Защита информации

России, которые обладают хорошими криптографическими характеристи­

ками.

На практике для преобразования телефонного сообщения X(t) в циф­

один из двух способов кодирования телефонных сообщений - формы и па­ раметров.

Основу цифровой телефонии составляет кодирование формы сообще­ ний, кодирование параметров сообщений и вокодерная связь. Кодирова­ ние формы сигнала позволяет сохранить индивидуальные особенности че­ ловеческого голоса, что позволяет удовлетворить требования не только к разборчивости, но и к натуральности речи.

371

При кодировании формы сигнала широко используется импульсно­ кодовая модуляция (ИКМ), дифференциальная ИКМ и дельта-модуляция.

Преимущества от использования алгоритмов криптографического преобразования цифровых телефонных сообщений по сравнению со спосо­ бами криптографического преобразования аналоговых телефонных сооб­ щений заключается в возможности обеспечения гарантированной стойкос­ ти передаваемых сообщений. Однако эти преимущества достигаются за счет применения сложной и дорогостоящей аппаратуры и, что особенно важно, необходимости использования более широкополосного канала, чем стан­ дартный телефонный канал.

Например, если произвести преобразование аналогового сигнала в цифровой по схеме (рис.8.25а,б). Весь диапазон изменения амплитуды сиг­ нала разбивается на N частей и через равные промежутки времени t фикси­ руется уровень сигнала (рис.8.256). В момент времени 1, 2,... t значения сиг­ нала равны S1 (t) = 2; S2(t) = 3;... Si(t) = п (квантование производится по ближайшему уровню сигнала).

линиям телефонной связи используют вокодер. Учитывая, что речевой сиг­ нал обладает большой информационной избыточностью, вокодер выделя­

372

ет существенные параметры и преобразует их в цифровую форму. Скорость информационного потока на выходе вокодера может быть снижена до 2400

ка на выходе вокодера связана с качеством отечественных телефонных ли­ ний и, как правило, не дает возможности превысить скорость 2400 - 4800 бит/с.

Вокодеры, работающие на скорости 4800 бит/с, позволяют получить слоговую разборчивость до 93 % (словесная раборчивость до 99 %) при удов­ летворительной узнаваемости абонента.

Основным достоинством систем цифрового преобразования речевого сигнала является высокая надежность закрытия информации. Так, при ис­ пользовании алгоритмов DES или ГОСТ28147-89, даже если злоумышлен­ ник знает криптосхему и устройство вокодера, на получение им исходного сообщения уйдет в среднем несколько десятков лет.

Другим преимуществом таких систем является возможность примене­ ния метода открытого автоматического распределения ключей - перед каж­ дым сеансом связи передатчик и приемник обеспечиваются новыми откры­ тыми ключами, на основе которых вычисляется секретный сеансовый ключ.

Использование этого метода снимает проблему изготовления и рас­ сылки ключей, а также исключает утечку информации из-за недобросовес­ тного хранения и обращения с ключевыми носителями.

К недостаткам устройств подобного класса можно отнести техничес­ кую сложность и габариты устройств, а также неустойчивую работу на ка­ налах с большим затуханием сигнала и высоким уровнем помех.

Характеристика некоторых средств гарантированной защиты инфор­ мации, передаваемой в тлф линии, приведены в таблице 8.9.

Следует отметить, что на отечественный рынок постоянно поступают новые изделия, предназначенные для криптографической защиты инфор­ мации в линиях связи.

Так для построения сети конфиденциальной телефонной связи разра­

373

ботана схема сети на основе аппаратуры СКР-511 “РЕФЕРЕНТ”. Аппара­ тура обеспечивает :

-Полностью цифровую обработку речи на основе современных ал­ горитмов кодирования;

-Передачу кодированной речи по каналам связи в цифровом виде;

-Возможность применения различных алгоритмов защиты как крип­

тографических, так и не криптографических; - Возможность построения сетей конфиденциальной связи различ­

ной степени стойкости.

Фирмой МАСКОМ разработан комплекс технических средств ‘ТРОТ”, предназначенный для защиты абонентских телефонных линий. Комплекс обеспечивает криптографическую защиту наиболее уязвимого фрагмента сетей связи общего пользования абонентской линии. В состав комплекса входят:

-скремблеры 4ТРОТ”,устанавливаемые у абонентов;

-стационарные скремблеры ‘ТРОТ-С”;

-стационарный модуль МАК-16 для размещения 16 скремблеров “Грот-С”с источниками питания и 16 устройств “Грот-АП-С”.

Совместная работа скремблеров “Грот” и “Грот-С”обеспечивает крип­ тографическую защиту абонентской линии от абонента до АТС.Переход в закрытый режим работы осуществляется абонентом путем нажатия соот­ ветствующей кнопки на абонентском скремблере,стационарный аппарат входит в режим закрытой связи автоматически.На каждый сеанс связи вы­

374

ГЛАВА IX. АКУСТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАНАЛЫ УТЕЧКИ

ИНФОРМАЦИИ

Акустоэлектрические преобразователи

Каналы утечки информации, возникающие за счет наличия преобра­ зовательных акустоэлектрических элементов в цепях различных техничес­ ких устройств, находящихся в выделенном помещении, опасны тем, что они сопутствуют работе этих устройств в их нормальных режимах работы и злоумышленник может воспользоваться ими без проникновения в помеще­ ние (или охраняемую зону), без установки специальных подслушивающих устройств.

Хорошо известны способы получения информации об акустике по­ мещения за счет подсоединения к линиям телефонных аппаратов (особен­ но в случаях, когда в помещении расположены аппараты с электромехани­ ческими вызывными звонками), линиям диспетчерской или громкоговоря­ щей связи, вторичной часофикации, некоторым линиям охранной сигнали­ зации и т.п.

Подобные каналы утечки информации могут возникнуть на основе так называемых акустоэлектрических преобразователей.

Акустоэлектрический (или электроакустический) преобразователь - это устройство, преобразующее акустическую энергию (т.е. энергию упругих волн в воздушной среде) в электромагнитную энергию в схемах тех уст­ ройств, в которых находятся акустоэлектрические преобразователи (или, наоборот, энергию электромагнитных волн в акустическую). Из окружаю­ щих нас устройств наиболее известны такие электроакустические преоб­ разователи как системы звукового вещания, телефоны, из акустоэлектри­ ческих - микрофоны. Следует учитывать, что в большинстве электроакус­ тических преобразователей имеет место двойное преобразование энергии - электромеханическое, в результате которого электрическая энергия, под­

водимая к преобразователю переходит в энергию колебаний механической

и обратимы, т.е. могут работать и как излучатель и как приемник и подчи­ няются принципу взаимности. В большинстве случаев при электроакусти­ ческом преобразовании преобладает преобразование в механическую энер­ гию энергии либо электрического, либо магнитного полей (и обратно - пре­ образования акустической энергии в электрическую, либо в магнитную). В соответствии с этим обратимые электроакустические преобразователи мо­ гут быть представлены следующими группами: (рис. 9.1).

375

Рис.9.1. Акустоэлектрические преобразователи.

а) электродинамических преобразователей, действие которых основа­ но на электродинамическом эффекте.

376

Электродинамическими называют индукционные системы, электричес­ кий контур которых перемещается в магнитном поле, порожденном внешним по отношению к контуру источником МДС (таким источником может слу­ жить электромагнит или постоянный магнит, входящий в состав магнит­ ной цепи системы). Величина ЭДС перемещения, наводимая в в электроди­ намических системах при перемещении контура (провода), приведена на рис.9.1.

б) электромагнитных преобразователей.

У этих систем, в отличие от электродинамических, электрическая часть является неподвижным контуром. Так же, как и у электродинамических систем, внешним источником МДС могут служить электромагнит или по­ стоянный магнит, входящий в состав магнитной цепи системы (рис. 9.1);

Действие подобных преобразователей основано на колебании ферро­ магнитного сердечника в переменном магнитном поле или изменении маг­ нитного потока при движении сердечника;

в) электростатических, действие которых основано на изменении силы

ства и специальные керамики, в которых при сжатии и растяжении в опре­ деленных направлениях возникает электрическое напряжение. Это так на­ зываемый прямой пьезоэффект, при обратном пьезоэффекте появляются механические деформации под действием электрического поля;

д) магнитострикционные (механострикционные) преобразователи, использующие прямой и обратный эффект магнитострикции.

Магнитострикция - изменение размеров и формы кристаллического тела при намагничивании - вызывается изменением энергетического состо­ яния кристаллической решетки в магнитном поле, и, как следствие, рассто­ яний между узлами решетки. Наибольших значений магнитострикция дос­ тигает в ферро- и ферритомагнетиках, в которых магнитное взаимодействие частиц особенно велико.

Обратное по отношению к магнитострикции явление - Виллари эф­ фект - изменение намагничиваемости тела при его деформации. Виллари эффект обусловлен изменением под действием механических напряжений доменной структуры ферромагнетика, определяющей его намагниченность. В усилителях с очень большим коэффициентом усиления входной транс­ форматор на ферритах при определенных условиях вследствие магнитострикционного эффекта способен преобразовывать механические колеба­ ния в электрические.

Вмагнитострикционном преобразователе используется линейная

магнитострикция ферромагнетиков в области технического намагничи­ вания. Магнитострикционный преобразователь представляет собой сер­

377

других устройствах акустоэлектроники). В подобном преобразователе энергия переменного магнитного поля, создаваемого в сердечнике проте­ кающим по обмотке переменным электрическим током, преобразуется в энергию механических колебаний сердечника или наоборот, энергия меха­ нических колебаний, наведенная, например, акустическим сигналом, воз­ действующим на сердечник преобразуется в энергию магнитного поля на­ водящего переменную ЭДС в обмотке.

е) к особому классу электроакустических преобразователей относятся необратимые приемники звука, принцип действия которых основан на при­ менении электрического сопротивления чувствительного элемента под дей­ ствием звукового давления. Например, угольный микрофон или полупро­ водниковые приемники, в которых используется так называемый тензорезистивный эффект - зависимость сопротивления полупроводниковых при­ боров от механических напряжений.

звука (например, в воздухе - микрофоны, в воде - гидрофоны, в грунте - геофоны) существуют “паразитные”, не предусмотренные идеей прибора акустоэлектрические преобразователи. Проявление акустопреобразовательных каналов утечки информации в большинстве случаев не связано с ка­ чеством исполнения механизма прибора, а является сопутствующим его деятельности по предназначению, т.е. их подавление в ряде случаев не может быть проведено путем более качественного исполнения или на­ стройки механизмов. В ряде случаев они возникают за счет взаимности действия элемента, заложенного в его конструкцию (динамики), в других случаях за счет некачественности исполнения элементов (рыхлая намот­ ка индуктивностей, изменение расстояния между обкладками конденсато­ ра под действием механических волн) и т.п.;

По своей природе электроакустические преобразователи часто срав­ нивают с микрофонным эффектом.

Микрофонный эффект - появление в цепях радиоэлектронной аппара­ туры посторонних (паразитных) электрических сигналов, обусловленных механическими воздействиями (звуком, сотрясениями, вибрациями и т.п.). Свое название микрофонный эффект получил по аналогии с соответству­ ющими процессами, происходящими в микрофоне. Наиболее сильно мик­ рофонный эффект проявляется при работе электронных приборов (в уси­ лителях электрических колебаний звуковых частот, супергетеродинных приемниках и т.п.

Технические характеристики акустопреобразовательного канала

всреде и обратно.

Взависимости от направления преобразования различают электроаку­ стические преобразователи излучатели и приемники (Л.94).

378

Акустоэлектрический преобразователь-приемник характеризуется чув­ ствительностью в режиме холостого хода Yxx = U'/P и внутренним сопро­ тивлением Zэл. По виду частотной зависимости U7P различают широкопо­ лосные и резонансные приемники акустического излучения.

Электроакустический преобразователь-излучатель характеризуется:

-чувствительностью, равной отношению Р на определенном расстоя­ нии от излучателя на оси характеристики направленности к U или I;

-внутренним сопротивлением, представляющим собой нагрузку для источника электрической энергии;

-акустоэлектрическим КПД

ла утечки информации зависит от коэффициента преобразования акустоэ­ лектрического преобразователя - чем он выше, тем больше мощность (на­ пряжение) преобразованного в электрический опасного сигнала при оди­

наковой мощности акустического сигнала:

Существенным в этом соотношении является то, что в состав коэф­ фициента преобразования входит величина механического сопротивления соответствующего акустоэлектрического преобразователя, связанная с ве­ личиной трения перемещающихся под воздействием акустического поля элементов. Величина чувствительности акустоэлектрических преобразова­

телей определяется в милливольтах опасного электрического сигнала к звуковому давлению опасного акустического сигнала в Па, т.е. мВ/Па.

На практике часто сравнивают чувствительность акустоэлектричес­ ких преобразователей с чувствительностью специально созданных акусто­ электрических преобразователей, таких, как микрофоны. Например, у кон­ денсаторного электретного микрофона МКЭ-3 чувствительность по сво­ бодному акустическому полю на частоте 10 кГц не более 3 мВ/Па, у элект­

0.6 мВ/Па (для низкоомных - 600 Ом) и 1,2 мВ/Па (для высокоомных -1200 Ом).

379

Сравнение акустопреобразовательных элементов показывает, что не­ которые из них по “чувствительности” близки к специально созданным для преобразования звуковой энергии в электрическую (микрофонов).Так, нап­ ример, "чувствительность" некоторых звонковых цепей телефонных аппаратов достигает 0,15-0,4 мВ/Па.

Учитывая такую “мощность” возможных источников утечки инфор­ мации, специалисты уделяют серьезное внимание защите подобных кана­ лов.

Существующее многообразие конструкций акустоэлектрических пре­ образователей может быть учтено с помощью возможных систем подобно­ го преобразования (рис.9.1).

Электродинамические преобразователи

При движении проводника длинной l в постоянном магнитном поле индукцией В со скоростью V в нем индуцируется ЭДС сигнала

В равномерном магнитном поле

Учитывая, что колебательная скорость V равна действующей на проводник силе, деленной на механическое сопротивление ( Z M ) т.е.

Механическое сопротивление одноконтурной механической сис­

темы может быть определено из соотношения:

где: F - действующая на проводник сила

380