Измерение акустических сигналов и вибраций

Одним из основных направлений обеспечения информационной безопасности является инженерно-техническая защита информации, которая объективно приобретает все больший вес.

Такая тенденция обусловлена развитием методов и средств добывания информации, позволяющих несанкционированно получать большой объем информации на безопасном расстоянии от ее источников, огромными достижениями микроэлектроники но выпуску доступных средств нелегального добывания информации. а также достаточно высокими темпами информатизации предприятий и в целом всего общества.

Очевидно, что эффективная защита информации с учетом этих тенденций возможна при более широком использовании технических средств зашиты, что предполагает наличие профессиональных знаний и специальных навыков работы с контрольно-измерительной аппаратурой.

В настоящий лабораторный практикум включены методики оценки защищенности конфиденциальной информации от утечки по техническим каналам: акустическому, виброакустическому, акустоэлектрических преобразований во вспомогательных технических средствах и системах (ВТСС), побочных электромагнитных излучений и наводок от основных технических средств и систем на ВТСС и их коммуникации.

Лабораторный практикум предназначен для выработки у студентов навыков работы со специальной техникой в рамках курса инженерно-технической защиты информации.

Теоретическое введение

Акустические (виброакустические) каналы утечки информации

В акустическом (виброакустическом) канале утечки носителем информации от источника к несанкционированному получателю является акустическая волна в атмосфере, воде и твердой среде.

Структура акустического капала утечки информации представлена на рисунке 13.

Спектр речевого сигнала (речи говорящего человека) изменяется в процессе произнесения различных и звуков и зависит от положения языка и зубов. При этом одни гармонические составляющие усиливаются, другие подавляются. Области спектра звука. в которых сосредоточивается основная мощность акустического сигнала, называются формантами. Форманты звуков речи расположены в области частот от 150-200 до 8600 Гц. Основная энергия подавляющей части формант сосредоточена в диапазоне частот 300-3000 Гц, что позволило ограничить спектр речевого сигнала, передаваемого по стандартному телефонному каналу, этой полосой.

Рисунок 13 - Структура акустического канала утечки информации

Психологическая (с учетом чувствительности уха на разных частотах) интенсивность акустических сигналов изменяется в широких пределах 0-130 дБ (от порога слышимости до болевого порога). Для человека как основного источника соотношение между уровнем громкости и его качественной оценкой характеризуется следующими данными: очень тихая речь (шепот) - 5-10 дБ. тихая речь - 30-40 дБ, речь умеренной громкости - 50-60 дБ, громкая речь - 60-70 дБ и более.

Кроме громкости, речь человека характеризуется тоновым диапазоном (диапазоном частот), тембром и вибрато.

Среднестатистический голос человека включает тоны в диапазоне 64-1300 Гц. Крайне низкие тоны басовых голосов имеют частоту около 40 Гц, высокие тоны детских голосов - около 4000 Гц.

Тембр голоса человека определяется количеством н величиной гармоник (обертонов) его спектра.

Вибрато представляет собой периодическое изменение высоты и силы голоса с частотой примерно 5-7 пульсаций в секунду. При отсутствии вибрато голос кажется безжизненным и невыразительным.

Значения характеристик голоса конкретного человека индивидуальные и позволяют его идентифицировать.

Акустические сигналы машин и технических средств возникают в результате колебаний их поверхностей и частиц воздуха. проходящего через различные отверстия и полости машин и средств.

В общем случае диапазон частот акустических сигналов составляет:

менее 16 Гц (в инфразвуновом диапазоне) - вибрации машин;

Гц-20 к1 ц (звуковой диапазон) - речь, звуки машин;

более 20 кГц (ультразвуковой диапазон) - звуки отдельных живых существ и механических средств.

Источники сигналов характеризуются диапазоном частот, мощностью излучения в Вт, интенсивностью излучения в Вт/м2 мощностью акустической волны, прошедшей через перпендикулярную поверхность 1 м2, громкостью звука в дБ, измеряемой как десятичный логарифм отношения интенсивности звука к порогу слышимости. Интенсивность излучения является физической характеристикой акустического сигнала, а громкость - физиологической, учитывающей разную чувствительность слуховой системы человека к акустическим волнам разной частоты.

Физические явления, возникающие при распространении акустических волн, изучаются физической акустикой. В воздушной среде акустический сигнал распространяется в виде продольной упругой волны, которая представляет собой колебание частиц воздуха вдоль направления распространения волны. Продольные колебания воздуха приводят к изменению давления относительно атмосферного в области распространения волны. Звуковое давление, соответствующее порогу слышимости уха, составляет 10-10 от нормального атмосферного, болевому порогу порядка 10-4 от атмосферною давления. Перевод уровней речевого сигнала из размерности Д(дБ) в размерность Д(Па) производится по формуле

Читайте также

Разработка компьютерного измерительного комплекса вагона-лаборатории железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
Измерительная техника - один из важнейших факторов ускорения научно-технического прогресса практически во всех отраслях народного хозяйства. Получение и обработка измерительной информа ...

Модернизация охранной сигнализации университета
Безопасность собственного имущества издревле была одной из главных забот человека. Для защиты от несанкционированного вторжения в жилище, хищения вещей и пожара человечество придумало не ...

Проектирование усилителя напряжения
Прежде чем начать рассчитывать усилитель, выберем некоторые его элементы и условия моделирования. В качестве транзисторов будем использовать нашедшие широкое применение в прак ...