Повышение чувствительности оценки защищенности каналов утечки речевой информации

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

В основе теории оценивания защищенности речевой информации (РИ) в технических каналах утечки (КУ) основным критерием ее защищенности, как правило, является коэффициент разборчивости речи (информационный показатель) - уровень разборчивости речи, воспринимаемый человеческим слухом за пределами выделенного помещения объекта информатизации (ОИ). Он равен нормативному численному значению словесной разборчивости речи [1]. В научной школе под руководством Покровского Н.Б. разработана формантная теория разборчивости русской речи с учетом ее статистических особенностей с использованием стандартных акустических таблиц ГОСТ Р 50840-95. Однако оценка разборчивости речи по инструментально-расчетному методу, предложенному Покровским Н.Б. [1], весьма дорогостоящее и трудоемкое мероприятие (необходимо иметь целую артикуляционную экспертную бригаду). Поэтому чаще всего используется объективный метод оценки, когда разборчивость речи определяют по отношению мощности сигнала к мощности шума (ОСШ) (энергетический показатель), который математически зависим от разборчивости речи [2].

В Республике Беларусь оценка защищенности РИ по техническим КУ на соответствие значениям, установленным нормативными требованиями к показателям эффективности защиты, регламентирована СТБ 34.101.29-2011. Защищенность РИ в техническом КУ оценивают выделением слабых измерительных сигналов (ИС) из шумов высокого уровня с учетом неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), определяя ОСШ за пределами выделенного помещения ОИ при разбиении спектра речевого сигнала (РС) (диапазон от 100 Гц до 10 кГц) на двадцать полос равной разборчивости (ПРР) с равными весовыми коэффициентами 0,05 [2].

В Руководстве по эксплуатации на «Комплекс переносной автоматизированный программно-аппаратный для измерения акустических и виброакустических параметров» (ПАК) «Филин А»» [3] установлено время излучения гармонических ИС в зависимости от влияющих факторов. Рекомендуемое время излучения гармонических ИС =1, 10 и 25 с для каждой ПРР, что соответствует суммарному времени излучения всех ИС в двадцати ПРР, соответственно, =20, 200 и 500 с. Время излучения гармонического ИС определяется ослаблением преграды и степенью оценки защищенности РС по 1-й, 2-й и 3-й категориям. Для измерений с ослаблением преграды (например, стекольное ограждение, двери и т.п.) достаточно изучать гармонический ИС длительностью =1 c, так как в точке приема за преградой его уровень достаточен для его выделения на фоне шумов. Такой вид измерений используют для оценки защищенности РС по 3-й категории. Для преград с большим ослаблением преграды (например, кирпичные, железобетонные стены и т.п.) и необходимостью оценки защищенности РС по 1-й и 2-й категориям необходимо увеличивать время излучения гармонического ИС до =10 с или =25 с. Выделяемые оптимальным приемником полосы частот гармонических ИС с заданными длительностями равны: для сигналов длительностью =1 с - 1 Гц, =10 с - 0,1 Гц, =25 с - 0,04 Гц [2]. Следовательно, при ограничении времени излучения гармонического ИС в измеряемом диапазоне частот его параметры ухудшаются, что приводит к снижению точности оценки в техническом КУ с явно выраженными неравномерностями АЧХ. Поэтому возникла необходимость в анализе и синтезе ИС, а также в поиске новых методов извлечения ИС из маскирующих шумов высокого уровня в условиях значительной неравномерности АЧХ обеспечивающих улучшение важнейших параметров оценки.

Целью работы является повышение чувствительности оценки защищенности технических КУ при выделении ИС из маскирующих шумов высокого уровня в условиях значительной неравномерности АЧХ.

Для исключения методической погрешности присущей гармоническому ИС и повышения численных значений основных параметров оценки защищенности РИ в технических КУ предложено использовать сложный ИС с большой базой () [4]. База сигнала равна произведению длительности сигнала на ширину спектра частот . Предложенный для оценки защищенности КУ сложный ИС имеет ряд особенностей и преимуществ перед гармоническим ИС: существенное сжатие при приеме с увеличением его амплитуды над уровнем помех; возможность одновременного повышения энергетического потенциала и разрешающей способности по частоте. Спектральное представление сгенерированных программными компонентами сложных ИС с большой базой в 20-ти ПРР показано на рисунке 1.

информационный разборчивость сигнал помеха

Рисунок 1 - Спектральное представление сложных ИС с большой базой в двадцати полосах равной разборчивости с весовыми коэффициентами 0,05

В статье [5] приводятся экспериментальные доказательства преимущества при приеме сложного ИС на величину его базы, в каждой отдельно взятой ПРР. Применение для оценки защищенности РИ в техническом КУ 20-ти сложных ИС в ПРР позволило не только контролировать всю полосу частот РС, но и обусловило необходимость формирования нормированного показателя оценки защищенности предложенным ИС. Данный показатель сформирован на основании математической зависимости от нормативного показателя защищенности гармоническим ИС. Доказанное преимущество предлагаемого для оценки сложного ИС с большой базой перед гармоническим, равное величине базы сложного ИС, позволило при известной величине базы сложного ИС установить величину разборчивости. Обоснованные оптимальные значения базы сложного ИС в пределах ПРР спектра РС (в нашем случае при постоянном значении длительности =4 с в каждой отдельно взятой полосе) позволили получить нормированные значения оценки защищенности РИ сложным ИС [5]. Использование сложного ИС и обоснованного нормированного показателя защищенности КУ значительно снизили суммарное время оценки защищенности КУ РИ более чем в 6 раз
(с 500 до 80 с) в сравнении с использованием гармонического ИС и улучшили значение ОСШ на 16 дБ повысив чувствительность оценки защищенности РИ в техническом КУ.

Последовательное -кратное синхронное накопление спектральных составляющих сложного ИС с использованием прямого и обратного быстрого преобразования Фурье и его взаимокорреляционная частотно-временная обработка позволили установить новые качества оценки защищенности РИ в технических КУ.

Высокая точность оценки параметров предложенного сложного ИС в технических КУ на фоне маскирующих шумов высокого уровня достигнута за счет представления его в аналитическом виде преобразованием Гильберта и взаимокорреляционной частотно-временной обработки при компенсации с минимальной среднеквадратичной погрешностью его временного запаздывания и частотного сдвига, что значительно повысило чувствительность и точность оценки [6,7].

Исследование процесса обнаружения слабых сложных ИС с помощью процесса корреляции из маскирующих шумов высокого уровня показали, что в третьей полосе ПРР сложный ИС обнаруживается при ОСШ -19±1 дБ, а в двадцатой полосе - при ОСШ -32±1 дБ.

Предлагаемая методология позволяет выделить из маскирующих шумов высокого уровня слабые по уровню ИС в условиях значительной неравномерности АЧХ и значительно повышает разрешающую способность по времени и частоте, снижает предельную чувствительность и методическую погрешность оценки защищенности РИ в технических КУ и при этом сокращает время исследования ОИ.

Полученные результаты направлены на усовершенствование аппаратуры ПАК «Филин-А», который сертифицирован Госстандартом Республики Беларусь и разработан по Программе Союзного государства учреждением образования «Полоцкий государственный университет», головной заказчик НИИ ТЗИ (гл. конструктор разработки В.К. Железняк).

Список литературы

1. Покровский, Н.Б. Расчет и измерение разборчивости речи / Н.Б. Покровский. - М.: Гос. Издательство литературы по вопросам связи и радио. 1962. - 392 с.

2. Железняк, В.К. Защита информации от утечки по техническим каналам: учеб. пособие / В.К. Железняк. - СПб.: ГУАП, 2006. - 188 с.

3 Бураченок, И.Б. Определение разборчивости речи в условиях воздействия шумов высокого уровня / И.Б. Бураченок, В.К. Железняк, К.Я. Раханов // Обеспечение пограничной безопасности и охрана Государственной границы Республики Беларусь: теория и практика: материалы 5-й науч.-практ. конф., Минск, 2015 г. / ГУО «ИПС РБ»; в 3 ч. редкол.: А. Е. Виноградов [и др.]. - Минск, 2015. - Ч. 1. - С. 228-231.

4. Бураченок, И.Б. Анализ измерительных сигналов для оценки защищенности речевой информации в технических каналах утечки / В.К. Железняк, И.Б. Бураченок // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия С. Фундаментальные науки. - 2017. - № 4. - С. 8-14.

5. Бураченок, И.Б. Оценка нормативного показателя защищенности речевого сигнала сложным сигналом с большой базой / В.К. Железняк, И.Б. Бураченок // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия С. Фундаментальные науки. - 2015. - № 12. - С. 10-14.

6. Бураченок, И.Б. Оценка с высокой точностью параметров измерительного сигнала компенсацией его временной задержки в каналах утечки речевой информации / И.Б. Бураченок, В.К. Железняк // Доклады БГУИР. - 2016. - № 5. - С. 60-66.

7. Бураченок, И.Б. Компенсация временного запаздывания измерительного сигнала на выходе канала утечки речевой информации / И.Б. Бураченок, В.К. Железняк // Доклады БГУИР. - 2016. - № 6. - С. 100-106.

Размещено на Allbest.ru