СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАЩИЩЕННОСТИ АКУСТИЧЕСКОЙ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ, ЦИРКУЛИРУЮЩЕЙ В ПОМЕЩЕНИИ, ОТ ЕЕ УТЕЧКИ ПО АКУСТИЧЕСКОМУ КАНАЛУ
METHOD FOR CONTROLLING ACOUSTIC SPEECH INFORMATION SECURITY, CIRCULATING INDOORS, FROM ITS LEAKAGE THROUGH ACOUSTIC CHANNEL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области аудио- и радиотехники, в частности к защите информации от ее утечки по техническим каналам, и может преимущественно использоваться для контроля защищенности акустической речевой информации, циркулирующей в помещении, от утечки из помещения по акустическому каналу наружу сквозь оконную конструкцию (ОК).
Уровень техники
Критика прототипа
Известен способ (прототип) контроля защищенности речевой информации, циркулирующей в помещении, от ее утечки по акустическому каналу наружу сквозь ОК, основанный на определении звукоизоляции ОК путем ее сквозного зондирования из помещения наружу тестовыми акустическими сигналами на частотах спектра речи, расчете по этим результатам достижимой словесной разборчивости речи и ее сравнении с установленной нормой.
Существо способа изложено, например, на с. 250 книги «Бузов Г.А., Калинин С.В., Кондратьев А.В. Защита от утечки информации по техническим каналам. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005» (ксерокопия с. 250 книги - в приложении). На рисунке 5.3, с. 250 цитируемой книги приведен пример схемы зондирования стенки, ограждающей защищаемое помещение. По аналогичной схеме осуществляют зондирование ОК, ограждающей защищаемое помещение.
В данном способе измеряют:
1(с+ш)i
2(с+ш)i
- при зондировании - уровни L, дБ, и L, ДБ, звуковых давлений смеси «сигнал+шум» на среднегеометрических частотах каждой i-и октавы (i=1, 2, …, 7) спектра речи в точке 1 вблизи ОК внутри помещения (индекс 1) и, соответственно, в точке 2 вблизи ОК, но снаружи помещения (индекс 2);
1шi
2шi
- в отсутствии зондирования - уровни L дБ, и L, дБ, звуковых давлений шума на среднегеометрических частотах каждой i-й октавы (i=1, 2, …, 7) спектра речи в точке 1 вблизи ОК внутри помещения (индекс 1) и, соответственно, в точке 2 вблизи ОК, но снаружи помещения (индекс 2).
На основе этих результатов определяют:
lci
2ci
- уровни L, дБ, и L, дБ, звуковых давлений тестовых сигналов в точках 1 и 2
- октавную звукоизоляцию ОК , дБ,
i
- октавное отношение «речевой сигнал/шум» при перехвате речевых сигналов за пределами OK q, дБ:
нi
где L, дБ - заданный нормативный октавный уровень звукового давления речи в i-й октаве.
i
н
Далее с использованием величин q (i=1, 2, …, 7) рассчитывают потенциальную словесную разборчивость речи W (например, по методике, изложенной в статье «Хорев А.А., Макаров Ю.К. Методы защиты речевой информации и оценки их эффективности // Защита информации. Конфидент. - 2001. - №4. - С. 22-33») и сравнивают ее с установленным нормативным значением (нормой) W.
При выполнении критерия защищенности
принимают решение о защищенности речевой информации от ее утечки из помещения наружу по акустическому каналу сквозь ОК.
При невыполнении данного критерия принимают противоположное решение о незащищенности речевой информации от ее утечки из помещения наружу по акустическому каналу сквозь ОК.
Однако описанный способ (прототип) имеет существенный недостаток - отсутствует возможность контроля защищенности речевой информации от утечки из помещения при повышенной звукоизоляции ОК и относительно ограниченном уровне звукового давления, создаваемого зондирующим сигналом вблизи ОК.
Это обусловлено следующим обстоятельством.
i
ci
шi
Как известно из теории измерений, для устранения существенного влияния погрешности измерений на достоверность выделения сигнала из смеси «сигнал+шум» (что математически означает использование формул (1)-(2), в которых параметры сигналов и шумов заданы с некоторыми погрешностями), необходим достаточно большой, например равный 10 дБ, запас μ в превышении уровня звукового давления сигнала L над уровнем звукового давления окружающего шума L (см. «Справочник проектировщика. Защита от шума / Под ред. Е.Я. Юдина. - М.: Стройиздат, 1974. - 134 с.»).
В этом случае для зондирующего сигнала, прошедшего сквозь ОК (его параметры помечены индексом «2»), должно выполняться условие:
lci
Однако в некоторых случаях условие (6) невыполнимо, поскольку для этого следует значительно повысить (выше порога, обусловленного ограниченными техническими возможностями аппаратуры) уровень L звукового давления сигнала зондирующего ОК.
1шi
2шi
Для пояснения приведем количественный пример. Предположим, что зондирование ОК происходит в следующей шумовой ситуации: L=40 дБ (типовой шум офисного помещения); L,=70 дБ (типовой шум оживленной городской улицы). Пусть ожидаемая звукоизоляция ОК составляет =30 дБ (типовой оконный блок с одинарным остеклением, см. данные, приведенные статье «Хорев А.А. Способы защиты выделенных помещений от утечки речевой (акустической) информации по техническим каналам: звуко- и виброизоляция помещений // Специальная техника. - 2013. - №2. - С. 48-63).
1ci
min
В этом случае для выполнения условия (6) необходим следующий минимальный уровень {L} звукового давления зондирующего сигнала вблизи ОК:
2i
1ci
min
При требуемом запасе μ=10 дБ из выражения (7) следует оценка: {L}=70+10+30=110 дБ (рев двигателя самолета).
1сi
min
В условиях ограниченного уровня звукового давления, создаваемого зондирующим сигналом вблизи ОК, реализовать такое высокого значение {L}=110 дБ уровня звукового давления практически не возможно.
1сi
min
2i
Для того чтобы понизить требуемое значение уровня {L}, например на 5 дБ, необходимо соответственно на 5 дБ уменьшить запас μ в величине отношения «сигнал/шум». Но это приведет к потере точности измерений и, как следствие, к снижению достоверности выполнения основной задачи - контролю защищенности речевой информации, циркулирующей в помещении, от ее утечки наружу сквозь ОК.
Если ожидаемая звукоизоляция OK  повышается - в рассматриваемом случае со значения 30 дБ до, например, значений 40-45 дБ (оконный блок с двойным остеклением), то описанный способ (прототип) становится тем более нереализуемым. В результате возникает проблема инструментального контроля защищенности конфиденциальной речевой информации от ее утечки из помещения через типовые ОК.
Технический результат изобретения
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение контроля защищенности речевой информации, циркулирующей в помещении, от ее утечки наружу сквозь ОК при повышенной звукоизоляции ОК и ограниченном уровне звукового давления зондирующего сигнала в случае ОК с симметричным поперечным профилем конструкции (поперечным по отношению к плоскости остекления).
Способ достижения технического результата изобретения
Указанный технический результат достигается тем, что в способе контроля защищенности речевой информации, циркулирующей в помещении, от ее утечки наружу сквозь ОК, основанном на определении звукоизоляции ОК путем ее сквозного зондирования тестовыми акустическими сигналами на частотах спектра речи, расчете по этим результатам достижимой словесной разборчивости речи и ее сравнении с установленной нормой, в случае ОК с симметричным поперечным профилем конструкции зондирование осуществляют снаружи помещения.
Сущность изобретения
Сущность изобретения заключается в инвертировании схемы зондирования ОК в случае ОК с симметричным поперечным профилем конструкции - вместо зондирования ОК изнутри помещения предлагается зондировать ОК снаружи помещения. Это позволяет существенно, до реализуемых значений, снизить требуемый уровень звукового давления сигнала, зондирующего ОК.
Для пояснения сущности рассмотрим приведенный выше пример зондирования ОК, в котором направление зондирования ОК изменяют на обратное (инвертируют). Соответственно, при этом меняются местами точки 1 и 2, в которых проводят измерения уровней сигналов и шумов - теперь точка 1 находится вблизи ОК снаружи помещения, а точка 2 - вблизи ОК, но внутри помещения.
lшi
шi
В этом случае в качестве исходных данных, характеризующих окружающую шумовую обстановку, принимаются следующие: L=70 дБ (типовой шум оживленной городской улицы), L2 =40 дБ (типовой шум «тихого» помещения). В обозначении уровней звуковых давлений поменялись индексы («1» на «2» и «2» на «1»).
Далее используется то обстоятельство, что ОК с симметричным профилем конструкции имеет соответственно симметричный (по трассе прохождения сквозь ОК) профиль удельного (на единицу длины трассы) коэффициента звукопроводности акустических волн, распространяющихся по нормали к плоскости ОК. В этом случае проявляется свойство взаимности среды распространения акустических волн - параметры сигналов, распространяющихся по прямой и инвертированной трассам, будут взаимно одинаковыми. По этой причине величина звукоизоляции ОК, определяемая по результатам зондирования ОК с одной стороны, будет равна величине звукоизоляции ОК, определяемой по результатам зондирования ОК с другой стороны.
Таким образом, для указанного ОК с симметричным профилем конструкции инвертирование направление зондирования не изменяет определяемую по результатам зондирования величину  звукоизоляции ОК.
Фактически это означает, что для ОК с симметричным профилем конструкции зондирование ОК, проводимое с целью определения величины звукоизоляции  по трассе «изнутри наружу», можно заменить на зондирование ОК по трассе зондирования «снаружи внутрь», т.е. можно инвертировать трассу зондирования.
1сi
min
2i
1сi
min
:
В этом случае требуемый минимальный уровень {L} звукового давления зондирующего сигнала, падающего снаружи на ОК, можно рассчитать по выражению (4). Так, в рассматриваемом примере при выбранном запасе μ=10 дБ из выражения (4) получим оценку величины {L}
1сi
Такой, сравнительно невысокий, уровень звукового давления L нетрудно реализовать не только с помощью профессиональных, но и даже бытовых источников звука, например с помощью акустической колонки бытового музыкального центра.
1сi
min
1i
Одновременно важно отметить, что даже при таком невысоком уровне {L} =80 дБ вполне обеспечивается требуемый десятидецибельный запас μ в достигаемой величине отношения «сигнал/шум», необходимый для проведения достоверных измерений уровня падающего на ОК сигнала на фоне окружающего ОК шума:
1i
Это означает, что требуемый технический результат - обеспечение контроля защищенности речевой информации, циркулирующей в помещении, от ее утечки наружу сквозь ОК при повышенной звукоизоляции ОК и ограниченном уровне звукового давления зондирующего сигнала - достигается не за счет тривиального уменьшения запаса μ В заявляемом способе этот запас остается прежним.
Обоснование соответствия критерию охраноспособности «новизна»
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ контроля защищенности речевой информации, циркулирующей в помещении, от ее утечки наружу сквозь ОК, основанный на определении звукоизоляции ОК путем ее сквозного зондирования тестовыми акустическими сигналами на частотах спектра речи, расчете по этим результатам достижимой словесной разборчивости речи и ее сравнении с установленной нормой, в котором в случае ОК с симметричным поперечным профилем конструкции зондирование осуществляют снаружи помещения.
Обоснование соответствия критерию охраноспособности «изобретательский уровень»
Предлагаемое техническое решение имеет «изобретательский уровень», поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что для достижения заданного технического результата, заключающегося в обеспечении контроля защищенности речевой информации, циркулирующей в помещении, от ее утечки из помещения наружу сквозь ОК в условиях повышенной звукоизоляции ОК и ограниченном уровне звукового давления зондирующего сигнала, в случае ОК с симметричным профилем конструкции требуется инвертировать направление зондирования ОК. т.е. осуществлять зондирование ОК не изнутри помещения, а снаружи.
Обоснование соответствия критерию охраноспособности «промышленная применимость»
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, поскольку для его реализации могут быть использованы стандартное акустоэлектронное оборудование и приспособления, выпускаемые промышленностью и имеющиеся на рынке.
Пример выполнения
На фиг. 1 приведена схема варианта реализации способа-прототипа, а на фиг. 2 - заявляемого способа и применяемых для этого устройств.
На фиг. 1 обозначено:
1 - помещение, в котором циркулирует акустическая речевая информация;
2 - оконная конструкция, выходящая на прилегающую территорию, за границей которой может быть осуществлен перехват речевой информации;
3 - источник тестовых акустических сигналов;
1(с+ш)i
1шi
4 - точка вблизи ОК внутри помещения, в которой измеряют уровень звукового давления L смеси «зондирующий сигнал+шум в помещении», а также уровень звукового давления L шума в помещении;
2(с+ш)i
2шi
5 - точка вблизи ОК снаружи помещения, в которой измеряют уровень звукового давления L, смеси «прошедший сквозь ОК сигнал+шум на прилегающей территории», а также уровень звукового давления L шума на прилегающей территории.
Реализация способа-прототипа состоит в следующем.
С помощью расположенного внутри помещения 1 источника сигналов 3 генерируют тестовые акустические сигналы и осуществляют ими сквозное зондирование ОК 2.
1(с+ш)i
1шi
Измеряют в точке 4 уровень звукового давления L смеси «зондирующий сигнал+шум в помещении», а также уровень звукового давления L шума в помещении;
2(с+ш)i
2шi
Аналогичным образом измеряют в точке 5 уровень звукового давления L смеси «прошедший сквозь ОК сигнал+шум на прилегающей территории», а также уровень звукового давления L шума на прилегающей территории.
Далее по формулам (1)-(4) определяют:
1ci
2ci
-уровни L и L звуковых давлений зондирующего и прошедшего сквозь ОК сигналов, соответственно;
- октавную звукоизоляцию OK ;
i
- октавное отношение «речевой сигнал/шум» при перехвате речевых сообщений за пределами OK q.
i
н
Затем с использованием величин q рассчитывают потенциальную словесную разборчивость речи W и сравнивают ее с нормой W по критерию (5).
На фиг. 2 обозначено:
1 - помещение, в котором циркулирует акустическая речевая информация;
2 - оконная конструкция, выходящая на прилегающую территорию, за границей которой может быть осуществлен перехват речевой информации;
3 - источник тестовых акустических сигналов;
1(с+ш)i
1шi
4 - точка вблизи ОК снаружи помещения, в которой измеряют уровень звукового давления L смеси «зондирующий сигнал+шум на прилегающей территории», а также уровень звукового давления L шума на прилегающей территории;
2(с+ш)i
2шi
5 - точка вблизи ОК внутри помещения, в которой измеряют уровень звукового давления L смеси «прошедший сквозь ОК сигнал+шум в помещении», а также уровень звукового давления L шума в помещении.
Реализация заявляемого способа состоит в следующем.
С помощью расположенного снаружи помещения 1 источника сигналов 3 генерируют тестовые акустические сигналы и осуществляют ими сквозное зондирование ОК 2 при инвертированном направлении зондирования.
1(с+ш)i
2шi
Измеряют в точке 4 вблизи ОК снаружи помещения уровень звукового давления L смеси «зондирующий сигнал+шум на прилегающей территории», а также уровень звукового давления L шума на этой территории.
2(с+ш)i
2шi
Аналогичным образом измеряют в точке 5 вблизи ОК внутри помещения уровень звукового давления L смеси «прошедший сквозь ОК сигнал+шум в помещении», а также уровень звукового давления L,· шума в помещении.
Далее так же, как и в способе-прототипе, по формулам (1)-(4) определяют:
lci
2ci
-уровни L и L звуковых давлений зондирующего и прошедшего сквозь ОК сигналов, соответственно;
- октавную звукоизоляцию ОК ;
i
- октавное отношение «речевой сигнал/шум» при перехвате речевых сообщений за пределами OK q.
i
н
Затем с использованием величин q рассчитывают потенциальную словесную разборчивость речи W и сравнивают ее с нормой W по критерию (5).
Результаты экспериментальной проверки реализации способа
Заявляемый способ проверен экспериментально на примере одного из типовых офисных помещений с ОК с симметричным поперечным профилем конструкции.Симметричность профиля установлена путем визуального осмотра ОК и анализа прилагаемой технической документации.
lci
max
В таблице приведены некоторые промежуточные результаты контроля защищенности речевой информации в части определения октавной звукоизоляции  в третьей октаве речи (i=3, основная октава, содержащая частоты спектра речи 350-700 Гц) при максимальном уровне звукового давления, равном {L}=100 дБ, которое может создать используемый в эксперименте акустический источник (для сравнения: 100 дБ - это уровень звука бензопилы).
1i
2i
В качестве исходных данных приняты следующие величины запаса, необходимые для достоверных измерений уровней падающего на ОК и прошедшего сквозь ОК сигналов: μ=μ=10 дБ.
Из анализа данных, приведенных в таблице, следует, что способ-прототип позволяет обеспечить контроль защищенности речевой информации только при звукоизоляции ОК , не превышающей 21 дБ (последняя колонка в таблице), что, однако, недостаточно, например для ОК с двойным остеклением, для которой величина  может доходить до 40-45 дБ (см. данные, приведенные в статье «Хорев А.А. Оценка возможностей средств акустической (речевой) разведки // Специальная техника. - 2009. - №4. - С. 49-63»).
В то же время заявляемый способ имеет большие возможности, чем прототип - он позволяет обеспечить контроль защищенности речевой информации при величине звукоизоляции , повышенной до значения 47 дБ. В этом случае удается проконтролировать защищенность речевой информации от утечки даже сквозь ОК с двойным остеклением.
Таким образом, проведенный эксперимент продемонстрировал принципиальную осуществимость заявляемого способа и его эффективность при повышенной звукоизоляции ОК и ограниченном уровне звукового давления зондирующего сигнала.