Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Диктофоны представляют собой устройства, предназначенные для записи аудиоинформации. Часто их используют для несанкционированного съема информации (например, на переговорах и других закрытых мероприятиях), что противоречит законодательству. Утечка речевой информации по акустическому каналу связи может привести к серьезному ущербу: от потери доходов или перехвата инновационных идей, до начала военных конфликтов.

Для защиты информации от записи могут использоваться активные и пассивные методы. К первым относится выявление и предотвращение проноса звукозаписывающих устройств в контролируемую зону. Это достигается при помощи использования нелинейных локаторов, металлодетекторов и рентгеновских устройств. Однако многие руководители считают такие меры не только неудобством для партнеров, но и явным выражением недоверия к ним, поэтому используют их нечасто.

Активные методы защиты от записи аудиоинформации предполагают использование устройств, препятствующих записи путем воздействия шумовых сигналов на микрофон или электрические цепи диктофона. К таким устройствам относятся подавители, рассматриваемые в работе.

Подавление можно считать успешным, если при прослушивании и обработке записанной на диктофон аудиоинформации, невозможно выделить информационный сигнал (т.е. разборчивость речи ниже 40%).

1. Актуальность темы

Сегодня важной задачей является обеспечение защиты информации с ограниченным доступом в речевой форме. Современные технологии позволяют проносить в помещения для проведения переговоров диктофоны и микрофоны так, чтобы обнаружить их не представлялось возможным. Это обусловлено миниатюризацией устройств, их встраиваемостью в средства мобильной связи. Именно цифровые диктофоны, чаще всего, становятся каналом утечки речевой информации, поэтому важной задачей является препятствование их работе при проведении важных мероприятий [1].

2. Цель и задачи исследовани я, планируемые результаты

Целью магистерской работы является исследование метода акустического подавления звукозаписывающих устройств.

Основные задачи исследования:

  1. Анализ существующих методов подавления записывающих устройств.
  2. Доказательство максимальной эффективности акустического способа подавления работы диктофонов.
  3. Изучение способов реализации устройств, использующих акустических метод, составление квазиоптимального состава и принципа работы подавителя.
  4. Построение модели подавителя по выбранной методике.

Объект исследования: цифровые записывающие устройства

Предмет исследования: акустический метод подавления диктофонов

В рамках магистерской работы планируется получение актуальных научных результатов по следующим направлениям:

  1. Определение оптимального метода построения акустического подавителя диктофонов.
  2. Разработка электрической схемы устройства подавления звукозаписывающих устройств.
  3. Моделирование разработанной схемы в среде Lab View.

3. Обзор исследований и разработок

Рассматриваемая проблема часто затрагивается в исследованиях зарубежных и отечественных ученых.

В статье [2] описаны факторы, влияющие на восприимчивость диктофона к радиоэлектронному подавлению.

В работе [3] описана акустическая система адаптивного подавления информационного сигнала. Принцип работы системы заключается в созжании области в пределах охранной зоны с помощью компенсирующих акустических систем, в пределах которой уровень звука либо отсутствует, либо значительно ослабляется, либо искажается до неразборчивого состояния.

В работе [4] предложены варианты оснащения средствами технической защиты аудиоинформации для мелких, средних и крупных предприятний. Также описаны особенности скрытой звукозаписи посредством диктофонов, факторов, влияющих на качество звукозаписи, характерных приемов записи, основные виды диктофонов, а также даны характеристики некоторых современных моделей цифровых диктофонов.

4. Акустический метод подавления как максимально эффективный способ борьбы с несанкционированной аудиозаписью

Устройства подавления цифровых устройств аудиозаписи разделяют на 3 группы, в зависимости от характера воздействия на диктофон:

  1. Электромагнитные. Излучаемые направленными антеннами помехи, воздействуя на элементы электронной схемы диктофона, вызывают в них шумоподобные наводки. Вследствие этого одновременно с речью осуществляется запись и шума, что приводит к значительному искажению записываемой информации или вообще к полному ее подавлению. Недостатком таких систем является высокая мощность излучения для достижения эффективного подавления. Такой сигнал оказывается вредным для здоровья человека [5,10].

  2. Ультразвуковые. Системы ультразвукового подавления излучают мощные неслышимые человеческим ухом ультразвуковые колебания (обычно частота излучения – около 20 кГц), воздействующие непосредственно и на микрофоны диктофонов, и акустические закладки, что является их несомненным достоинством. Данное ультразвуковое воздействие приводит к перегрузке усилителя низкой частоты, стоящего сразу после акустического приемника. Перегрузка усилителя приводит к значительным искажениям записываемых (передаваемых) сигналов, часто до степени, не поддающейся дешифровке. Однако системы ультразвукового подавления имеют важный недостаток: эффективность их резко снижается, если микрофон диктофона оборудовать фильтром из специального материала или в усилителе с низкой частотой установить фильтр низких частот с граничной частотой 3,4-4 кГц [6].

  3. Акустические. Генератор, входящий в состав подавителя, вырабатывает шум, спектр которого перекрывает диапазон речевого сигнала без возможности в дальнейшем выделить информационную составляющую. При высокой эффективности метод имеет существенный недостаток – уровень создаваемого шума (70-80 дБ) не только не дает возможности использовать устройство скрытно, но и создает некомфортные условия для собеседников.

Как видно, у каждой группы подавителей имеются существенные недостатки. Электромагнитные устройства вредят здоровью, а помеху высокочастотных подавителей легко обойти с помощью экранов. Оставшийся акустический метод подавления позволяет добиваться полного подавления полезного сигнала, не нанося ущерба здоровью, а лишь доставляя неудобства шушмом в слышимом диапазоне. Следовательно, если поставлена цель полного подавления любого типа диктофона, следует остановиться на устройстве, излучающем акустический шум.

4.1 Подавление записывающих устройств акустическим шумом

Подавление диктофона осуществляется за счет уменьшения соотношения информативного акустического сигнала к уровню шума на входе устройства записи:

(Pc/Pш) < (Pa/Pш)

где Pc – мощность информативного сигнала в точке приема;

Pш – мощность шумов в точке приема;

(Pa/Pш) – предельное соотношение акустического сигнала к уровню шума, обеспечивающее перехват информативного сигнала звукозаписывающим устройством.

Данное соотношение снижают за счет повышения мощности шума до уровня, обеспечивающего невозможность перехвата средством разведки.

4.2 Помехи в виброакустической защите от несанкционированной аудиозаписи

Помехи являются посторонними акустическими или электромагнитными колебаниями различного происхождения, мешающими приему полезного (информативного) сигнала и точному воспроизведению сообщений. Воздействуя на входную цепь диктофона, помехи искажают качество записи сигнала, затрудняют или искажают выделение полезной информации, снижают дальность действия таких устройств.

Помехи по происхождению могут быть естественными и искусственными. Естественными являются помехи природного происхождения – атмосферные, образуемые электрическими процессами в атмосфере (главным образом, грозовыми разрядами), космические (электромагнитные излучения Солнца, звезд и Галактики), акустические шумы океанов, морей и дождя. Искусственные помехи создаются устройствами, излучающими энергию электромагнитных или акустических колебаний. В зависимости от источника образования эти помехи бывают непреднамеренными (вызываемыми источниками искусственного происхождения) и преднамеренными, создаваемыми специально для исключения возможного перехвата информации и нарушения функционирования акустических средств технической разведки. При проведении защитных мероприятий следует учитывать не только генерируемые помехи, но и естественные.

Преднамеренные искусственные помехи разделяют на максирующие и имитирующие. Маскирующие увеличивают количество принятых сигналов, снижающих информативность сообщения, создающих фон, на котором затрудняется или полностью исключается обнаружение, распознавание, выделение информативных сигналов. Имитирующие (дезинформирующие) помехи – сигналы, создаваемые техническим средством помех для внесения ложной информации в акустическое оборудование злоумышленника. По сруктуре они близки к защищаемым, поэтому создают в диктофоне сигналы, подобные реальным, снижая пропускную способность системы и вводя в заблуждение операторов, перехватывающих информацию. Это приводит к потере части информативного сигнала.

В зависимости от используемого соотношения ширины спектров, маскирующие помехи разделяют на заградительные и прицельные. Заградительные помехи имеют ширину спектра частот, значительно превышающую полосу, занимаемую полезным сигналом. Это дает возможность защиты нескольких источников информативного сигнала без предварительного определения их несущих частот. Прицельные помехи имеют ширину спектра, соизмеримую (обычно больше в 1,5-2 раза) спектр информативного сигнала. Такие помехи характеризуются высокой спектральной плотностью мощности. Из-за узкой полосы частот, их можно реализовать на маломощных передатчиках [7].

Виды помех

Рисунок 1 – Виды помех
(анимация: 9 кадров, 115 кб)

Сегодня в системах акустической маскировки применяются шумовые, речеподобные и комбинированные помехи. Наиболее широко используются:

  1. Белый шум с постоянной спектральной плотностью в речевом диапазоне частот (рисунок 2).
  2. Розовый шум со спадом спектральной плотности на 3 dB на октаву в сторону высоких частот (рисунок 3).
  3. Шумовая речеподобная помеха – шум с огибающей амплитудного спектра, подобной речевому сигналу.

    Спектр белого шума

    Рисунок 2 – Спектр белого шума

    Спектр розового шума

    Рисунок 3 – Спектр розового шума

    Речеподобные помехи формируются путем наложения набора из нескольких речевых сигналов. Речевой хор - наиболее распространенный представитель данного типа помех. Такую помеху генерируют, смешивая фрагменты речи нескольких дикторов. При этом для формирования помехи можно использовать сам скрываемый сигнал с использованием синтезатора речеподобных помех - фонемного клонера.

    На первом этапе формирования данной помехи проводится клонирование основных фонемных составляющих записи голоса. Операция производится при помощи специального программного обеспечения (ПО). Далее синтезатор помехи по случайному закону выбирает из памяти отдельные фрагменты сгенерированной псевдоречи, которые передаются на вход тракта помехового канала.

    Среди помех, формируемых из скрываемого сигнала выделяют два типа:

    • речеподобная реверберационная (формируется многократным наложением фрагментов информационного сигнала);
    • речеподобная инверсионная (формируется путем сложной инверсии спектра информационного сигнала) [8].

    С задачей подавления записывающих устройств лучше всего справляются подавители, генерирующие помехи типа розовый шум и речеподобная помеха. В случае их применения, чтобы скрыть смысловое содержание беседы (необходимый уровень смысловой разборчивости – около 40%), необходимо обеспечить превышение уровня помех над уровнем защищаемого сигнала на 5 дБ.

    Принцип действия устройства заключается в следующем:

    1. Микрофон, как правило, устанавливаемый в центре стола, принимает акустические речевые колебания, возникающие при ведении переговоров, и преобразовывает их в электрические сигналы, которые по соединительному кабелю подаются на специальный блок обработки.
    2. В блоке обработки эти сигналы путём умножения и деления частотных составляющих преобразовываются в шумовые речеподобные, усиливаются и излучаются через акустические колонки, причём уровень излучаемых помеховых сигналов пропорционален уровню скрываемых речевых сигналов. Коэффициент усиления уровня громкости и тембра регулируется при установке устройства.
    3. Излучаемые шумовые «речеподобные» акустические сигналы отражаются от ограждающих конструкций помещения (стен, оконных стёкол, потолка, пола), предметов мебели и интерьера и через некоторое время после излучения (время задержки) принимаются микрофоном и также, как скрываемые речевые сигналы, обрабатываются и излучаются через акустические колонки. Этот процесс многократно повторяется [9].

    4.3 Комбинирование розового шума и речеподобной помехи

    Устройство, предложенное в результате проведения исследования, будет генерировать комбинированный шум в акустическом дапазоне частот. В основе сигнала будет лежать розовый шум, на который будет накладываться речеподобная помеха. Такая комбинация позволит эффективно защищать аудиоинформацию, когда уровень шума будет превышать уровень информационного сигнала минимально, что обеспечит комфортные условия разговора. Таким образом, неудобство ведения переговоров в условиях мощного шума, из-за которого от применения акустических подавителей отказываются при проектировании систем безопасности, будет нейтрализовано.

    Выводы

    Магистерская работа посвящена защите речевой информации от записи на диктофон. Данный вопрос является актуальной задачей обеспечения безопасности данных на предприятии. Подавитель диктофонов, использующий в работе акустический метод подавления, является квазиоптимальным методом защиты аудиоинформации от записи. Сочетая речеподобную помеху и розовый шум, можно снизить уровень громкости, не теряя качества подавления.

    В рамках проведенных исследований выполнено:

    1. Рассмотрены методы подавления цифровых звукозаписывающих устройств.
    2. Рассмотрены особенности реализации акустических подавителей.
    3. Для моделируемого устройства выбран тип генерируемых помех.

    Дальнейшие исследования направлены на следующие аспекты:

    1. Выбор элементов системы акустического подавителя звукозаписывающих устройств.
    2. Разработка структурной и электрической схемы устройства.
    3. Моделирование работы устройства в среде разработки LabView.

    При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: апрель 2018 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

    Список источников

    1. Франц М.В. Методы подавления цифровых диктофонов / М.В. Франц, М.Н. Букало, В.В. Паслен // Материалы муждународной конференции Инновационные перспективы Донбасса. – Донецк, 2017.
    2. Подавление диктофонов – возможности и практическое применение // [Электронный ресурс] – код доступа: http://www.bnti.ru/showart.asp?aid=517&lvl=04.03.06.02.
    3. Акустическая система адаптивного подавления информационного сигнала // [Электронный ресурс] – код доступа: http://www.ela.kpi.ua/bitstream/123456789/9068/1/22_p96.pdf
    4. Защита речевой информации руководителя организации от скрытой записи поситителем // [Электронный ресурс] – код доступа: http://www.bre.ru/security/18619.html
    5. Торокин А.А. Инженерно-техническая защита информации / А.А.Торокин. – М.: МО РФ, 2004. – 962 с.
    6. Каторин Ю.Ф. Защита информации техническими средствами / Ю.Ф. Каторин, А.В.Разумовский, А.И.Спивак. – СПб.: НИУ ИТМО, 2012. – 416 с.
    7. Халяпин Д.Б. Защита информации. Вас подслушивают? Защищайтесь! / Д.Б. Халяпин – М.:Баярд, 2004. – 432 с.
    8. Защита речевой информации // [Электронный ресурс] – код доступа: http://confident.org.ua/index.php/stati-po-teme/198-zashchita-rechevoj-informatsii.html
    9. Способ и устройство формирования "речеподобных" шумовых помех // [Электронный ресурс] – код доступа: http://www.analitika.info/info1.php?page=2&full=block_article58
    10. Подавители диктофонов – плюсы и минусы использования // [Электронный ресурс] – код доступа: http://box56.ru/clauses/podaviteli-diktofonov--plyusy-i-minusy-ispolzovani