Способ защиты акустической информации от несанкционированного съема
METHOD FOR PROTECTING ACOUSTIC INFORMATION FROM UNAUTHORISED EXTRACTION

Изобретение относится к области к области защиты информации от утечки по техническим каналам и может быть использовано для защиты информации от утечки по оптико-электронному каналу из помещения через оконные стекла.
Оптико-электронный (лазерный) канал утечки акустической информации образуется при облучении лазерным лучом вибрирующих в акустическом поле тонких отражающих поверхностей (например, стекол окон). Отраженное лазерное излучение (диффузное или зеркальное) модулируется по амплитуде и фазе (по закону вибрации поверхности) и принимается приемником оптического (лазерного) излучения, при демодуляции которого выделяется речевая информация. Причем лазер и приемник оптического излучения могут быть установлены в одном или разных местах (помещениях). Для перехвата речевой информации по данному каналу используются сложные лазерные акустические локационные системы, иногда называемые "лазерными микрофонами". Работают они, как правило, в ближнем инфракрасном диапазоне волн (Хорев А.А. Технические каналы утечки акустической (речевой) информации. Классификация и характеристика. // Специальная техника". №1. 1998 г., Шейдаков Н.Е. Физические основы защиты информации: учеб. пособие / Н.Е. Шейдаков, О.В. Серпенинов, Е.Н. Тищенко. - М.: РИОР: ИНФРА-М, 2016. - 204 с., стр. 159-163).
Одним из направлений защиты от утечки акустической информации по оптико-электронному каналу является применение способов и устройств, создающих шумовые засветочные помехи фотоприемнику лазерной акустической локационной системы. В таких устройствах лазерное излучение направляется на отражающие поверхности помещения с тем, чтобы отраженный от них сигнал значительно превышал амплитуду отраженного лазерного сигнала подслушивающего устройства (см., например, "Обзор активных технических средств защиты информации". М., 1997, №6, с. 61-63).
Так, известно устройство защиты закрытых помещений от несанкционированного съема речевой информации (Патент РФ 2231231, Лютиков С.С., Сарпунов А.С., Кузнецов О.А., Трофимов Р.Ф., опубл. 20.06.2004 г.), позволяющее автоматически создавать фотоприемнику лазерной акустической локационной системы маскирующие сигналы (на длине волны лазера подслушивающего устройства), а также создавать ложные акустические (речеподобные) сигналы.
Известно устройство защиты речевой информации от несанкционированного съема (Патент РФ 2226743, Лютиков С.С., Сапрунов А.С., заявл. 22.05.2003, опубл. 27.06.2004), которое позволяет обнаружить лазерное облучение помещений и формировать шумовые лазерные речеподобные сигналы, тем самым защищая помещение от несанкционированного съема речевой информации.
Недостаток таких устройств заключается в том, что для обеспечения надежного подавления фотоприемника лазерной акустической локационной системы необходимо определять длину волны лазерного излучения подслушивающей акустической системы, так как в приемной системе лазерной акустической локационной системы (ЛАЛС), как правило, используются узкополосные интерференционные фильтры, которые "отрезают" все длины волн кроме лазера передающего канала. В результате этого требуется достаточно большая мощность лазерного излучения, обеспечивающего защиту информации, что небезопасно для людей, находящихся в защищаемом помещении (особенно для их органов зрения). Кроме того, режим длительной (непрерывной) работы лазера экономически не выгоден.
Известно устройство защиты речевой информации от несанкционированного съема (Патент РФ 2231928, Лютиков С.С., Сапрунов А.С., Кузнецов О.А., Лисица Г.В., заявл. 17.03.2003, опубл. 10.04.2004), которое реализуется посредством применения поглощающее - отражающей пленки полусферической формы, размещенной на внешней стороне стекла окна, генератора шумовых акустических помех с пьезоэлементом, размещенным на пленке. Пленка располагается снаружи помещения перед внешним стеклом и препятствует съему акустической информации, отражая и поглощая зондирующий лазерный луч, при этом благодаря возбуждаемой в пленке механической вибрации отраженный луч модулируется зашумляемым сигналом помехи. Дополнительная защита достигается приданием механической вибрации самому стеклу.
Это решение имеет ряд существенных особенностей, делая его малоприменимым в массовом порядке. Полусфера пленки снаружи окна демаскирует закрытое помещение и этим привлекает внимание противника. Сотрудники этого помещения могут оказаться под наблюдением противников, т.е. в условиях повышенной опасности. Трудно обеспечить отражение и поглощение света пленкой во всем потенциально опасном диапазоне волн от видимого до дальнего инфракрасного излучения. Пленка со временем портится от внешних воздействий, на ней скапливается пыль и грязь, в результате чего зеркальное отражение становится диффузным, амплитуда вибрации уменьшается, и степень защиты снижается. Периодически необходимо чистить мыть или заменять полусферу пленки и налаживать работу устройства в целом, что довольно дорого и трудоемко. Приклеивание пленки к стеклу недолговечно. Устройство не пропускает в помещение дневной свет, даже когда не проводятся переговоры, поскольку оно принципиально оперативно не съемно. В целом способ сложен в изготовлении, эксплуатации и делает защищаемое помещение и предприятие весьма некомфортным для персонала.
Другим направлением защиты от утечки акустической информации по оптико-электронному каналу является виброакустическая маскировка, когда внутри помещения, на его внутренние отражающие поверхности, или непосредственно на оконные стекла подают акустические колебания с амплитудой, заведомо превышающей амплитуду колебаний голоса человека (см., например, Хореев А.А. Способы и средства зашиты информации. - М.: МО РФ, 2000, стр. 49-52, Электронный ресурс: https://eknigi.org/setevye_tehnologii/1314-cposoby-i-sredstva-zashhity-informacii.html. Дата обращения 08.06.2020 г.).
Так, известно устройство маскирующего виброакустического зашумления помещения [Патент РФ №24610, МПК Н04К 3/00. Устройство маскирующего виброакустического зашумления помещения (варианты) / Рохманюк В.М., Фокин Е.М. ЗАО "АННА". - 2002112903/20; заявл. 20.05.2002]. Устройство относится к средствам создания искусственных помех, при этом генератор шума может быть выполнен с возможностью генерирования шумоподобного и/или речевого, и/или музыкального, и/или реверберационного сигналов. Достоинством устройства является отсутствие проводных линий связи между генератором шума и вибропреобразователями, за счет того, что оно снабжено источником светового излучения, связанным с оптическим входом модулятора, и, по меньшей мере, одним каналом виброакустического преобразования, содержащим излучатель, корректор, фотоприемник и, по меньшей мере, один виброакустический преобразователь, вход которого электрически связан с выходом фотоприемника, при этом излучатель оптически через корректор соединен с фотоприемником, причем вход излучателя, являющийся входом канала виброакустического преобразования, оптически связан с одним из оптических выходов модулятора, а выход генератора шума подключен к управляющему входу модулятора.
Известен способ защиты акустической информации от прослушивания и записи (Патент РФ 2130697, МПК Н04М 1/68. Способ защиты речевой информации от прослушивания и записи. / Ратников А.Ю., Юрьев Д.Н., Капралов Г.Н. - №98103645/09; заявл. 24.02.98), включающий определение амплитудочастотных характеристик голосов лиц, участвующих в обмене информацией, и генерирование акустической помехи с определенными амплитудочастотными характеристиками. Способ предусматривает применение анализатора акустической обстановки в выделенном помещении, а также формирователя, адаптированного к данной обстановке шума, усилителя и излучателя, при помощи которых осуществляют корректировку амплитудно-частотных характеристик акустической помехи в соответствии с изменением амплитудно-частотных характеристик голосов лиц, участвующих в обмене информацией.
При этом возможна передача акустической помехи на весь объем помещения, в котором происходит обмен информацией, или на оконное стекло этого помещения.
Известные способы имеют следующие недостатки. Непосредственное подавление шумом речевых сигналов в условиях осуществления разведки требует обеспечения действующего отношения "сигнал/шум" в октавных полосах до 20 дБ. Это приводит к тому, что переговоры в помещении становятся сложно осуществимыми. Кроме того, так называемый "акустический белый шум" достаточно легко отфильтровывается с использованием отбора заведомо не соответствующих человеческому голосу частот. А из оставшейся части спектра акустической помехи с помощью разложения его по амплитуде и по частоте достаточно легко выделяются модулирующие колебания, присущие голосу человека (см., например, Убогов С.А. Виброакустические излучатели электромагнитного типа. - М.: Защита информации. Конфидент, №1, 2003, стр. 54).
Известен способ защиты речевой информации по виброакустическому каналу (Патент РФ 2279765, МПК Н04К 3/00, Н04М 1/68. Способ защиты речевой информации по виброакустическому каналу. Герасименко В.Г., Катков Б.Г., Гончаров И.В. опубл. 10.07.2006 г.), сущность которого заключается в том, что формируют помеху для маскирования речевого сигнала, причем помеху формируют в виде М-последовательности импульсов с последующим преобразованием, причем преобразование М-последовательности импульсов осуществляют в виде формирования вибрационных ударных сигналов, которыми мультипликативно маскируют речевой сигнал, а М-последовательность импульсов формируют от периода к периоду по случайному закону.
Известно устройство - Виброштора ВШ-1, ВШ-2 (Электронный ресурс: https://www.sferasib.ru/product-page/vibroshtora-2. Дата обращения 07.06.2020 г.). Принцип работы устройства заключается в перекрытии оконного стекла светопропускающей рассеивающей шторой, при этом в шторе возбуждают хаотические вибрации речевого диапазона частот.
Известно техническое средство защиты речевой информации от утечки по оптико-электронному (лазерному) каналу "Соната-АВ4Л". (НПО АННА, http://www.npoanna.ru/Content.aspx?name=models.sonata-av4l), предназначенное для возбуждения вибрационного шумового сигнала в ламелях оконных жалюзи. Изделие представляет собой техническое средство виброакустической защиты с центральным генераторным блоком, пассивными вибровозбудителями и подсистемой автоматического контроля количества вибровозбудителей, подключенных к генераторному блоку. Шумовой сигнал, возбуждаемый изделием в ламелях оконных жалюзи, представляет собой шумовые колебания поверхности ламелей. Размер и место установки ламелей выбирается исходя из обеспечения отсутствия прямой видимости потенциальных «мишеней». Вибровозбудитель устанавливается на каждую ламель.
Недостатком перечисленных способов является точечность установки вибровозбудителей. По мере удаления волны от излучателя ее интенсивность падает, что может привести к технической возможности съема акустической информации на удаленных от возбудителя участках конструкций.
Наиболее близким к предлагаемому решению и принятому за прототип является способ зашиты речевой информации от лазерного перехвата (Патент РФ 2682004, Н03В 29/00 (2006.01), H04K 3/00, Долгирева Е.С., Червинский В.М., Халтурин А.Б., заявл. 22.02.2018, опубл. 14.03.2019), техническим результатом изобретения является упрощение способа защиты речевой информации от лазерного перехвата, повышение его эффективности и надежности. Для этого в способе предусмотрено перекрытие окна пленкой, возбуждение пленки и оконного стекла маскирующей вибрацией посредством виброизлучателей. Пленку выполняют в виде рулонной шторы из светопропускающе-рассеивающего материала, расположенной внутри помещения, штору прижимают непосредственно или через твердые опоры к стеклу или к виброизлучателям, дополнительно установленным на стекле и/или раме, на оконной нише или стене. Предусмотрена также возможность прикрепления к шторе сетки из ферромагнитного материала и образования на стекле, опорах и виброизлучателях намагниченных участков или прикрепления к ним постоянных магнитов. Для усиления вибраций шторы - опоры или виброизлучатели попарно соединяют штангами, касающимися опущенной шторы. В нерабочем положении штору наматывают на горизонтальный вал вверху окна.
Недостатком прототипа является точечность установки вибровозбудителей. По мере удаления волны от излучателя ее интенсивность падает, что может привести к технической возможности съема акустической информации на удаленных от возбудителя участках конструкций. Кроме того, размещение виброизлучателей на стекле демаскирует закрытое помещение и этим привлекает внимание противника.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое решение, является сложность конструкций применяемых устройств и способов защиты акустической информации, возможность съема акустической информации на удаленных от возбудителя участках конструкций, демаскирование закрытых помещений.
Техническая проблема в заявленном способе решается за счет покрытия всей площади оконных стекол прозрачным токопроводящим покрытием и прикладывания к нему напряжения шумоподобного характера.
Техническим результатом заявленного способа является повышение эффективности технических средств защиты информации, уменьшение демаскирующих признаков защищаемого помещения.
Технический результат достигается тем, что пленкой перекрывают всю площадь поверхности стекол оконной рамы, при этом пленку выполняют из прозрачного токопроводящего материала, прикладывают напряжение шумоподобного характера.
В частом случае изобретения пленку выполняют в виде покрытия на стекле из прозрачных токопроводящих материалов.
Предлагаемый способ защиты информации использует новый подход в реализации искусственных помех по оптико-электронному каналу. Этот подход обусловлен свойствами электростатических активаторов. Для этого стекла окон перекрывают токопроводящей пленкой либо наносят на них токопроводящее покрытие. В данном случае оконная конструкция будет представлять собой плоский двухслойный конденсатор, свойства (особенности функционирования) которого обеспечивают достижение технического результата.
Из уровня техники не выявлено решений, касающихся способов определения периодичности контроля сложных объектов, характеризующихся заявленной совокупностью признаков, что, следовательно, указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
«Промышленная применимость» способа обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие способ.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где:
фиг. 1 - схема реализации способа.
Способ может быть реализован при помощи схемы, представленной на фиг. 1, где
1 - конструкция оконной рамы;
2 - стекло;
3 - токопроводящее покрытие и/или пленка;
4 - воздушный зазор;
5 - источник питания.
Способ защиты акустической информации от несанкционированного съема заключается в следующем.
Стекла 2 оконной рамы 1 перекрывают прозрачной пленкой из токопроводящего материала 3.
-4
-4
В настоящее время широко известны пленки, обладающие такими свойствами, например, пленки из оксида индия, легированного оловом (ITO), пленки из оксида олова, легированного фтором (FTO) и др. Данные материалы имеют малое сопротивление (например, ITO - 10 Ом/см, FTO - 4.3*10 Ом/см) и высокую прозрачность в видимой области спектра (например, ITO - не менее 80%, FTO - 86%) [Шамин А.А. Получение и исследование прозрачного проводящего покрытия на стеклянных подложках / А.А. Шамин, Е.А. Печерская. - Текст: непосредственный // Молодой ученый. - 2017. - №4 (138). - С. 71-74. - URL: https://moluch.ru/archive/138/38825/ (дата обращения: 11.06.2020); Серенко С.А., Уваров Н.Ф., Гавриленко В.А. Получение и свойства прозрачных проводящих пленок диоксида олова, допированного фтором // Химия в интересах устойчивого развития. - 2015. - №23. - С. 103-106. https://www.sibran.ru/upload/iblock/176/1764591638ba6e081b0438b25f2f1e38.pdf (дата обращения: 11.06.2020); Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов. Технологии получения, свойства и области применения / В.И Кондрашин, Н.О. Рыбакова, С.В. Ракша [и др.]. - Текст: непосредственный // Молодой ученый. - 2015. - №13 (93). - С. 128-132. - URL: https://moluch.ru/archive/93/20562/ (дата обращения: 11.06.2020).
Применение такого рода проводящих прозрачных покрытий позволяет уменьшить демаскирующие признаки защищаемого помещения.
Нанесение токопроводящих покрытий можно выполнить физическими или химическими методами, а также их комбинациями (термическое вакуумное осаждение, магнетронное распыление, импульсно-лазерное осаждение, химическое парофазное осаждение, спрей-пиролиз и др.). В качестве подложки могут быть использованы как полимерные материалы, так и стекло [Замоздик Т.В., Мельченко П.И. Способ получения проводящих прозрачных покрытий из оксида индия // Авторское свидетельство СССР №950798, опубл. 25.08.1982; Попов В.А., Мешков Б.Б., Бублик В.А., Ершов Д.Н. Способ получения оптически прозрачного электропроводного покрытия и изделие с покрытием, полученное указанным способом (варианты) // Патент РФ №2274675; Бородин А.Н., Петров А.С. Способ нанесения проводящего прозрачного покрытия // Патент Российской Федерации №2241065 С2, опубл. 27.11.2004].
Таким образом, оконная конструкция будет представлять собой плоский двухслойный конденсатор, обкладками (электродами) которого будут являться токопроводящая пленка (покрытие), нанесенная на стекла, диэлектриком - воздушный зазор между ними.
Под воздействием электрического поля, создаваемого прикладываемым напряжением, в конденсаторе развиваются значительные пондеромоторные силы между обкладками [Д.В. Комнатный. Эффект Джонсона-Рабека, его физические основы и применение в микроэлектромеханических устройствах железнодорожной автоматики. https://elib.gstu.by/bitstream/handle/220612/20587/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BD%D0%B0%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9%2C%20%D0%94.%20%D0%92.%20%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82…pdf?sequence=1&isAllowed=y].
Под термином «пондеромоторные силы» понимаются силы, действующие на проводящие и диэлектрические тела в электрическом поле [Зильберман Г.Е. Электричество и магнетизм. - М.: Наука, 1970 г., 382 с., стр. 141, Шубин А.С. Курс общей физики. - М.: Высшая школа, 1976 г., 480 с., стр. 200].
Под воздействием пондеромоторных сил обкладки конденсатора, заряженные разноименно, притягиваются друг к другу [Шубин А.С. Курс общей физики. - М.: Высшая школа, 1976 г., 480 с., стр. 200; Сигов А.С. Теория механизмов и машин. Проектирование элементов и устройств технологических систем электронной техники. https://studme.org/207907/tehnika/elektrostaticheskie_krepezhnye_ustroystva_tehnologicheskogo_oborudovaniya].
Известно, что сила притяжения пластин плоского конденсатора F определяется выражением [https://studfile.net/preview/6214543/page:4/]:
где S - площадь обкладки конденсатора;
ε - относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющая пространство между обкладками;
0
0
ε - электрическая постоянная, ε≈8,85418781762039⋅10-12 Ф⋅м-1;
Е - напряженность электрического поля, определяемая как
где U - прикладываемое напряжение,
d - расстояние между обкладками.
Эти силы действуют не только на пластины. Так как пластины жестко связаны со стеклами, то и на них действует давление
где S - площадь каждой пластины.
Давление, возникающее в воздушном зазоре (между стеклами), равно
Таким образом, из выражений 2-4 следует, что при подаче переменного напряжения на токопроводящее покрытие, изменяющееся в результате действия пондеромоторных сил, переменная сила притяжения стекол будет вызывать колебания стекол (по всей площади), маскируя акустические сигналы. Подаваемое напряжение при этом должно иметь шумоподобный характер, чтобы амплитуда и частота колебаний были непредсказуемы.
Таким образом, за счет перекрытия всей площади стекла токопроводящей пленкой и/или покрытием и подачей напряжения шумоподобного характера обеспечивается достижение технического результата.