Материал: Программно-аппаратная защита речевой информации от утечки по виброакустическому каналу. Гончаров И.В., Мешкова А.Ф
И.В. Гончаров
А.Ф. Мешкова
Программно-аппаратная защита речевой информации от утечки по виброакустическому каналу
Учебное пособие
Воронеж 2007
ГОУВПО
«Воронежский государственный технический университет»
И.В. Гончаров
А.Ф. Мешкова
программно-аппаратная защита речевой информации от утечки по виброакустическому каналу
Утверждено Редакционно-издательским
советом университета в качестве
учебного пособия
В
УДК 002.001; 002:001.8
Гончаров И.В. Программно-аппаратная защита речевой информации от утечки по виброакустическому каналу: учеб. пособие / И.В. Гончаров, А.Ф. Мешкова. – Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2007. - 88 с.
Учебное пособие посвящено рассмотрению программно-аппаратной защиты речевой информации от утечки по виброакустическому каналу через окна, системы отопления и водоснабжения с использованием USB технологии. В пособии подробно рассмотрен процесс защиты речевой информации циркулирующей в выделенных помещениях. Предложено универсальное устройство защиты от утечки по виброакустическому каналу.
Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 090100 «Информационная безопасность», специальностям 090102 «Компьютерная безопасность», 090105 «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем» и 090106 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», дисциплине «Технические средства и методы защиты информации».
Издание предназначено студентам и аспирантам.
Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле защитаРИ.doc
Табл. 4 Ил. 22. Библиогр.: 79 назв.
Научный редактор д-р. техн. наук, проф. А.Г. Остапенко
Рецензенты: кафедра информационной безопасности ВИ
МВД (зав. кафедрой О.В. Овсентьев);
проф. кафедры МИКТ Г.С. Остапенко.
© Гончаров И.В., Мешкова А.Ф.,2007
© Оформление. ГОУВПО "Воронежский госу-
оглавление
Введение......................................................................................... 5
1. Особенности защиты информации от ее утечки по акустическому каналу на объектах информатизации.............. 8
Введение
Условно любое помещение, как объект, на котором возможна утечка, можно представить совокупностью физической, информационной и коммуникационной сред. В каждой, из которых могут возникнуть технические каналы утечки информации.
К физической среде относятся здания, помещения, территории.
Информационная среда: акустический фон, документы, информация, обрабатываемая на электронно-вычислительной технике и др.
Коммуникационная среда: связь (телефонная, селекторная, служебная, радио, громкоговорящая), локальные вычислительные сети, обмен почтовыми, факсовыми и электронными сообщениями.
В каждой из сред существуют определенные технические каналы утечки информации, поэтому решение вопроса программно-аппаратной защиты речевой информации от утечки по виброакустическому каналу возможно только при условии комплексного подхода к системе информационной безопасности, охватывающей все аспекты жизнедеятельности организации.
В настоящее время утечка обрабатываемой информации по техническим каналам происходит за счет:
побочных электромагнитных излучений информативного сигнала от технических средств и линий передачи информации;
наводок информативного сигнала, обрабатываемого техническими средствами, на провода и линий, выходящие за пределы контролируемой зоны предприятия (учреждения), в т.ч. на цепи заземления и электропитания;
изменения тока потребления, обусловленные обрабатываемыми техническими средствами информативными сигналами;
радиоизлучений, модулированных информативными сигналам, возникающими при работе различных генераторов, входящих в состав технических средств, или при наличии паразитной генерации в узлах (элементах) технических средств;
электрических сигналов или радиоизлучения, обусловленных воздействием на технические средства высокочастотных сигналов, создаваемых с помощью разведывательной аппаратуры, по эфиру и проводам, либо сигналов промышленных радиотехнических устройств (радиовещательные, радиолокационные станции, средства радиосвязи и т. п.), и модуляцией их информативным сигналом (облучение, «навязывание»);
радиоизлучений или электрических сигналов от внедренных в технические средства и выделенные помещения специальных электронных устройств перехвата информации (закладок), модулированных информативным сигналом;
радиоизлучений или электрических сигналов от электронных устройств перехвата информации, подключенных к каналам связи или техническим средствам обработки информации;
акустических излучений информативного речевого сигнала или сигнала, обусловленного функционированием технических средств обработки информации (телеграф, телетайп, принтер, пишущая машинка и т.п.);
электрических сигналов, возникающих посредством преобразования информативного сигнала из акустического в электрический за счет микрофонного эффекта и распространяющиеся по проводам и линиям передачи информации;
вибрационных сигналов, возникающих посредством преобразования информативного акустического сигнала при воздействии на его на строительные конструкции и инженерно-технические коммуникации выделенных помещений;
просмотра информации с экранов дисплеев и других средств ее отображения с помощью оптических средств;
выявления внедренных на объекты и в технические средства электронных устройств перехвата информации (закладных устройств).
В настоящее время перспективным направлением в области компьютерных технологий является технология USB (Universal Serial Bus). Универсальная последовательная шина обеспечивает большую скорость обмена данными между компьютером и периферийным устройством, по сравнению со стандартными портами ввода/вывода. Максимальная пропускная способность USB 1.1 составляет 12 Мбит/с и 480 — для следующего поколения этого стандарта USB 2.0. Для поддержки низкоскоростных устройств предусмотрен режим передачи со скоростью 1,5 Мбит/с.
1.1. Основные понятия ..............................................................8
1.2. Источники виброакустических колебаний...................... 9
1.3. Среда распространения виброакустических
колебаний..................................................................................12
1.4. Аппаратура перехвата...................................................... 17
1.5. Способы защиты информации от утечки по
виброакустическому каналу................................................... 18
1.6. Проблемы обеспечения безопасности информации
от утечки по виброакустическому каналу............................ 21
2. Разработка устройства защиты речевой информации от утечки по виброакустическому каналу с использованием
USB технологии............................................................................23
2.1. Спецификация USB.......................................................... 23
2.1.1. Общая архитектура USB ...........................................23
2.1.2. Принципы передачи данных ....................................29
2.2. Алгоритм работы устройства защиты информации..... 45
2.3. Аппаратная часть устройства.......................................... 46
2.4. Программное обеспечение и драйвер устройства ........52
2.4.1. Система Plug and Play ...............................................52
2.4.2. Модель WDM ............................................................53
2.4.3. Разработка программы для микроконтроллера ....56
2.4.4. Математическое моделирование процесса
виброзашумления................................................................ 57
2.4.5. Разработка программного обеспечения для
компьютера ..........................................................................70
2.4.6. Алгоритм функционирования программной части
предлагаемого средства защиты информации...................72
3. Анализ эффективности предлагаемого программно-аппаратного устройства защиты речевой информации от утечки по виброакустическому каналу......................................74
3.1. Оценка результатов обеспечения защиты информации
с применением предлагаемого устройства защиты
информации..............................................................................74
3.2. Оценка потенциальных возможностей предлагаемого
устройства по эффективности использования частотных
характеристик виброакустического канала утечки
информации..............................................................................76
Вопросы для самоконтроля ........................................................79
Заключение...................................................................................81
Библиографический список........................................................82
В настоящей работе рассматривается программно-аппаратная защита речевой информации от утечки по виброакустическому каналу через окна, системы отопления и водоснабжения с использованием USB технологии. Такой подход позволяет осуществлять защиту информации на различных типовых объектах, представляющих собой помещения, в которых циркулирует защищаемая информация.
Авторы выражают благодарность Е.С. Шарапову за активную работу по подготовке настоящей рукописи.
1. Особенности защиты информации от ее утечки по акустическому каналу на объектах информатизации
Основные понятия
Объект информатизации – это объект, на котором предусмотрена циркуляция защищаемой информации различных уровней конфиденциальности. Основными объектами защиты информации на ОИ являются:
информационные ресурсы;
средства и системы информатизации (технические средства и системы обрабатывающие информацию, подлежащую защите);
средства и системы размещённые на ОИ (вспомогательные, на которых не обрабатывается защищаемая информация, но которые своим присутствием могут повлиять на процесс обработки информации).
Акустический канал утечки информации обусловлен тем, что источником информативного акустического сигнала является человек или группа людей, ведущих переговоры. Получение информации возможно путем непосредственного прослушивания, с использованием аппаратуры акустической речевой разведки. Акустический канал утечки информации объединяет несколько каналов утечки информации, соответствующих способу съема информации злоумышленником (воздушный, вибрационный, оптико-электронный, электроакустический, параметрический) [3].
Вибрационный информативный сигнал возникает посредством преобразования акустического сигнала (источником которого является человек) при воздействии его на потолок, пол, окна, стены, систему отопления, шину заземления, трубы прокладки силовых кабелей. Перехват информативного вибрационного сигнала возможен путем применения вибродатчиков (стетоскопов), а также использованием оптико-электронной системы прослушивания помещения [3].
Схема утечки по акустическому и виброакустическому каналам представлена на рис. 1.1.
1.2. Источники виброакустических колебаний
Источником виброакустических колебаний является акустическая волна, поэтому необходимо рассмотреть процесс распространения акустических колебаний в пространстве.
Среди различных видов колебательных процессов особенно интересны периодические процессы, которые, как известно, можно разложить на гармонические колебания (ряд Фурье). Также и любой непериодический процесс можно рассматривать как результат сложения бесконечного множестве гармонических колебаний (интеграл Фурье). Поэтому для изучения любых процессов, и в особенности периодических, важно знать законы гармонических колебательных процессов.
Рассмотрим смещение в случае распространения плоской гармонической волны
= msin(t – x/c), (1.1)
где m – амплитуда колебаний, – угловая частота.
Колебания какой – либо частицы, удаленной на расстояние x от предыдущей, запаздывает по времени на = x/c, что соответствует фазовому углу = = x/c. Расстояние, пройденное волной в течение периода T, представляет собой длину волны = cT. Так как T = 1/f, где f – частота, то = c/f.
Выразим через длину волны сдвиг фаз для частиц, находящихся одна от другой на расстоянии x:
= (/c)x = (2f/c)x = (2/)x = kx, (1.2)
где величина k = /c = 2/носит название волнового числа и представляет собой сдвиг фазы на единицу длины.
Вводя в уравнение (1.1) величину k, определим
= msin(t - kx). (1.3)
В комплексной форме смещение в плоской гармонической волне можно записать в виде