в том числе электроакустические. Последние представляют собой устройства, предназначенные для преобразования акустических колебаний в электрические и обратно. К ним относятся пьезоэлементы, микрофоны, телефоны, громкоговорители и другие устройства.

В зависимости от формы акустических колебаний различают простые (тональные) и сложные сигналы. Тональный - это сигнал, вызываемый колебанием, совершающимся по синусоидальному закону. Сложный сигнал включает целый спектр гармонических составляющих.

Речевой сигнал является сложным акустическим сигналом в диапазоне частот от 200...300 Гц до 4...6 кГц.

В зависимости от физической природы возникновения информационных сигналов, среды распространения акустических колебаний и способов их перехвата технические каналы утечки акустической (речевой) информации можно разделить на воздушные, вибрационные, электроакустические, оптико-электронный и параметрические (рис. 1.7).

1.1 Воздушные технические каналы утечки информации

В воздушных технических каналах утечки информации средой распространения акустических сигналов является воздух, и для их перехвата используются миниатюрные высокочувствительные микрофоны и специальные направленные микрофоны. Схемы воздушных технических каналов утечки информации показаны на рис.1.8...1.13.

Миниатюрные микрофоны объединяются (или соединяются) с портативными звукозаписывающими устройствами (диктофонами) или специальными миниатюрными передатчиками.

Автономные устройства, конструкционно объединяющие миниатюрные микрофоны и передатчики, называют закладными устройствами перехвата речевой информации, или просто акустическими закладками.

Перехваченная закладными устройствами речевая информация может передаваться по радиоканалу, оптическому каналу (в инфракрасном диапазоне длин волн), по сети переменного тока, соединительным линиям ВТСС, посторонним проводникам (трубам водоснабжения и канализации, металлоконструкциям и т. п.). Причем для передачи информации по трубам и металлоконструкциям могут использоваться не только электромагнитные, но и механические ультразвуковые колебания.

Прием информации, передаваемой закладными устройствами, осуществляется, как правило, на специальные приемные устройства, работающие в соответствующем диапазоне длин волн. Однако встречаются закладные устройства, прием информации с которых можно осуществлять с обычного телефонного аппарата. Такие устройства устанавливаются или непосредственно в корпусе телефонного аппарата, находящегося в контролируемом помещении и называемом “телефоном-наблюдателем”, или подключаются к телефонной линии, чаще всего в телефонной розетке. Подобное устройство конструкционно объединяет миниатюрный микрофон и специальный блок коммутации и часто называется “телефонным ухом”. Блок коммутации подключает микрофон к телефонной линии при дозвоне по определенной схеме до “телефона-наблюдателя” или подаче в линию специального кодированного сигнала.

Использование портативных диктофонов и акустических закладок требует проникновения на контролируемый объект (в помещение). В том случае, когда это не удается, для перехвата речевой информации используются направленные микрофоны.

1.2 Вибрационные технические каналы утечки информации

В вибрационных (структурных) технических каналах утечки информации средой распространения акустических сигналов являются конструкции зданий, сооружений (стены, потолки, полы), трубы водоснабжения, отопления, канализации и другие твердые тела.

Для перехвата акустических колебаний в этом случае используются контактные микрофоны (стетоскопы). Схемы вибрационных технических каналов утечки информации представлены на рис.1.14 и 1.15.

Контактные микрофоны, соединенные с электронным усилителем называют электронными стетоскопами.

По вибрационному 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 оптическому каналу в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн, а также по ультразвуковому каналу (по металлоконструкциям здания).

1.3 Электроакустические технические каналы утечки информации

Электроакустические технические каналы утечки информации возникают за счет электроакустических преобразований акустических сигналов в электрические и включают перехват акустических колебаний через ВТСС, обладающих “микрофонным эффектом” (рис.1.16), а также путем “высокочастотного навязывания”( рис.1.17).

Некоторые элементы ВТСС, в том числе трансформаторы, катушки индуктивности, электромагниты вторичных электрочасов, звонков телефонных аппаратов, дроссели ламп дневного света, электрореле и т. п., обладают свойством изменять свои параметры (емкость, индуктивность, сопротивление) под действием акустического поля, создаваемого источником акустических колебаний. Изменение параметров приводит либо к появлению на данных элементах электродвижущей силы (ЭДС), изменяющейся по закону воздействующего информационного акустического поля, либо к модуляции токов, протекающих по этим элементам, информационным сигналом. Например, акустическое поле воздействуя на якорь электромагнита вызывного телефонного звонка, вызывает его колебание. В результате чего изменяется магнитный поток сердечника электромагнита. Изменение этого потока вызывает появление ЭДС самоиндукции в катушке звонка, изменяющейся по закону изменения акустического поля.

ВТСС, кроме указанных элементов, могут содержать непосредственно электроакустические преобразователи. К таким ВТСС относятся некоторые датчики пожарной сигнализации, громкоговорители ретрансляционной сети и т.д. Эффект электроакустического преобразования акустических колебаний в электрические часто называют “микрофонным эффектом”. Причем из ВТСС, обладающих “микрофонным эффектом”, наибольшую чувствительность к акустическому полю имеют абонентские громкоговорители и некоторые датчики пожарной сигнализации. 
Перехват акустических колебаний в данном канале утечки информации осуществляется путем непосредственного подключения к соединительным линиям ВТСС, обладающих “микрофонным эффектом”, специальных высокочувствительных низкочастотных усилителей. Например, подключая такие средства к соединительным линиям телефонных аппаратов с электромеханическими вызывными звонками, можно прослушивать разговоры, ведущиеся в помещениях, где установлены эти аппараты.

Технический канал утечки информации путем “высокочастотного навязывания” может быть осуществлен путем несанкционированного контактного введения токов высокой частоты от соответствующего генератора в линии (цепи), имеющие функциональные связи с нелинейными или параметрическими элементами ВТСС, на которых происходит модуляция высокочастотного сигнала информационным. Информационный сигнал в данных элементах ВТСС появляется вследствие электроакустического преобразования акустических сигналов в электрические. В силу того, что нелинейные или параметрические элементы ВТСС для высокочастотного сигнала, как правило, представляют собой несогласованную нагрузку, промодулированный высокочастотный сигнал будет отражаться от нее и распространяться в обратном направлении по линии или излучаться. Для приема излученных или отраженных высокочастотных сигналов используется специальные приемники с достаточно высокой чувствительностью. Для исключения влияния зондирующего и переотраженного сигналов могут использоваться импульсные сигналы.

Наиболее часто такой канал утечки информации используется для перехвата разговоров, ведущихся в помещении, через телефонный аппарат, имеющий выход за пределы контролируемой зоны. Для исключения воздействия высокочастотного сигнала на аппаратуру АТС в линию, идущую в ее сторону, устанавливается специальный высокочастотный фильтр.

1.4 Оптико-электронный технический канал утечки информации

Оптико-электронный (лазерный) канал утечки акустической информации образуется при облучении лазерным лучом вибрирующих в акустическом поле тонких отражающих поверхностей (стекол окон, картин, зеркал и т.д.). Отраженное лазерное излучение (диффузное или зеркальное) модулируется по амплитуде и фазе (по закону вибрации поверхности) и принимается приемником оптического (лазерного) излучения, при демодуляции которого выделяется речевая информация (рис 1.18). Причем лазер и приемник оптического излучения могут быть установлены в одном или разных местах (помещениях).

Для перехвата речевой информации по данному каналу используются сложные лазерные акустические локационные системы, иногда называемые “лазерными микрофонами”. Работают они, как правило, в ближнем инфракрасном диапазоне волн.

1.5 Параметрические технические каналы утечки информации

В результате воздействия акустического поля меняется давление на все элементы высокочастотных генераторов ТСПИ и ВТСС. При этом изменяется (незначительно) 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. Это обусловлено тем, что незначительное изменение взаимного расположения, например, проводов в катушках индуктивности (межвиткового расстояния) приводит к изменению их индуктивности, а, следовательно, к изменению частоты излучения генератора, т.е. к частотной модуляции сигнала. Или воздействие акустического поля на конденсаторы приводит к изменению расстояния между пластинами и, следовательно, к изменению его емкости, что, в свою очередь, также приводит к частотной модуляции высокочастотного сигнала генератора. Наиболее часто наблюдается паразитная модуляция информационным сигналом излучений гетеродинов радиоприемных и телевизионных устройств, находящихся в выделенных помещениях и имеющих конденсаторы переменной емкости с воздушным диэлектриком в колебательных контурах гетеродинов. Промодулированные информационным сигналом высокочастотные колебания излучаются в окружающее пространство и могут быть перехвачены и детектированы средствами радиоразведки (рис.1.19).

Параметрический канал утечки информации может быть реализован и путем “высокочастотного облучения” помещения, где установлены полуактивные закладные устройства, имеющие элементы, некоторые параметры которых (например, добротность и резонансная частота объемного резонатора) изменяются по закону изменения акустического (речевого) сигнала (рис.1.20).

При облучении мощным высокочастотным сигналом помещения, в котором установлено такое закладное устройство, в последнем при взаимодействии облучающего электромагнитного поля со специальными элементами закладки (например, четвертьволновым вибратором) происходит образование вторичных радиоволн, т.е. переизлучение электромагнитного поля. А специальное устройство закладки (например, объемный резонатор) обеспечивает амплитудную, фазовую или частотную модуляцию переотраженного сигнала по закону изменения речевого сигнала. Подобного вида закладки иногда называют полуактивными.

Для перехвата информации по данному каналу кроме закладного устройства необходимы специальный передатчик с направленным излучением и приемник.

2. Методы и средства выявления каналов утечки речевой информации

Каналы утечки информации могут быть функциональными и специальными.

Основное отличие этих двух категорий состоит в том, что функциональные каналы утечки информации объективно существуют на каждом объекте и их наличие вполне прогнозируемо. Специальные каналы утечки информации специально создаются вероятным противником с целью перехвата информации.

Для выявления как функциональных, так и специальных каналов утечки информации разработан и выпускается ряд технических средств. Данная аппаратура обобщенно называется - поисковой. Существует достаточно четкая классификация поисковой аппаратуры. Исходя из того, какие каналы можно выявить при помощи поисковых технических средств, их можно подразделить на две группы:

· аппаратура для выявления каналов утечки информации (работа по функциональным каналам);

· аппаратура для выявления и локализации технических средств перехвата информации (работа по специальным каналам).

Необходимость рассмотрения данного материала вызвана тем, что, как правило, руководство служб безопасности и технические специалисты групп поиска зачастую игнорируют вопросы выявления функциональных каналов утечки информации, всецело посвящая себя работе по специальным каналам. Иными словами, они уделяют основное внимание поиску подслушивающих устройств, в то время как в выделенных помещениях существуют более реальные угрозы - такие как шахты вентиляции, выходящие за зону контроля, щели в ограждающих конструкциях и т.д.

Опыт проведения поисковых мероприятий на различных объектах говорит о том, что практически в 90 процентов случаев в выделенных помещениях выявляются функциональные каналы утечки информации, в то время как специальные каналы существуют в 1-2 % случаев.

Из этой нехитрой статистики видно, что почти в каждом выделенном помещении существует потенциальная возможность перехвата речевой информации, вопрос только в том воспользуется ли этой возможностью вероятный противник? Практика показывает, что, если операция по прослушиванию объекта готовится профессионально, то функциональные каналы используются обязательно. Этому есть и объективное обоснование. Во-первых, задействовать функциональные каналы выгодно с экономической точки зрения, во-вторых, риск, несомненно, меньший, т.к. нет необходимости проникать на объект.

Таким образом, выявление функциональных каналов утечки информации выделенных помещений и последующая защита информации по этим каналам является залогом эффективности системы защиты речевой информации на объекте.

Классификация технических средств выявления каналов утечки информации

Технические средства выявления функциональных каналов утечки речевой информации можно подразделить на следующие группы:

· низкочастотные усилители

· селективные нановольтметры

· стетоскопы

Низкочастотные усилители предназначены для выявления естественных (акустических, виброакустических и ПЭМИН оргтехники) каналов утечки информации, а также выявления каналов передачи от некоторых подслушивающих устройств.

Данный класс приборов является основным для выявления функциональных каналов утечки информации. Несмотря на кажущуюся простоту в использовании, НЧУ способны на многое. Неслучайно в арсенале всех серьезных поисковых бригад они всегда занимают особо уважаемое место.

Наиболее простым и эффективным представителем низкочастотных усилителей является изделие АТ-3, которое уже много лет выпускается в России, и заслужило авторитет в среде поисковиков.

Изделие предназначено для выявления и контроля, естественных и искусственно созданных каналов утечки речевой информации из помещений и от работающих технических средств. Применение датчиков комплекта позволяет определить наличие каналов утечки информации, возникающих за счет:

· акустических особенностей помещения и интерьера,

· виброакустических свойств ограждающих конструкций здания, воздуховодных и водопроводных коммуникаций,

· микрофонного эффекта оргтехники НЧ-магнитных и электрических полей оргтехники и кабельных коммуникаций,

· осветительных, информационных и охранных извещателей видимого инфракрасного диапазонов.

2.1 Методика работы по акустическому каналу

Для создания контрольного акустического сигнала имитирующего речь человека и легко различимого на фоне шумов используется штатное специальное озвучивающее устройство. Его устанавливают внутри исследуемого помещения в местах наиболее вероятного ведения конфиденциальных переговоров.

Для поиска акустического канала используется усилительный блок, на вход которого подается сигнал от микрофона, а к выходу подключаются наушники. Путем последовательного размещения микрофона на внешних частях ограждающих конструкций исследуемого помещения в местах нарушения звукоизоляции (дыры, щели и т.д.), производится слуховой контроль с целью выявления характерного сигнала от озвучивающего устройства.

Места наилучшего приема сигнала от озвучивающего устройства фиксируются и заносятся в отчет.

2.2 Методика работы по виброакустическому каналу

При этом варианте работ озвучивающее устройство размещается по тому же принципу, что и в предыдущем случае.

Для поиска виброакустического канала утечки информации используется усилительный блок, на вход которого подается сигнал от стетоскопа, а контроль осуществляется через наушники, подключенные к его выходу.

Путем последовательного размещения стетоскопического датчика на внешних частях ограждающих конструкций в местах выхода плотных сред (на несущих конструкциях, водопроводных трубах, стояках и т.д.) производится слуховой контроль с целью выявления характерного сигнала от озвучивающего устройства.

Как и в варианте работы по акустическому каналу места наилучшего приема сигнала от озвучивающего устройства фиксируются и заносятся в отчет.

2.3 Методика выявления “микрофонного эффекта”

При данном варианте работ исследуются проводные технические средства и линии, выходящие за пределы контролируемой зоны. Для создания контрольного сигнала используется озвучивающее устройство. Его располагают вблизи исследуемого технического средства, на расстоянии не ближе 1 метра, (чтобы исключить возможность влияния электрического и магнитного полей озвучивающего устройства на тестируемую аппаратуру).

Для выявления “микрофонного эффекта” используется усилительный блок, на вход которого поочередно подаются все кабели от тестируемого технического средства, а на выход наушники. Целью данного тестирования является выявление сигнала от озвучивающего устройства.

2.4 Методика работы по электрическим и магнитным полям

А) Исследуется различные технические средства, на входе которых имеется микрофон.

Озвучивающее устройство устанавливают также как и в предыдущем варианте работ (по “микрофонному эффекту”). На вход усилительного блока поочередно подключается магнитная и электрическая антенны, а к выходу - наушники.

Исследуемое техническое средство должно находиться в рабочем режиме (передавать, обрабатывать или усиливать речевые сигналы).

Ориентируя в различных положениях антенны, определяются области наилучшего приема сигнала от озвучивающего устройства. Затем, удаляя антенну от исследуемого технического средства, определяют направление и максимальное расстояние, на котором можно прослушать контрольный сигнал.

Определенная таким образом область приема не должна выходить за пределы зоны контроля.

При наличии в исследуемом техническом средстве проводных линий, выходящих за границы помещения, где оно установлено, аналогичным образом производится оценка зоны перехвата вокруг проводов за ограждающими конструкциями помещения.

Б) Исследуются технические средства, обрабатывающие речевую информацию (магнитофоны, видеомагнитофоны, телемониторы или телевизоры в режиме телемонитора).

В данном варианте работ контрольный сигнал записывается на магнитный носитель исследуемого технического средства. Полученная запись воспроизводится на исследуемом техническом средстве, а зона перехвата определяется по методике изложенной в п.А.

В) Исследуются технические средства, обрабатывающие речевую информацию, принимаемую по проводному каналу (автоответчики, усилители, телефонные интерфейсы, приемные части переговорных устройств, выносные динамики).

В данном варианте работ сигнал от озвучивающего устройства, используя переходник, подается прямо в проводную линию исследуемого устройства.

Оценка зоны перехвата осуществляется по той же методике, что и п.А.

2.5 Методика работы по оптическому каналу

Озвучивающее устройство устанавливается в местах наиболее вероятного проведения конфиденциальных переговоров внутри контролируемого помещения.

Исследуются приборы электрического освещения, а также все технические средства, имеющие индикаторы видимого и инфракрасного диапазонов.

На вход усилительного блока поочередно подключаются датчики видимого и инфракрасного диапазонов, к выходу подключаются наушники. Контрольный датчик размещают в непосредственной близости от осветительного прибора или индикатора и используя наушники, выявляют сигнал от озвучивающего устройства.

Кроме НЧУ к классу поискового оборудования, предназначенного для выявления функциональных каналов утечки информации обычно относят селективные нановольтметры и стетоскопы.

Селективные нановольтметры наряду с рассмотренными выше НЧУ являются наиболее часто используемыми при выявлении каналов утечки информации. Методики работы в целом аналогичны тем, которые были изучены при ознакомлении с комплектом АТ-3. Особенность работ с селективными нановольтметрами состоит в том, что данные приборы достаточно габаритные (по сравнению с АТ-3) и поэтому использовать их возможно только в стационарном режиме. Достоинством же несомненно является высокая чувствительность и возможность производить количественные оценки принимаемых сигналов при наличии калиброванного источника контрольного звука. Чаще всего селективные нановольтметры применяются при необходимости количественной оценки каналов утечки информации.

Стетоскопы предназначены для выявления виброакустического канала утечки информации. Методика использования данных приборов абсолютно аналогична той, что приводилась при описании варианта работы АТ-3 по виброакустическому каналу.

Стетоскопические комплекты состоят из вибродатчиков и усилительного блока. Кроме того, иногда в комплект входят специальные звуководы для исследования щелей и отверстий.

Заключение

Проблема защиты от несанкционированного доступа к информации посвящено огромное количество методических, академических и правовых исследований. Отличительной особенностью хищения информации стала скрытность этого процесса, в результате чего жертва может не догадываться о происшедшем.

Таким образом, необходимо уяснить следующий момент: эффективность системы защиты речевой информации во многом зависит от того, насколько грамотно будут определены функциональные каналы утечки.

Список литературы

1. Герасименко, В. А. Основы защиты информации / В. А Герасименко, А. А. Малюк. - М.: 1997.

2. Ярочкин В.И. Информационная безопасность. - М.: Междунар. отношения, 2000. - 400 с.

3. Хорев А.А. Защита информации от утечки по техническим каналам. - М.: Гостехкомиссия России, 1998. - 320 с.

4. Торокин А.А. Основы инженерно-технической защиты информации.-- М.: Издательство «Ось-89», 1998 г.

5. http://avoidance.ru/ - статьи по информационной безопасности

Размещено на Allbest.ru