Структурные волны

Одним из широко используемых способов несанкционированного получения речевой конфиденциальной информации из защищаемого помещения является съем информации с внешних сторон несущих конструкций защищаемого помещения (стен, пола, потолка, окон), а также инженерно-технических систем помещении. Схематично образование подобного технического канала утечки информации показано на рис.1.

Получение информации таким способом возможно в случае несоответствия величин виброизоляции элементов несущей конструкции ЗП в октавной полосе требованиям нормативных документов.

Рис.1. Образование технического канала утечки конфиденциальной

речевой информации по виброакустическому каналу

 

Под структурным (акустовибрационным) звуком понимают механические колебания в твердом теле с частотой в диапазоне 16 Гц ÷ 20 кГц.

Механические колебания стен, перекрытий, трубопроводов и т.п. передаются на значительные расстояния, почти не затухая, и хорошо воспринимаются приемными устройствами типа стетоскоп, акселерометр.

Структурные (акустовибрационные) волны возникают из-за механического воздействия акустических волн на инженерные конструкции. В результате этого воздействия в конструкциях возникают напряжения и деформации, образующие структурные колебания; при этом возникают не только волны сжатия (продольные), но и поперечные их комбинации - изгибные, крутильные, волны Рэлея (поверхностные).

Вибрация характеризуется амплитудой смещения, скоростью или ускорением колеблющегося объекта исследования. Применяются и логарифмические шкалы. При измерениях колебательной скорости используют уровни скорости:

L_v=20 lg (v_rms/v₀), дБ, (1)

 

где: v_rms - среднеквадратичное значение скорости колеблющегося объекта;

v₀ = 5^.10^-8 м/с – эффективное значение колебательной скорости в плоской волне в воздухе с эффективным значением звукового давления р ₀ = 2^.10^-5 Па, соответствующего порогу слышимости.

Уровень вибрационного ускорения определяется формулой 2

L_а=20 lg (а_rms/а₀), (2)

где: а_rms - среднеквадратичное значение ускорения;

а₀ = 3,14^.10^-4 м/с².

Аналогичным образом определяется и уровень вибрационного смещения:

L_у=20 lg (у_rms/у₀), (3)

Где: у_rms - среднеквадратичное значение смещения;

у₀ = 8^.10^{-12 м};

значения а₀ и у₀ соответствуют ускорению и смещению на частоте 1000 Гц при значении колебательной скорости v₀ =5^.10^-8 м/с.

Между уровнями L_v, L_а и L_у существуют следующие соотношения:

L_у= L_v + 60 - 20lgf, (4)

L_a= L_v -60+20lgf,

где: f – частота в Гц.

В некоторых случаях в качестве v₀ используют значение v₀=10^-8 м/с, а в качестве а₀ - ускорение свободного падения.

Степень проникновения акустической энергии информатив­ного сигнала из воздушной среды в несущие конструкции зави­сит от отношений акустических сопротивлений этих сред:

N = r₁^.C₁/ r₂^.C₂ , (5)

где: r₁ и r₂ - плотность строительного материала несущей конструкции и воздуха соответственно;

C₁ и C₂ - скорость звука в материале несущей конструкции и в воздухе соответственно.

Примечание: В воздухе при нормальных условиях (температура окружающей среды 20°С и атмосферное давление 760 мм pт.cт.) скорость звука составляет 331,46 м/с, а в твёрдых телах – 2000-6000 м/с.

Столь значительное расхождение значений скорости звука в различных средах нашло выражение в так называемом «законе массы», который может быть сформулирован следующим образом: чем больше масса единицы площади поверхности конструкции, тем меньше вибрационные колебания, вызванные звуком, или, проще говоря, чем толще стена, тем выше звукоизоляция.

Опасность виброакустического канала утечки речевой информации состоит в большой и сложно измеряемой дальности распространения звуковых волн, преобразованных в структурные волны инженерных коммуникаций, которые могут быть перехвачены помощью специальных технических средств.

Экспериментальные исследования показали возможность качественного перехвата речевой информации в железобетонных зданиях в пределах одного-двух этажей, по трубопроводам – в пределах двух-трех этажей.

Так, например, под воздействием звукового сигнала с уровнем 70 dB кирпичная стена толщиной 0,5 метра совершает вибрационные колебания с ускорением 3^.10^-5g. При использовании современных средств измерения виброколебаний подобный сигнал может быть реально прослушан.

Учитывая, что пространственная ориентация строительных и инженерно - технических конструкций здания является многомерной, различают утечку речевой информации:

· в одномерной плоскости, например, по трубам отопления и вентиляционным коробам, в пределах этажа здания;

· в двухмерной плоскости, например, по стеновым перекрытиям смежных помещения и этажей;

· в трехмерном пространстве, например, по инженерным коммуникациям и строительным конструкциям, распределенным по всему объему здания.

Опасность данного канала утечки речевой информации заключается в том, что, несмотря на затухание преобразованного сигнала и наличие внешних помех, неконтролируемое распространение структурных колебаний по зданию создает реальные предпосылки к подслушиванию информации техническими средствами из близлежащих помещений.

Для оценки акустической защищенности защищаемого помещения могут быть использованы следующие методы:

- оценка защищенности по величине коэффициентов виброизоляции ограждающих конструкций ЗП в октавной полосе;

- оценка защищенности по величине словесной разборчивости - W.

В данной лабораторной работе используется второй метод.

Поскольку важнейшая функция нашего органа слуха состоит в обеспечении общения людей между собой с помощью речи и получения при этом максимального объема информации, введено понятие «разборчивость речи». Решение задачи защиты информации, таким образом состоит в обеспечении минимальной «разборчивости речи» в местах, где может проводиться перехват переговоров, ведущихся в ЗП.