Материал: Программно-аппаратная защита речевой информации от утечки по виброакустическому каналу. Гончаров И.В., Мешкова А.Ф

(2.18)

Отсюда выразим , получим

(2.19)

В нашем случае определения передаточных комплексных частотных характеристик звеньев, описываемых характеристиками строительной конструкции, по аналогии с выражением (3.19) можно записать следующее

(2.20)

(2.21)

Исходя из того, что свойства (передаточные частотные характеристики) строительной конструкции определяются ее собственными характеристиками и воздействующими сигналами S_ш(t) и S(t), запишем выражения для передаточных комплексных частотных характеристик и соответствующих звеньев, учитывая выражение для цилиндрической жесткости строительной конструкции.

(2.22)

(2.23)

Рассмотренный процесс виброзашумления с учетом проведенных математических выкладок представим в виде частного представления процесса (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Частное представление процесса виброзашумления

Передаточная комплексная частотная характеристика строительной конструкции (зависящая от параметров воздействующих сигналов) определяется совокупностью последовательно выполняемых операций, как показано на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Функциональное представление передаточной комплексной частотной характеристики строительной конструкции

1) Для защищаемого входного сигнала:

(2.24)

2) Для зашумляющего входного сигнала:

(2.25)

3) Для одновременного воздействия защищаемого и зашумляющего входных сигналов:

(2.26)

Здесь показывает принадлежность слагаемого для умножения на комплексный спектр информативного воздействия, показывает принадлежность для умножения на комплексный спектр шумового воздействия.

Полученное частное математическое описание дает представление процесса виброзашумления с учетом специфики свойств строительной конструкции и рассмотренных помеховых и защищаемых воздействий (сигналов).

С учетом выражения (2.26) для передаточной комплексной частотной характеристики строительной конструкции и частотного представления процесса виброзашумления, а также с учетом рассмотренных выкладок по спектральным преобразованиям [15] запишем выражение для результата виброзашумления S_p(t).

На входе звена, обладающего передаточной комплексной частотной характеристикой могут присутствовать комплексные спектры:

информативного воздействия

(2.27)

шумового воздействия

(2.28) (2.28)

На выходе модели частного представления процесса виброзашумления с учетом выражений (2.27) и (2.28) получим комплексный спектр результата виброзашумления в следующем виде.

(2.29)

Произведем несложные преобразования и получим:

(2.30)

Первый множитель этого выражения соответствует описанию собственных свойств строительной конструкции и включает передаточную комплексную частотную характеристику датчика виброускорения, посредством которого производится съём сигнала результата виброзашумления. Второй множитель представляет собой комплексный спектр входного информативного воздействия. Третий множитель соответствует описанию проявления диссипативных строительной конструкции в зависимости от воздействующего импульсного шумового сигнала с учетом передаточных свойств звукопреобразователя, посредством использования которого формируется вибрационная помеха.

Временное представление S_p(t) результата виброзашумления математически можно описать с использованием теории спектрального анализа [14] и применяя обратное преобразование Фурье следующим образом

(2.31)

На практике для анализа результата виброзашумления [4, 11, 12, 15] используют амплитудно-частотное представление спектра сигнала С(f), выражение для которого можно записать следующим образом

(2.32)

где и - действительная и мнимая составляющие комплексного спектра , соответственно.

Описанное частное представление процесса виброзашумления при использовании импульсных помех поясняет ранее проведенные исследования [4, 11, 12, 15].

Выражение (2.32) позволяет рассчитать результирующий сигнал, при моделировании и воспроизведении которого можно оценить разборчивость участвующей при его формировании речи, что является необходимым при оценке эффективности защиты акустической речевой информации от утечки по виброакустическому каналу [11, 15, 20].

2.4.5. Разработка программного обеспечения для компьютера

Согласно структурной схеме, изображенной на рис. 2.9, программная часть разрабатываемого прототипа устройства ЗИ от утечки по техническим каналам должна обеспечивать формирование требуемого сигнала, а также обеспечивать управление проектируемым прототипом устройства.

Для создания программного обеспечения разрабатываемого прототипа устройства была применена среда программирования Borland Delphi 7.0, основанная на языке высокого уровня Паскале.

Внешний вид программы приведен на рис. 2.17.

Рис. 2.17. Внешний вид программного обеспечения

Программное обеспечение разрабатываемого прототипа устройства защиты имеет дружественный интерфейс. Работа с программным продуктом подразумевает наличие базовых знаний у оператора о работе с персональным компьютером и практических навыков обращения с операционной системой Windows.

С помощью кнопок на панели управления интерфейса программного обеспечения можно осуществлять:

- сканирование портов;

- включение/выключение устройства защиты информации.

На передней панели предлагаемого средства защиты информации кроме органов управления находятся информационные блоки выдающие различную информацию:

• среднюю скорость передачи данных на USB порт;

• текущую скорость передачи данных на USB порт;

• количество переданных байт;

• состояние соответствующего USB порта ПЭВМ.

2.4.6. Алгоритм функционирования программной части предлагаемого средства защиты информации

Блок-схема алгоритма функционирования программной части прототипа средства ЗИ от утечки по виброакустическому каналу представлена на рис. 2.18.

Для унификации работы разрабатываемого программного обеспечения на всех возможных IBM-совместимых ПЭВМ, с установленной операционной системой Microsoft Windows, были применены следующие технологии (способы реализации алгоритмов процедур программы):

• работа с реестром операционной системы MS;

• посекундный расчет графиков спектров осуществляется с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье;

• возможность и стабильность ежесекундного расчета спектра выходного сигнала обеспечивается компонентом TTimer, входящим в поставку среды разработки программного обеспечения Borland Delphi 7.0.

Рис. 2.18. Структурная схема алгоритма работы программы

3. Анализ эффективности предлагаемого программно-аппаратного устройства защиты речевой информации от утечки по виброакустическому каналу

3.1. Оценка результатов обеспечения защиты информации с применением предлагаемого устройства защиты информации

На рис. 3.1 представлен спектр сигнала, снятого с выводов звукового преобразователя ЗП-3, подключенного к разрабатываемому устройству.

Рис. 3.1. Спектр сигнала

Отсюда видно, что мгновенный спектр зашумляющего сигнала равномерный в полосе частот звукового диапазона.

Если установить звуковой преобразователь на объект зашумления (стекло), спектр результирующего сигнала переместится в резонансную область стекла (смотри рисунок 3.2¹⁾).

Рис. 3.2. Спектр результирующего сигнала

Кроме наложения шумовых составляющих на информативный сигнал, происходит также перераспределение энергии информативного сигнала по спектру в сторону резонансной области зашумляемого материала. Значение показателя эффективности использования частотных характеристик виброакустического канала утечки информации достигает 20 дБ. Следовательно, полученные практические результаты полностью совпадают с теоретическими расчетами.

Разработанное устройство является программно-аппаратным средством ЗИ, совместимым с ПЭВМ класса x86 и распространенной операционной системой Microsoft Windows. Следовательно, на основе разработанного прототипа возможно разработать и наладить выпуск современного устройства ЗИ, которое бы являлось частью единого комплекса средств безопасности, управляемым одним оператором – администратором безопасности.