Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Зайцев_Технмческие средства защиты информации

.pdf
Скачиваний:
2180
Добавлен:
01.06.2015
Размер:
11.03 Mб
Скачать

радиоретранслятора осуществляется от телефонной линии и на передачу он выходит с момента подъема телефонной трубки абонементом.

Подключение телефонного радиоретранслятора может осуществляться как непосредственно к телефонному аппарату, так и к любому участку линии от телефона абонента до АТС. В настоящее время существуют телефонные радиоретрансляторы, позволяющие прослушивать помещение через микрофон лежащей трубки. Для этого на один провод телефонной линии подключается генератор высокочастотных колебаний, а к другому – амплитудный детектор с усилителем. Высокочастотные колебания проходят через микрофон или элементы телефонного аппарата, обладающие «микрофонным эффектом», и модулируются акустическими сигналами прослушиваемого помещения. Модулированный высокочастотный сигнал демодулируется амплитудным детектором и после усиления прослушивается или записывается.

Дальность действия такой системы из-за затухания ВЧ сигнала в двухпроводной линии не превышает нескольких десятков метров. Имеются системы прослушивания телефонных разговоров, которые не требуют непосредственного электронного соединения с телефонной линией. Эти системы основаны на индуктивном способе съема информации при помощи специальных катушек. Они сложны и громоздки, поскольку содержат несколько каскадов усиления слабого низкочастотного сигнала и обязательный внешний источник питания. Поэтому такие системы не нашли широкого практического применения.

Для приема информации от телефонных радиотрансляторов применяют такие же приемники, как в акустических устройствах съема информации по радиоканалу.

Непосредственное подключение к телефонной линии. Непосредствен-

ное подключение к телефонной линии – наиболее простой и надежный способ получения информации. В простейшем случае применяется трубка ремонтника-телефониста, подключаемая к линии в распределительной коробке, где производится разводка кабелей. Чаще всего это почерк «специалистов» нижнего звена уголовного мира (верхнее звено оснащено аппаратурой не хуже государственных секретных служб).

Прослушивание помещений через микрофон телефонного аппарата.

В этом случае телефонная линия используется не только для передачи телефонных сообщений, но и для прослушивания помещения. Микрофон является частью электронной схемы телефонного аппарата: он либо соединен с линией (через отдельные элементы схемы) при разговоре, либо отключен от нее, когда телефонный аппарат находится в ожидании вызова (трубка находится на аппарате). На первый взгляд, когда трубка лежит на аппарате, нет никакой возможности использовать микрофон в качестве источника съема информации. На самом деле это не так.

58

Прямое подключение к линии связи

Специальная микросхема

Записывающее устройство

 

Персональный

Анализатор

Записывающее устройство

 

компьютер

речи

 

 

 

 

 

 

 

AТС

Рис. 1.23. Схемы возможных вариантов подключения к телефонной линии без использования радиоканала

59

Специальная микросхема

Записывающее устройство

с радиопередатчиком

 

 

 

 

Приемник

ТА 1

 

ТА 2

Записывающее устройство Устройство съема

Записывающее устройство

информации

 

Персональный компьютер

Дешифраторы

 

 

 

Персональный компьютер

Приемник

 

Приемник

 

 

ТА 1

 

ТА 2

Рис. 1.24. Схемы возможных вариантов подключения к телефонной линии

с использованием радиоканала

На рис. 1.25 приведена схема прослушивания помещения способом, называемым высокочастотным навязыванием. Этот способ аналогичен способу высокочастотной накачки и состоит в следующем.

На один из проводов телефонной линии, идущий от АТС к телефонному аппарату ТА-2, подаются колебания частотой 150 кГц и выше от генератора Г. К другому проводу линии подключается детектор, выполненный на элементах Cl, C2, VD1, VD2 и R1. Корпус передатчика (генератор Г) и при-

60

емника (детектор) соединены между собой или с общей землей, например с водопроводной трубой.

Рис. 1.25. Прослушивание через микрофон телефонного аппарата

Недостаток этого метода состоит в том, что его случайно может обнаружить всякий, кто позвонит по тому же номеру, а также необъяснимая занятость контролируемой линии для других абонентов.

1.3.4. Электромагнитные каналы утечки информации

Электромагнитные излучения передатчиков средств связи, модулированные информационным сигналом, могут перехватываться с использованием стандартных технических средств радиоразведки. Этот электромагнитный канал перехвата информации широко используется для прослушивания телефонных разговоров, ведущихся по радиотелефонам, сотовым телефонам или по радиорелейным и спутниковым линиям связи.

1.3.5. Индукционный канал утечки информации

Данный канал чаще всего используется для съема информации с симметричных высокочастотных кабелей. Непосредственное электрическое подключение аппаратуры перехвата легко обнаруживается специальными контролирующими средствами. Индукционный канал перехвата, не требующий контактного подключения к каналам связи, свободен от этого недостатка. Электромагнитное поле, возникающее вокруг проводников кабеля под действием информационных токовых сигналов, наводит в специальных индукционных датчиках адекватные информационные сигналы.

61

Современные индукционные датчики способны снимать информацию с кабелей, защищенных не только изоляцией, но и двойной броней из стальной ленты и стальной проволоки, плотно обвивающих кабель.

1.4. Технические каналы утечки речевой информации

1.4.1.Краткие сведения по акустике

1.4.1.1.Звуковое поле

Звуковое поле представляет собой пространство, в котором распространяются звуковые колебания. Звуковые колебания в газообразной и жидкой средах являются продольными, так как частицы вещества среды колеблются вдоль линии распространения звука r (рис. 1.26, а). Под воздействием источника звука, например, гармонического характера, образуются сжатия и разрежения среды, которые перемещаются от источника со скоростью звука. Скорость звука в воздушной среде при нормальном атмосферном давлении и температуре 20 °С примерно равна сзв ≈ 340 м/c.

Волнообразное изменение плотности р среды (рис. 1.26, б ), обусловленное звуковыми колебаниями, называют звуковым лучом, а поверхность с одинаковыми фазами колебаний – фронтом волны. Фронт волны перпендикулярен звуковому лучу.

 

Сжатие

p

pзв

T

Источник

 

звука

Фронт

p0

 

+

 

волны

 

pмгн

 

r

 

 

t

Разрежение

а

б

Рис. 1.26. Звуковые колебания (а) и изменение звукового давления в фиксированной точке звукового поля (б)

Частота колебаний f =1T определяется периодом колебаний, а длина

звуковой волны λ=cT. Частоты звуковых колебаний находятся в полосе частот от 20 до 20000 Гц. Не воспринимаемые органом слуха частоты ниже 20 Гц называют инфразвуковыми, а выше 20000 Гц – ультразвуковыми. В системах связи длины звуковых волн находятся в пределах от 17–11,3 м

до 2,27–1,7 см.

62

Частоты колебаний подразделяются на низкие, средние и высокие звуковые частоты. К низким относятся частоты в диапазоне от 20 до 500 Гц, к средним – от 500 до 2000 Гц, к высоким – от 2000 до 20000 Гц.

Звуковое поле характеризуется некоторыми линейными и энергетическими величинами.

1.4.1.2. Линейные характеристики звукового поля

Звуковое давление. Давление среды p0 при отсутствии звуковых коле-

баний называют статическим (рис. 1.26, б). При распространении звуковой волны давление в определенной точке среды непрерывно изменяется: при сгущении частиц оно увеличивается до уровня, превышающего статическое давление, а при разряжении становится ниже уровня статического давления. Звуковым давлением называют разность между мгновенным значением давления в определенной точке пространства и статическим давлением:

pзв(t) = pмгн(t) p0.

Звуковое давление является знакопеременной величиной и определяется как сила, действующая на единицу площади:

pзв(t) =FS м2 ].

Скорость колебаний. При не одинаковых давлениях в рядом расположенных точках среды ее частицы перемещаются в сторону меньшего давления. При знакопеременной разности давлений возникает колебательное движение частиц относительно статического положения. Если обозначить через u смещение частиц, то скорость колебаний определяется как первая производная по времени от смещения v =dudt с]. Скорость ко-

лебаний в отличие от скорости звука величина переменная. Если частицы среды смещаются по направлению распространения волны, то скорость считают положительной.

Если смещение частиц среды подчиняется гармоническому закону

r =r e jωt с угловой частотой ω=2π f , то колебательная скорость v = dr

в

m

dt

 

 

 

комплексной форме запишется как jωrme jωt . За время одного периода ко-

лебаний фронт звуковой волны перемещается на расстояние, равное длине волны λ.

Для определения связи звукового давления с колебательной скоростью рассмотрим элементарный слой воздуха, расположенный между фронтами волн и имеющий толщину r [37] (рис. 1.27). Фронтальные плоскости, расположенные перпендикулярно звуковым лучам r, имеют площадь S . Среда в выделенном объеме находится под воздействием разности давле-

63

ний pзв

и pзв pзв, в

результате

чего на среду действует сила

F =[ pзв ( pзв pзв)]

S =−

pзв S. С

другой стороны, сила инерции

F m dv

=ρΔr S dv,

где

m – масса среды элементарного объема, ρ

dt

dt

 

 

 

средняя плотность среды. Приравнивая силы из двух последних уравнений, получим pзв =−ρΔr dvdt .

 

S

pзв

pзв + pзв

r

r

Рис. 1.27

Так как pзв и v зависят и от координат и от времени, то при переходе к частным производным получаем уравнение движения среды

дpзв

дv.

(1.51)

 

 

дr

дt

 

1.4.1.3. Энергетические характеристики звукового поля

Звуковая мощность представляет собой скорость изменения работы звуковой волны А в направлении распространения звуковых волн через всю площадь фронта волны. Физически работа обусловлена сопротивлением среды распространению звуковых волн. Звуковая мощность определяется выражением

P =dA dt =F dr dt =Fv = pзвSv [Вт].

(1.52)

Интенсивность (сила) звука – это поток звуковой энергии, проходящий в единицу времени через единицу поверхности фронта волны. Согласно определению мгновенное значение акустической мощности равно произведению мгновенных значений силы F и скорости колебаний v: P =Fv .

Удельная мощность звуковых колебаний. Удельная мощность колеба-

ний определяется как

P

= p v =Fv S =P S =I [Вт м2

]

(1.53)

уд

зв

 

 

и называется силой звука.

Плотность звуковой энергии ε представляет собой среднее значение звуковой энергии в единице объема среды. Свяжем понятия интенсивности

64

звука и плотности энергии. Для этого выделим объем среды по направле-

нию распространения волны (рис. 1.27). Энергия в объеме среды V

в

рассматриваемый момент

времени

W =εΔV =εΔr S

уйдет из

него

за

время

t r

cзв,

где

сзв

скорость звука.

Поток

энергии

W

t =cзвεΔr

S

r =cзвεΔS. Подставив данное выражение в формулу

I =

W

S t и выполнив соответствующие преобразования, определим

плотность звуковой энергии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε=I

cзв.

 

(1.54)

1.4.1.4. Плоская волна

Плоская волна является случаем направленного излучения звука источником, когда звуковые лучи параллельны друг другу и перпендикулярны направлению распространения. Параллельность лучей указывает на не расходящийся характер энергии в пространстве. При этом фазы звуковых колебаний будут одинаковы в перпендикулярных направлению распространения звуковых волн сечениях. Плоская волна возникает в тех случаях, когда размеры звуковых излучателей больше длины волны. В идеальном случае (при отсутствии вязкости среды) интенсивность звука не должна была бы уменьшаться, но реально потери существуют. В расчетах для небольших расстояний обычно этими потерями пренебрегают.

 

Пусть

источник излучает плоскую волну гармонической формы

р

= р

e jωt с нулевой начальной фазой [37]. На некотором удалении r

зв

зв.m

 

от источника давление вследствие инерционности среды будет запаздывать по фазе на время τ=rcзв и примет значение

р

= р

e jω(t−τ).

(1.55)

зв

зв.m

k c =2π λ,

 

Введем понятие волнового числа

которое определяет

коэффициент изменения фазы на единицу расстояния, а выражение (1.55)

представим в форме р

= р

e j(ωt−ωτ). С учетом того, что c

=

ω

, а

 

ωr

 

ωrk

зв

зв.m

 

зв

 

k

 

ωτ=

=

=kr, выражение (1.55) принимает более удобную форму

 

 

 

c

 

ω

 

 

 

e j(ωtkr).

 

 

 

 

 

 

 

 

р

= р

(1.56)

 

 

 

 

 

зв

зв.m

 

 

 

 

Как следует из ранее полученного выражения (1.51) ддprзв ддvt , а

первая производная по времени от колебательной скорости ддvt =−ρ1 ддprзв ,

откуда с учетом (1.56) определим

65

v = j

k pзв.m

e j(ωtkr)dt =

k pзв.m

e j(ωtkr) .

(1.57)

ρ

 

 

 

ρω

 

Сравнение выражений (1.56) и (1.57) показывает, что звуковое давление и колебательная скорость в плоской волне не имеют сдвига по фазе.

Если учесть, что

р

= р

e j(ωtkr) и

c

=

ω

, то выражение (1.57)

можно представить как

зв

зв.m

 

 

 

 

 

зв

 

k

 

 

 

 

pзв

 

рзв

 

 

 

 

 

 

v =

=

,

 

 

(1.58)

 

 

ρc

 

 

 

 

 

 

 

 

z

а

 

 

 

 

 

 

 

 

зв

 

 

 

 

 

 

где za cзв называют удельным акустическим сопротивлением.

Произведение удельного акустического сопротивления на всю площадь поверхности акустического излучателя составляет полное сопротивление среды (сопротивление излучения):

zR = za S cзвS = pзвS v =F v

(1.59)

В силу отсутствия сдвига по фазе между звуковым давлением и колебательной скоростью сопротивление излучения является активным.

С введением понятий удельного акустического сопротивления и сопротивления излучения выражения для силы звука и излучаемой акустической мощности принимают вид:

I = p v =v2z

a

= р2

 

 

2z ;

 

зв

зв.m

a

(1.60)

P =IS =v2 z S =v2z

 

.

 

R

 

 

a

 

 

 

 

 

1.4.1.5. Сферическая волна

Сферическая волна в идеальном случае создается пульсирующим шаром с радиусом R (рис. 1.28), звуковая энергия которого распространяется равномерно по всем направлениям, или иными словами – звуковые лучи по

направлению совпадают с радиусами сферы.

 

 

 

 

 

 

 

I2

 

Сила

звука I1 на поверхности фронта сфе-

r2

 

рической

волны (рис. 1.28) согласно [36]

 

I1

определяется как

P

 

 

 

P

 

 

r

 

I =

=

 

,

 

 

 

4πr2

1

 

1

S1

 

 

R

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

где P – излучаемая мощность, S1 – площадь фронта

 

 

волны, r1

– расстояние от центра излучателя.

Рис. 1.28. Излучение

На расстоянии r2 сила звука

 

 

 

 

P

 

 

P

 

 

сферической волны

 

I2 =

=

 

 

.

 

 

 

 

S2

 

 

4πr2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

66

Из двух последних выражений следует, что сила звука в сферической волне убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от излучателя.

В пространстве положение точки можно определять в декартовой системе координат Х, Y, Z, или в полярной системе координат (рис. 1.29). В последнем случае получаются более простые выражения, так как положение произвольной точки О в пространстве определяется радиусомвектором r, азимутом Ψ и углом Θ между радиусом-вектором и осью Z. Так как фронт волны представляет собой сферическую поверхность, то все точки среды, находящиеся на такой поверхности будут колебаться синфаз-

но с одинаковой амплитудой. Значения ам-

Z

 

 

плитуды и фазы колебаний будут зависеть

O

 

только от расстояния от источника звука.

 

 

 

 

Для произвольного значения r можно

z

r

Y

записать выражения для звукового давления

 

 

 

 

 

рзв = рзв.me j(ωtkr)

 

(1.61)

 

 

Θ y

 

'

и для интенсивности звука

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

I =

P

=

P

.

 

 

(1.62)

 

 

x

ψ

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4πr2

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.29. Определение положе-

С другой

стороны

 

согласно

 

(1.60)

 

 

ния точки пространства в раз-

I = р2

2z .

Приравнивая

выражения

 

личных системах координат

зв.m

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.60) и (1.62) для силы звука, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

p2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

зв.m

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4πr2

 

 

2za

 

 

 

 

 

 

откуда определим амплитуду звукового давления как

 

 

 

 

 

 

р

 

=

 

2Pza

= 1

Pza

=

A

,

 

(1.63)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зв.m

 

 

4πr2

 

 

r

2π

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где A =

Pza

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подстановкой (1.63) в (1.61) определим давление в произвольной точке

пространства:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

=

A

e j(ωtkr).

 

(1.64)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зв

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

Для определения колебательной скорости рассмотрим совместно выражения для уравнения движения (1.51) и звукового давления (1.64). Из

уравнения движения следует, что dv =−ρ1 dpdrзв dt , а

67