Основы инженерно-технической защиты информации

Для регулярного добывания информации органы разведки стараются привлечь к работе сотрудников государственных и коммерческих структур, имеющих доступ к интересующей информации.

Основными способами привлечения таких сотрудников являются следующие:

- инициативное сотрудничество;

- подкуп;

- сотрудничество под угрозой.

Инициативное сотрудничество предполагает привлечение людей, которые ищут контакты с разведкой зарубежного государства или конкурента, к сотрудничеству с целью добывания секретной или конфиденциальной информации по месту работы. Таких людей выявляют органы разведки путем наблюдения за сотрудниками и изучения их поведения, интересов, моральных качеств, слабостей, связей, финансового положения. В основе инициативного сотрудничества или предательства в подавляющем большинстве случаев лежат корыстные и аморальные мотивы, которые часто прикрываются рассуждениями о высоких целях.

Способы склонения к сотрудничеству подбираются под конкретного человека, который попал в поле зрения органов разведки и которого предполагается заставить сотрудничать (завербовать). Наиболее распространенным и менее опасным для злоумышленника способом склонения к сотрудничеству является подкуп. Подкупленный человек может стать постоянным и инициативным источником информации.

Другие способы склонения к сотрудничеству связаны с насильственными действиями злоумышленников. Это - психическое воздействие, угрозы личной безопасности, безопасности родных, имущества, а также преследования и шантаж, принуждающие сотрудника фирмы нарушить свои обязательства о неразглашении тайны. Если в результате предварительного изучения личностных качеств сотрудника фирмы, его жизни и поведения выявляются компрометирующие данные, то воэможен шантаж сотрудника с целью склонения его к сотрудничеству под угрозой разглашения компрометирующих сведений. Зарубежными спецслужбами часто создаются для приезжающих в их страну специалистов различного рода провокационные ситуации с целью получения компромата для последующего шантажа.

Выпытывание - способ получения информации от человека путем задания ему вопросов. Способы выпытывания разнообразны: от скрытого выпытывания до выпытывания под угрозой или в ходе физического или психического воздействия, - под пыткой. Скрытое выпытывание возможно путем задания в ходе беседы на конференции, презентации и или любом другом мероприятии вроде бы невинных вопросов, ответы на которые для специалиста содержат конфиденциальную информацию. Применяется скрытое выпытывание в устной или письменной форме при фиктивном наеме сотрудника конкурирующей фирмы на более высокооплачиваемую или интересную работу. Причем приглашение доводится до сотрудника в неявной форме, не вызывающей подозрение, через знакомых, в объявлении в средствах массовой информации об имеющейся вакансии по специальности сотрудника, но с существенно более высокой заработной платой. После получения в беседе с претендентом информации ему под различными предлогами отказывают в приеме на работу. Выпытывание под пыткой характерно для криминальных элементов, которые не утруждают себя применением скрытых, требующих длительной подготовки, способов добывания информации.

Дистанционное добывание информации предусматривает съем ее с носителей, распространяющихся за пределы области физического контакта злоумышленника с источником информации. Часто рассматривается вариант, когда информации снимается за пределами контролируемой зоны (территории, помещения), но возможны иные варианты. Дистанционное добывание информации возможно в результате наблюдения, подслушивания, перехвата, сбора носителей информации в виде материальных тел (бракованных узлов, .деталей, демаскирующих веществ и др.).за пределами организации.

Наблюдение предполагает получение и анализ изображения объекта наблюдения (документа, человека, предмета, пространства и др.), а также добывание семантической информации и сигнальных признаков. В результате наблюдения добываются в основном видовые признаки объектов. Но может быть получена и семантическая информация, если объект наблюдения представляет изображение на языке общения. Например, текст или схема конструкции прибора на столе руководителя или специалиста могут быть подсмотрены в ходе их посещения. Также возможно наблюдение через окно текста и рисунков на плакатах, развешенных на стене во время проведения совещания.

Объекты могут наблюдаться непосредственно - глазами или с помощью технических приборов и средств. Различают следующие способы наблюдения с использованием технических средств:

- визуально-оптическое;

- с помощью приборов наблюдения в ИК-диапазоне;

- наблюдение с консервацией изображения (фото и киносъемка);

- телевизионное наблюдение;

- лазерное наблюдение;

- радиолокационное наблюдение;

- радиотепловое наблюдение.

Визуально-оптическое наблюдение - наиболее древний способ наблюдения, со времени изобретения линзы. Современный состав приборов визуально-оптического наблюдения разнообразен - от стереотрубы до эндоскопов, обеспечивающих наблюдение скрытых объектов через маленькие отверстия или щели.

Так как человеческий глаз не чувствителен к ИК-лучам, то для наблюдения в ИК-диапазоне применяются специальные приборы (ночного видения, тепловизоры), преобразующие невидимое изображение в видимое.

Основной недостаток визуально-оптического наблюдения в видимом и ИК-диапазонах - невозможность сохранения изображения для последующего анализа специалистами или документирования результатов наблюдения. Учитывая важность документирования, в криминалистике, например, уголовное дело кроме тщательного описания места преступления содержит его фотографии. Для статической консервации (сохранения) изображения объекта его фотографируют, для динамической консервации подвижных объектов производят кино- или видеосъемку. Наблюдение объектов с одновременной передачей их изображений на любое, в принципе, расстояние осуществляется с помощью телевизионного наблюдения. Возможно так называемое лазерное наблюдение в видимом и ИК-диапазонах, которое обеспечивает возможность, кроме того, измерения с высокой точностью расстояния до объекта и его координат. Радиолокационное наблюдение позволяет получать изображение удаленного объекта в радиодиапазоне в любое время суток и в неблагоприятных климатических условиях, когда невозможны другие способы наблюдения. Радиоэлектронное визуальное наблюдение сигналов производится на экранах осциллографов, спектроанализаторов, мониторов ПЭВМ.

Подслушивание - один из наиболее древних способов добывания информации. Подслушивание, как и наблюдение, бывает непосредственное и с помощью технических средств. Непосредственное подслушивание использует только слуховой аппарат человека. В силу малой мощности речевых сигналов во время разговора людей и значительного затухания акустической волны непосредственное подслушивание возможно на небольшом расстоянии (единицы или в лучшем случае при отсутствии посторонних звуков - десятки метров). Поэтому для подслушивания применяются различные технические средства. Этим способом добывается в основном семантическая (речевая) информации, а также сигнальные демаскирующие признаки от работающих механизмов и машин, а также других источников звуков, например, выстрелов и взрывов.

Перехват предполагает несанкционированный прием радио и электросигналов и извлечение из них семантической информации, сигнальных демаскирующих признаков и формирование изображений объектов при перехвате телевизионных или факсимильных сигналов.

Многообразие технических средств и их комплексное применение для добывания информации порой размывает границы между рассмотренными способами. Например, при перехвате радиосигналов сотовой системы телефонной связи возможно подслушивание ведущихся между абонентами разговоров, т. е. одновременно производится перехват и подслушивание. Учитывая неоднозначность понятий «подслушивание» и «перехват», способы добывания акустической информации целесообразно относить к подслушиванию, а несанкционированный прием сигналов от других источников - перехватом.

2.5.1 Добывание информации без физического проникновения в контролируемую зону

Добывание конфиденциальной информации без проникновения в контролируемую зону осуществляется путем съема ее с носителей, распространяющихся за пределы контролируемой зоны. Под контролируемой зоной понимается физически огражденная или условно (в документах) обозначенная территория, в пределах которой обеспечивается защита информации или, по крайней мере, проводятся мероприятия по защите информации. Внешней границей контролируемой зоны является граница территории предприятия, организации государственных или коммерческих структур.

Наибольшая безопасность злоумышленника обеспечивается, когда информация им добывается вне территории интересующей его организации. За пределы территория возможен выход следующих носителей:

- людей;

- материальных носителей в виде бумажных и машинных носителей с документами и публикациями, продукции, материалов, сырья, оборудования, газообразных, жидких и твердых отходов, частиц радиоактивных излучений;

- акустических, электрических, магнитных и электромагнитных полей, в том числе в оптическом диапазоне; электрического тока, распространяющегося по проводам электропитания, телефонной сети, радиотрансляции, охранной и пожарной сигнализации.

Эти носители могут содержать семантическую и признаковую информацию, а также демаскирующие вещества.

Так как угроза привлечения злоумышленника к ответственности за противоправные действия снижается с удалением его от источника, то злоумышленника прежде всего интересуют носители с нужной ему информацией на максимально-возможном удалении от источника.

По дальности распространения носители, выходящие за пределы контролируемой зоны, можно разделить на 3 группы:

- без ограничения расстояния (люди, переносимые или перевозимые документы, продукция, отходы и другие материальные носители);

- распространяющиеся за пределы прямой видимости (акустические волны большой мощности, радиоволны в ДВ, СВ, КВ диапазонах, электрический ток с информацией по кабелям, свет по световодам, жидкие и газообразные отходы);

- распространяющиеся в пределах прямой видимости (свет, речь, радиоволны в УКВ диапазонах, слаботочные электрические сигналы, радиоактивные излучения).

Очевидно, что чем на большее расстояние распространяется носитель, тем выше потери его энергии и тем меньшее значение принимает отношение сигнал/шум на входе приемника сигналов злоумышленника. Поэтому для обеспечения дистанционного добывания информации разведка и криминальные структуры применяют наиболее чувствительную аппаратуру для приема носителя и съема с него информации. Спецслужбы ведущих стран создают собственные научно-исследовательские организации и производственные предприятия для создания разведывательной техники с параметрами, превышающими параметры лучших образцов аппаратуры бытового и даже военного назначения, прежде всего, по чувствительности и разрешающей способности.

С другой стороны, чем меньше вес, габариты и энергопотребление средств разведки, тем проще их скрытно приблизить к источнику информации и выполнить энергетическое условие.

Требования к аппаратуре по электрическим и масса-габаритным характеристикам противоречивы. Улучшение параметров на каждом этапе развития радиоэлектроники, оптики и других прикладных областей науки и техники достигается усложнением аппаратуры до тех пор, пока не реализуются новые идеи, приводящие к скачку в методах и технологии. Но на определенном этапе технического прогресса усложнение технических решений приводит к увеличению веса и габаритов средств добывания.

Противоречие разрешается путем дифференциации средств по способам применения. Классификация наземных средств добывания информации по способам применения приведена на рис. 2.4.

Рис. 2.4 Классификация наземных средств добывания информации

Стационарная аппаратура размещается в отапливаемых помещениях, к ней предъявляются требования по устойчивости к механическим и климатическим воздействиям (вибрациям, ударам, температуре, влажности), пониженные по сравнению с требованиями к мобильной аппаратуре. За счет облегченных требований к условиям эксплуатации в этой аппаратуре при приемлемых (обеспечивающих перевозку в упакованном виде) весе, габаритах и энергопотреблении реализуются в полном объеме достижения в соответствующих областях науки и техники.

Такая, в основном радиоэлектронная, аппаратура устанавливается в посольствах и консульствах зарубежных государств для добывания информации с территории посольства или консульства, рассматриваемых по международному праву как территория соответствующего государства. В принципе подобная аппаратура может быть установлена в помещении жилого дома вблизи фирмы конкурента. Однако задачи по добыванию информации проще решаются с помощью мобильной аппаратуры.

Мобильная аппаратура широко применяется органами добывания как зарубежного государства, так и коммерческих структур. К ней предъявляются более жесткие требования по размещению и функционированию в стоящем или даже движущемся автомобиле.

Существующая возимая аппаратура обеспечивает из автомобиля визуально-оптическое и телевизионное наблюдение, фотографирование, перехват радиосигналов, подслушивание с использованием закладных устройств. Например, размещаемый в автомобильной антенне эндоскоп HR 1780-S позволяет скрытно вести наблюдение из автомобиля. Те же задачи решает видеокамера PK 5045 с оптикой, вмонтированной в антенну. Вращением антенны из салона автомобиля можно на экране телевизионного приемника в салоне наблюдать и записывать на видеомагнитофон изображение субъектов и объектов вокруг машины.

Особенно широкие возможности обеспечивает возимая автоматическая аппаратура, которая записывает подслушанные звуковые сигналы и перехваченные радиосигналы в отсутствии в машине человека-оператора. В этом случае припаркованный возле фирмы автомобиль может находиться длительное время, не вызывая подозрение у службы безопасности.

Носимая некамуфлированная портативная аппаратура размещается в одежде человека и в носимых им сумках и портфелях. Например, при посещении офиса банка или другой коммерческой структуры можно положить небольшую сумку с вмонтированной в нее теле- или кинокамерой на стол и в поле ее зрения попадут изображения на экранах компьютеров сотрудников, работающих с другими посетителями.

2.5.2 Доступ к источникам информации без нарушения государственной границы

Для зарубежной разведки наиболее безопасным вариантом добывания информации является съем ее с носителей, распространяющихся за пределы контролируемой зоны государства - государственной границы. Очевидно, что в этом случае добывается только та информация, носители которого могут легально или нелегально пересекать госграницу.

Основными носителями информации через государственную границу являются:

- люди, хранящие информацию в своей памяти;

- материальные тела с информацией, переносимые или перевозимые людьми;

- электромагнитные поля в световом и радиодиапазонах.

Энергия полей-носителей с информацией на государственной границе зависит от расстояния от источником сигналов с информацией до границы. Учитывая это, государственные организации и предприятия, владеющие секретной информацией, размещаются по возможности в наиболее удаленных от границ местах. Кроме того, в приграничных районах обращается более серьезное внимание на обеспечение безопасности информации. Поэтому возможности зарубежной разведки по добыванию ценной информации в приграничной зоне без нарушения государственной границы весьма ограничены.

Из отдаленных от наземных границ районов страны границ достигают в основном радиоволны в ДВ, СВ и КВ диапазонах, а также УКВ радиорелейных и тропосферных линий связи вблизи границы. Поэтому вдоль границ бывшего СССР и стран Варшавского договора со странами НАТО располагались многочисленные станции радио и радиотехнической разведки, перехватывающих радиосигналы с семантической и признаковой информацией.

Без нарушения границы наиболее близко орган разведки может приблизиться к объекту защиты сверху, так как высота воздушного пространства государства составляет всего десятки км. Самолеты из-за разряженности воздуха не могут летать на высотах более 30-40 км. Безвоздушное пространство является нейтральным и не принадлежит ни одному из государств.

В мирное время наиболее эффективными носителями средств добывания информации сверху являются космические аппараты (КА) или разведывательные искусственные спутники Земли (ИСЗ).

Космическую разведку в полном объеме ведут два государства: Россия и США. Другие развитые в промышленном отношении страны (Япония, Китай, Франция и некоторые другие) ограничиваются довольно редкими запусками многоцелевых ракет и не ведут регулярно космическую разведку.

Параметры траектория движения КА (высота орбиты, угол ее наклонения относительно экватора Земли) определяются направлением и скоростью вывода ракеты - носителя. Для вывода КА на околоземную поверхность ему нужно при запуске сообщить первую космическую скорость у поверхности Земли не менее 7.91 км/c. При этой скорости орбита круговая. Чем выше скорость, тем больше высота орбиты. Минимальная высота ограничена тормозящим действием остатков атмосферы и составляет 130-150 км. При второй космической скорости более 11.186 км/с КА, может выйти из сферы действия тяготения Земли. В зависимости от скорости и направления выведения КА располагаются на низких круговых, высоких эллиптических, геостационарных орбитах (см. на рис. 2.5).

Рис. 2.5 Виды орбит разведывательных ИСЗ

Низкие круговые орбиты - наиболее распространенные орбиты разведывательных спутников, так как они могут приблизиться к объекту на минимально-допустимое расстояние. Уменьшение высоты орбиты из-за торможения КА снижает время его существования на орбите. Противоречие между временем пребывания на орбите низколетящего КА и стремлением приблизить средства добывания информации к ее источникам решается в настоящее время путем создания маневрирующих спутников. Например, разведывательный ИСЗ США КН_12 может маневрировать на орбите по заданной программе или команде с Земли, снижаться на необходимое для решение разведывательной задачи время до высоты 120-160 км, делать детальные фотоснимки в видимом и ближнем ИК-диапазонах с разрешением до 15 см, после чего поднимается на большую высоту, продлевая тем самым срок жизни. Передача информации на наземный пункт приема производится по радиоканалу со скоростью до 64 Мбит/с непосредственно или через спутник-ретранслятор. Этот спутник позволяет просматривать от 70 до 7000 тыс. км2 за сутки.

Однако низкоорбитальные КА, пролетая с большой скоростью над поверхностью Земли, наблюдают объект или осуществляют перехват его радиосигналов в течение короткого времени, измеряемого минутами.

Период вращения КА вокруг Земли Тка в минутах в зависимости от высоты орбиты h можно оценить по формуле:

Тка T0(1+h/Rз) 3/2 ,

где Rз= 6372 км - радиус Земли;

Т0 = 84.4 мин - период обращения гипотетического КА по круговой орбите с радиусом, равным радиусу Земли (h=0).

В табл. 2.1 приведены некоторые значения Тка, рассчитанные по этой формуле.

Таблица 2.1

h, км	100	200	300	400	500	1000	5000	10000	35870	50000	100000
Tка, мин	86,4	88,4	90,4	92,5	94.5	105	201.2	349	1440 (24 ч)	2231	5784

Из этой таблицы видно, что на малых высотах период вращения КА равен приблизительно 1,5 часа. Однако из этого не следует, что КА будет находиться над одним и тем же районом через каждые 1,5 часа. Из-за вращения Земли вокруг оси на каждом очередном витке КА будет пролетать над новым районом Земли и только через несколько суток ситуация повторится.

Возможности просмотра различных районов Земли зависят от угла наклона плоскости орбиты КА относительно плоскости орбиты.

Если КА расположен на круговой полярной орбите, то его средства могут периодически просматривать всю поверхность Земли. Например, одновременная работа 2_х спутников (с высотой орбит 1000-1400 км и наклонениями, близкими к 900) позволяет просматривать район земного шара с интервалом в 6 ч.

С повышением высоты орбиты, как следует из таблицы, период вращения ИСЗ увеличивается и при h около 36 тыс. км он равен периоду вращения Земли. Но скорость спутника относительно поверхности Земли равна 0, когда плоскости орбиты и экватора Земли совпадают (i= 00). Если ИСЗ расположен на геосинхронной орбите, то он постоянно “висит” над одним и тем же районом Земли, размеры которого определяются углом зрения средств добывания. Будучи расположенным в плоскости экватора Земли средства добывания ИСЗ не “видят” из-за кривизны Земли ее северные и южные районы (более 70 градусов широты). Это обстоятельство и большая удаленность КА от поверхности Земли существенно ограничивают возможности геостационарных спутников наблюдением ярких источников света (например, факелов ракет при их пуске) и перехватом достаточно мощных радиопередатчиков каналов связи.

Промежуточное положение занимают КА на высоких эллиптических орбитах (см. рис.2.5). Но применяются спутники на таких орбитах в основном для обеспечения связи над неудобно расположенной для геостационарных ИСЗ территорией России. Системы космической связи на эллиптических орбитах позволяют осуществлять радио и телевизионное вещание на всей территории России. Типовая орбита соответствует эллипсу с перигеем (наименьшим расстоянием до поверхности Земли - 400-460 км) и апогеем (наибольшим расстоянием - до 70000 км).

Таким образом, для добывания информации преобладают КА, на которых устанавливаются различные средства добывания (фото, телевизионного и радиолокационного наблюдения, средства радио и радиотехнической разведки). Аппаратура современных разведывательных низкоорбитальных ИСЗ обладает высокими возможностями. Наибольшее разрешение обеспечивают ИСЗ фоторазведки. Установка на КА аппаратуры обзорной разведки обеспечивает съемку поверхности шириной до 180 км при линейной разрешении на местности 2,5-3,5 м. Опознаются объекты размером 12,5-35 м. Детальная фоторазведка обеспечивает полосу шириной 12-20 км, разрешение на местности 0,3-0,6 м, опознаются объекты размером 1,5-6 м.

Космическая разведка США имеет на вооружении разнообразные разведывательные системы: специализированные (фото, оптико-электронные, радио и радиотехнические, радиолокационные) и комплексной разведки, например, фотографирование и перехват радиотехнических сигналов. По мере прогресса в миниатюризации средств добывания доля комплексных систем возрастает.

Таким образом, космическая разведка обеспечивает наиболее близкий и безопасный для органа добывания доступ к защищаемым объектам и в силу этого обладает достаточно высокими показателями по разрешению и достоверности получаемой информации.

В то же время космическая разведка имеет ряд особенностей, которые облегчают задачу защиты информации на объекте. Кратковременность нахождения низкоорбитального ИСЗ над защищаемыми объектами, возможность точного математического расчета характеристик орбит и моментов времени пролета спутников над защищаемыми объектами позволяют применять простые, но эффективные меры по защите информации. Эти меры направлены, прежде всего, на противодействию выполнения временного условия разведывательного контакта, т. е. невозможности наблюдения за объектом в момент пролета КА на ним.

В мирное время дополнительная возможность для органов добывания государственной разведки приблизиться к защищаемым объектам обеспечивается при размещении их средств добывания на летательных аппаратах (самолетах-разведчиках, беспилотных летательных аппаратах) и кораблях, летающих (плавающих) вдоль воздушной (морской) границ.

С целью увеличения дальности видимости с самолетов-разведчиков соответствующей конструкцией добиваются подъема их на максимально-возможную высоту. Характеристики самолетов-разведчиков США приведены в табл.2.2.

Таблица 2.2

Тип	Скорость, км/ч	Дальность полета, км	Потолок, м	Аппаратура
RC-135	1000	до 12000	15000	АФА, РРТР, РЛС БО
U_2	850	до 7000	26000	АФА, РРТР, ИК
SR-71	3300	7000	24000	То же
TR-71	740	4850	27430	То же

Примечание: АФА - авиационная фотоаппаратура, РРТР - средства радио и радиотехнической разведки, РЛС БО - радиолокационные станции бокового обзора, ИК - средства наблюдения в ИК-диапазоне.

Дальность наблюдения с самолета наземных объектов зависит от способа добывания и колеблется от 2-3 h для ИК-аппаратуры, где h_высота полета самолета, до 100-120 h для Р и РТР. При этом достигается разрешение на местности от десяти см (для фотосъемки) до метров - для радиолокационных станций бокового обзора.

Разрешение и точность определения координат наземных объектов с самолетов выше аналогичных характеристик аппаратуры ИСЗ в пропорции, соответствующей соотношению высот полетов.

Возможности добывания информации с кораблей, находящихся в нейтральной зоне возле морских границ, ограничиваются в основном перехватом радиосигналов, наблюдением берегов и их подводного рельефа.

2.6 Показатели эффективности разведки

Наиболее общим критерием эффективности разведки, включающей органы управления, добывания и обработки, является степень выполнения поставленных перед нею задач. Но этот критерий не конструктивен и не достаточно объективен, так как уровень соответствия добытой информации требуемой оценивается ее потребителем. Для более объективного определения возможностей используется группа общесистемных показателей количества и качества информации:

- полнота;

- своевременность;

- достоверность;

- точность измерения демаскирующих признаков;

- суммарные затраты на получение информации.

Полноту полученной информации можно определить через отношение числа положительных ответов на тематические вопросы к их общему количеству. Тематический вопрос определяет границы информации, необходимой для ответа на этот вопрос. Очевидно, что тематические вопросы можно детализировать до ответов на них в виде “да-нет”. Чем выше степень детализации тематических вопросов, тем точнее оценка полноты полученной информации. Тематические вопросы имеют иерархическую структуру и определяются в результате структуризации секретной (конфиденциальной) информации при планировании мероприятий по добыванию информации. Поскольку тематические вопросы имеют различную значимость («вес»), то количественно полноту информации Пи с учетом «веса» тематического вопроса можно приближенно оценить по формуле:

Своевременность информации является важным показателем ее качества, так как она влияет на цену информации. Если добытая формация устарела, то затраты на ее добывание оказались напрасными - она не может быть эффективно использована злоумышленником. Поэтому своевременность следует оценивать относительно продолжительности ее жизненного цикла. Если время устаревания информации существенно больше времени ее использования после добывания, то она своевременная. В противном случае она устаревшая. Достоверность информации - важнейший показатель качества информации. Она искажается в результате преднамеренного дезинформирования и под действием помех. Так как использование ложной (искаженной) информации может нанести в общем случае больший ущерб, чем ее отсутствие, то выявлению достоверности добытой информации ее пользователь уделяет большое внимание.

Для оценки достоверности используют следующие частные показатели:

- достоверность сообщения в смысле отсутствия ложных сведения и данных;

- разборчивость речи;

- вероятность ошибочного или неискаженного приема дискретной единицы (бита, байта, цифры, буквы, слова).

Для количественной оценки достоверности сообщения применяется различные качественно-количественные способы и шкалы, в том числе, так как называемая схема Кента. В соответствии с ней диапазон возможных изменений достоверности разбивается на 7 интервалов и достоверность конкретной информации оценивается в шансах. Схема Кента имеет следующий вид:

- достоверная информация (вероятность отсутствия ложной информации близка к 1);

- почти определено, что информация достоверна (9 шансов против 1_го);

- имеется много шансов, что информация достоверна (3 шанса против 1_го);

- шансы примерно равны (1 за, 1 против);

- имеется много шансов, что информация недостоверна (3 шанса за, против 1);

- почти определенно, что информация недостоверна (за 9 шансов против 1_го);

- недостоверная информация (вероятность ложной информации близка к 1).

Достоверность информации в смысле отсутствие в ней элементов дезинформации зависит от надежности источника, от степени доверия получателя к источнику. Надежность источников оценивают по шкале:

- совершенно надежный;

- обычно надежный;

- довольно надежный;

- не всегда надежный;

- ненадежный;

- надежность не может быть определена.

Количество уровней не принципиально. Семь уровней выбрано как компромисс между точностью измерения (чем больше уровней, тем точность выше) и способностью эксперта интегрально оценивать достоверность информации. Известно, что человек в среднем способен одновременно оперировать с семью цифрами.

Качество речи во время подслушивания оценивается разборчивостью. В соответствии с лингвистическим делением речи на фразы, слова, слоги и звуки существует понятие смысловой, слоговой и звуковой (формантной) разборчивости. С точки зрения защиты речевой информации наиболее наглядным является показатель смысловой разборчивости (разборчивости фраз). Однако получение объективных оценок смысловой разборчивости затруднены из-за избыточности речи. Более надежные результаты получаются при определении слоговой или звуковой разборчивости. Поэтому они получили наибольшее распространение.

Разборчивость любого вида выраженной в процентах доли принятых без искажения слуховых единиц (фраз, слов, букв, звуков) по отношению к общему количеству переданных. Избыточность письменной или устной речи снижает требования к значениям разборчивости и обусловлена различными значениями частости использования в речи букв, а также существенно меньшим количеством разрешенных грамматикой слогов, слов и фраз по отношению к возможным комбинациям слогов, слов и фраз, которые теоретически можно составить из букв алфавита. В национальных языках следующие друг за другом слова связаны между собой смыслом и синтаксисом грамматики, а последовательно расположенные буквы в пределах одного слова - правилами орфографии. Чем больше букв в алфавите и меньше словарный состав языка, тем выше избыточность языка.

Неопределенность (энтропия) появления буквы русского алфавита из 32 букв при равновероятном выборе равна H0 = log32=5 бит, с учетом реальной статистики одной буквы H1=4.35 бит, двух букв подряд H2=3.52 бит, трех - 3.01 бит. Для латинских языков энтропия букв принимает меньшие значения: H0=4.76 бит, H1=4.03 бит (английский язык), H1=4.1 бит (немецкий язык), H1=3.96 бит (французский язык). При увеличении количества учитываемых букв энтропия стремится к предельной величине Hпр. Разность R=1-Hпр /H0 названа К. Шенноном избыточностью языка. Она характеризует долю (в процентах) неиспользуемых элементов языка из потенциально возможных.

В зависимости от количества учитываемых букв и анализируемых текстов различными авторами получены отличающиеся оценки разборчивости. Например, избыточность разговорной речи в силу ее большей “вольности”, меньшей стесненности правилами стилистики и даже грамматики меньше избыточности деловых текстов (см табл. 2.3) [8].

Таблица 2.3

	Избыточность, %
	русского языка	французского языка
Язык в целом	72.6	70.6
Разговорная речь	72.0	68.4
Литературные тексты	76.2	71.0
Деловые тексты	83.4	74.4

Соотношения между качеством речи и количественными значениями слоговой и словесной разборчивости приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Качество речи	Разборчивость, %
	Слоговая	Словесная
Предельно допустимая	25-40	75-87
Удовлетворительная	40-56	87-93
Хорошая	56-80	93-98
Отличная	80-100	98-100

Искажение слогов оказывает существенно меньшее влияние на пониманиие смысла семантической информации, заключенной в предложении или фразе, чем искажение целого слова. За счет словесной избыточности слово может быть восстановлено при отсутствии части букв или слога, что наглядно иллюстрируется в игре “Поле чудес”. Поэтому, требования к словесной разборчивости, что видно из табл. 2.5, более жесткие, чем к слоговой. Предельное значение разборчивости слогов и слов, при меньших значениях невозможно понять, равно 25 и 75% cоответственно.

Цифровые данные также обладают избыточностью, но в контексте конкретного сообщения. Например, если в газете в июле месяце появляется прогноз погоды в Москве о температуре 0 или 50 градусов, то читатель этому сообщению не поверит и предположит об ошибке при верстке газеты. Однако исправить, т.е. указать точные значения цифр, он не сможет. Поэтому к достоверности передачи цифровых данных предъявляются высокие требования по достоверности передачи: одна ошибка и менее на миллион цифр. В ответственных случаях для повышения достоверности цифры пишутся прописью, как, например, принято при оформлении финансовых документов. В этом случае существенно понижается вероятность искажения цифр как под воздействием помех при передаче по каналам связи, так в результате преступных действий злоумышленников. Математический аппарат для определения достоверности приема дискретных элементов достаточно хорошо разработан в теории связи. В ней получены аналитические выражения, позволяющие вычислять вероятность приема символа или слова в зависимости от метода модуляции сигнала, вида помехоустойчивого кода, от отношения сигнал/шум на входе приемника. Например, формула для оценки вероятности ошибочного приема двоичной единицы (бита) в условиях флюктуационной помехи - шума имеет вид:

Pош=0.5[1_Ф(kq)],

где q -- отношение сигнал/шум;

Точность измерения признаков оценивается среднеквадратичным отклонением, равным величине:

Кроме показателей количества и качества информации на этапе поиска и обнаружения объектов для оценки возможностей средств добывания используют такие критерии как вероятность обнаружения (выявления на фоне помех) объектов и их распознавания, определение по измеренным признакам принадлежности объекта, его назначения, функций и свойств. Вероятность обнаружения объектов определяется в результате идентификации текущей признаковой структуры, полученной при наблюдении объекта, с эталонной. Чем больше признаков текущей структуры совпадает с признаками эталонной и чем выше их информативность, тем выше вероятность обнаружения объекта. При распознавании объектов используется тот же механизм. Для достаточно достоверной оценки величины угроз безопасности информации необходимо определение возможностей и путей попадания информации к злоумышленнику.

Глава 3. Способы и средства добывания информации

3.1 Способы и средства наблюдения

3.1.1 Способы и средства наблюдения в оптическом диапазоне

В оптическом (видимом и инфракрасном) диапазоне информация разведкой добывается путем визуального, визуально-оптического, фото- и киносъемки, телевизионного наблюдения, наблюдения с использованием приборов ночного видения и тепловизоров.

Наибольшее количество признаков добывается в видимом диапазоне. Однако видимый свет как носитель информации характеризуется следующими свойствами:

- наблюдение возможно, как правило, днем или при наличии мощного внешнего источника света;

- сильная зависимость условий наблюдения от состояния атмосферы, климатических и погодных условий;

- малая проникающая способность световых лучей в видимом диапазоне, что облегчает задачу защиты информации о видовых признаках объекта.

ИК-лучи как носители информации обладают большей проникающей способности, позволяют наблюдать объекты при малой освещенности. Но при их преобразовании в видимый свет для обеспечения возможности наблюдения объекта человеком происходит значительная потеря информации об объекте.

Эффективность обнаружения и распознавания объектов наблюдения зависит от следующих факторов [9]:

- яркости объекта;

- контраста объект/фон;

- угловых размеров объекта;

- угловых размеров поля обзора;

- времени наблюдения объекта;

- скорости движения объекта.

Яркость объекта на входе приемника определяет мощность носителя, превышение которой над мощностью помех является необходимым условием обнаружения и распознавания объекта наблюдения. Современные приемники имеют чувствительность, соответствующие мощности нескольких фотонов.

Контрастность объекта с окружающим фоном является необходимым условием выделения демаскирующих признаков объекта и его распознавания. Контраст К определяют как отношение разности яркости объекта и фона к яркости объекта или фона:

К= (Во - Вф)/Во, Во Вф или К= (Вф - Во)/Bф, Вф Во,

где Во и Вф -- яркости объекта и фона соответственно.

Контраст, определяемый по этой формуле, называется визуальным или физиологическим. В видимом и ближнем диапазонах световых волн контраст на входе оптической системы средства добывания несколько снижается за счет яркости дымки, которую можно рассматривать как помеху. В дальних зонах инфракрасного излучения яркость дымки не оказывает существенного влияния на изменении контраста.

Значения контраста колеблется в довольно широких пределах. При К=0.08-0.1 объект почти сливается с фоном и плохо различается на фоне.

При поиске объекта его форма не играет большой роли, а имеет значение только его площадь в пределах соотношения сторон от 1:1 до 1:10.

Увеличение угловых размеров объекта в 2 раза сокращает время, необходимое для его обнаружения, в 8 раз.

Время, необходимое для обнаружения объектов светлее и темнее фона при одинаковых абсолютных значениях контраста примерно одинаковое. С увеличением яркости фона время поиска объекта наблюдателем уменьшается, так как увеличивается разрешающая способность и контрастная чувствительность глаза. Если яркость фона чрезмерно велика, то возникает дискомфорт и ослепление, ухудшающие разрешение и контрастную чувствительность глаза.

С увеличением поля обзора увеличивается и время, необходимое для поиска объекта: двукратное увеличение поля обзора повышает время поиска в 4 раза, при этом время поиска определяется не формой поля, а его угловой площадью.

Поиск движущихся объектов имеет свои особенности: движение ухудшает видимый контраст объекта, величина которого зависит не только от угловой скорости, но и от угловой размеров объекта наблюдения. Чем меньше угловой размер объекта, тем больше влияние скорости на время и вероятность обнаружения объекта. Объекты, движущиеся с малой скоростью, обнаруживаются легче, чем неподвижные, а движущиеся с большой скоростью - труднее из-за ухудшения видимого контраста.

Так как физическая природа носителя информации в оптическом диапазоне одинакова, то различные средства наблюдения, применяемые для добывания информации в этом диапазоне, имею достаточно общую структуру. Ее можно представить в виде, приведенной на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Типовая структура средства наблюдения

Любое средство наблюдения содержит оптический приемник, включающий оптическую систему, светоэлектрический преобразователь, усилитель и индикатор.

Оптическая система или объектив проецирует световой поток с информацией от объекта наблюдения на экран светоэлектрического преобразователя. Последний преобразует изображение на своем экране (входе) в параллельный или последовательный поток электрических сигналов, параметры которых соответствуют яркости и цвету каждой точке изображения. Размеры точки определяют разрешающую способность оптического приемника. Изменение вида носителя на выходе оптического приемника вызвано тем, что только электрические сигналы в качестве носителей информации обеспечивают возможность выполнения необходимых процедур с сигналами (усиления, обработки, регистрации и т. д.) для представления информации в форме, доступной человеку.

Возможности средств наблюдения определяются следующими характеристиками средств наблюдения:

- диапазоном частот и спектром световых лучей, воспринимаемых светоэлектрическим преобразователем;

- чувствительностью;

- разрешающей способностью;

- полем (углом) зрения.

Средства наблюдения в зависимости от назначения создаются для видимого диапазона в целом или его отдельных зон, а также для различных участков инфракрасного диапазона.

Чувствительность средства оценивается минимальным уровнем энергии светового луча, при котором обеспечивается съем информации с требуемым качеством. Применительно к свету в качестве помехи отношения сигнал/помеха выступает яркость фона на поверхности светоэлектрического преобразователя. Качество изображения зависит как от яркости света, так и контрастности принимаемого изображения. Помехи могут создавать также лучи света, попадающие на вход от других источников света, искажающие изображение или уменьшающие его контрастность. На экране светоэлектрического преобразователя при посторонней внешней засветке наблюдается ухудшение качества изображение, аналогичное варианту прямого попадания на экран телевизионного приемника яркого солнечного света.

Разрешающая способность характеризуется минимальными линейными или угловыми размерами между двумя соседними точками изображения, которые рассматриваются как отдельные. Так как изображение формируется из точек, размеры которой определяются минимальными угловыми размерами, то вероятность обнаружения и распознавания объекта возрастает с повышением разрешающей способности средства наблюдения (увеличением количества точек изображения объекта).

Поле зрения это то, что проецируется на экране оптического приемника. Угол, под которым средство «видит» предметное пространство, называется углом поля зрения. Часть поля зрения, удовлетворяющего требованиям к качеству изображения по его резкости, называется полем или соответственно углом поля изображения.

Параметры средств наблюдения определяются, прежде всего, параметрами оптической системы и оптического приемника. Но на них оказывают влияние также способы обработки.

Наиболее совершенным средством наблюдения в видимом диапазоне является зрительная система человека, включающая глаза и области мозга, осуществляющие обработку сигналов, поступающих с сетчатки глаз.

Возможности зрения человека характеризуются следующими показателями:

- глаз воспринимает световые лучи в диапазоне 0.4 - 0.76 мкм, причем максимум его спектральной чувствительности в светлое время суток приходится на голубой цвет (0.51 мкм), в темноте - на зеленый (0.55 мкм);

- порог угловых размеров, которые глаз различает как две раздельные точки на объекте наблюдения, составляют днем - 0.5-1 угл. мин., ночью - 30 угл. мин.;

- порог контрастности различимого объекта по отношению к фону составляет днем - 0.01- 0.03, ночью - 0.6;

- диапазон освещенности объектов наблюдения, к которым адаптируется глаз, чрезвычайно широк - 60-70 дБ;

- при освещенности менее 0.1 лк (в безоблачную лунную ночь) глаз перестает различать цвет.

Уникальные возможности глаз человека достигаются, в том числе благодаря совершенству его оптической системы-хрусталика, выполняющей функции объектива. Совершенство хрусталика проявляется, прежде всего, тем, что его кривизна с помощью специальных глазных мышц изменяется таким образом, чтобы обеспечить на сетчатке глаза максимально четкое изображения объектов, расположенных на различных расстояниях от наблюдателя. Хотя ведутся исследования по созданию подобных искусственных объективов, но приблизиться к возможностям хрусталика глаза пока не удается.

а). Объективы

Объектив в силу постоянства кривизны поверхностей линз и оптической плотности стекла объективы проецируют изображения с различного рода погрешностями. Наиболее заметными из них являются следующие:

- сферическая аберрация, проявляющаяся в отсутствии резкости изображения на всем поле зрения (оно резко в центре или по краям);

- астигматизм - отсутствие одновременной резкости на краях поля изображения для вертикальных и горизонтальных линий;

- дисторсия - искривление прямых линий;

- хроматическая аберрация - появление цветных окантовок на границах световых переходах, вызванных различными коэффициентами преломления линз объектива спектральных составляющих световых лучей.

С целью уменьшения погрешностей объективов они выполняются из большого (до 10 и более) количества линз с различной кривизной поверхностей. Все или отдельные группы линз склеиваются между собой.

Качество объективов описываются большим количеством параметров. Для целей оценки возможностей средств наблюдения основными из них являются: фокусное расстояние, угол поля зрения и изображения, светосила, разрешение, частотно-контрастная характеристика.

По величине фокусного расстояния объективы делятся на короткофокусные, с фокусным расстоянием F, меньшим длины диагонали кадра поля изображения d, нормальные или среднефокусные (F d), длиннофокусные и телеобъективы с F>d, а также c переменным фокусным расстоянием.

Объектив с переменным фокусным расстоянием (панкратический) представляют собой сложную оптическую систему, в которой предусмотрена возможность смещения оптических компонентов, за счет чего изменяется величина фокусного расстояния. Величину фокусного расстояния изменяют дискретно или плавно.

Дискретное изменение фокусного расстояния достигается применением афокальных насадок, уменьшающих или увеличивающих фокусное расстояние в два раза. Плавное изменение величины фокусного расстояния осуществляется перемещением отдельных компонент вдоль оптической оси по линейному или нелинейному закону. В зависимости от способа коррекции аббераций их подразделяют на вариообъективы и трансфокаторы.

Вариообъективы представляют собой единую оптическую схему, в которой изменение фокусного расстояния осуществляется непрырывным перемещением одного или нескольких компонентов вдоль оптической оси.

Трансфокаторы состоят из афокальной насадки с переменным, плавным увеличением и объектива с постоянным фокусным расстоянием.

Сложность оптической конструкции объективов с переменным фокусным расстоянием вызвана, прежде всего, тем, что при изменении фокусного расстояния должно автоматически сохраняться положение плоскости резкого изображения наблюдаемого объекта. Добиваются этого путем оптической компенсации (при линейном перемещении компонентов) и механической (при нелинейном). В первом случае достигают кратности изменения фокусных расстояний не более 3, во втором - 6-7.

По углу поля зрения (изображения) различают узкоугольные объективы, у которых величина угла не превышает 30 град., среднеугольные (угол в пределах 30 - 60 град.), широкоугольные с углом более 60 град. и, наконец, - с переменным углом изображения у объективов с переменным фокусным расстоянием.

Чем больше фокусное расстояние F объектива, тем больше деталей объекта можно рассмотреть на его изображении, но тем меньше угол поля зрения. Поэтому для обнаружения объекта используют короткофокусные объективы, а для распознавания - длиннофокусные. Размеры объекта h на изображении определяются в зависимости от размеров реального объекта H, расстояния от него до объектива L и фокусного расстояния объектива F по соотношению

h=F.H / L.

Светосила характеризует способность объектива создавать освещенность в поле кадра в соответствии с яркостью объекта. На светосилу объектива влияют следующие факторы:

- относительное отверстие объектива;

- прозрачность (коэффициенты пропускания, поглощения, отражения) линз;

- коэффициент увеличения (масштаб получаемого изображения);

- коэффициент падения освещенности к краю кадра.

Светосила без учета реальных потерь света в линзах оценивается величиной геометрического относительного отверстия, равного к=D/F, где D_диаметр входного отверстия объектива (апертура), F_фокусное расстояние, и обозначается в виде 1: к. Эффективное относительное отверстие объектива меньше геометрического на величину потерь света в его линзах. По величине относительного отверстия объективы делятся на сверхсветосильные, у которых 1: к>1:2, светосильные (1: к=1.28-1.4) и малосветосильные с 1: к>1.4. Чем больше светосила объектива, тем выше чувствительность средства наблюдения. Однако при этом растут искажения изображения и для их уменьшения усложняют конструкцию светосильных объективов, что естественно приводит к их удорожанию.

Свет, падающий на линзу и проходящий через нее, отражается и поглощается. Количество поглощенного света зависит от толщины стекла (в среднем 1-2% на 1 см толщины). Чем больше отражающих поверхностей имеет объектив, тем больше потери света. В объективах из 5-7 линз потери света на отражение могут составлять 40-50%. Уменьшают потери света просветлением линз.

Просветлением называются способы уменьшения отражения света от поверхности стекла путем нанесения на него тонкой пленки с коэффициентом преломления меньше преломления стекла линзы. Толщина просветляющей пленки должна составлять 1/4 длины волны падающего на линзу света. В этом случае отраженные лучи света в силу противоположности фаз с падающими компенсируются и, следовательно, отражение света отсутствует. Первоначально объективы просветляли для желто-зеленой части спектра, к которой наиболее чувствителен глаз человека. Просветленный объектив в отраженном свете приобретал сине-фиолетовый оттенок и назывался «голубой» оптикой. Современные технологии просветления оптики позволяют наносить на поверхность линзы 12-14 слоев просветляющих пленок и перекрывать тем самым весь спектр видимого диапазона света. Такую оптику маркируют индексами МС - многослойное покрытие. Объективы МС в отраженном свете не меняют цвет. В настоящее время все объективы просветляются.

Способность объектива передавать мелкие детали изображения оценивается разрешающей силой. Она выражается максимальным числом N штрихов и промежутков между ними на 1 мм поля изображения в его центре и по краю. Наиболее высокую разрешающую силу имеют объективы для микрофотографирования в микроэлектронике. Она достигает 280-440 линий на мм по центру и 260-400 линий на мм по краю кадра.

Так как одним из основных факторов, определяющих вероятность обнаружения и распознавания объектов, является контрастность его изображения по отношению к фону, то важной характеристикой объектива как элемента средства наблюдения является его частотно-контрастная характеристика. Она служит мерой способности объектива передавать контраст деталей объекта и измеряется отношением контрастности деталей определенных размеров на изображении и на объекте. Уменьшение контраста мелких деталей на изображении вызвано тем, что в результате различных аберраций объектива на изображении размываются границы деталей наблюдаемых объектов.

Для количественной оценки частотно-контрастной характеристики в качестве исходного объекта используется эталонный объект наблюдения - мира в виде черно-белых линий с уменьшающейся шириной, нанесенных, например, тушью на белой бумаге. По результатам измерений контрастности линий на проецируемом объективом изображении строится зависимость контраста К=f(n) количества линий в 1 мм. Эта зависимость определяет частотно-контрастную характеристику объектива.

...