2 Технологический раздел

2.1 Расчет возможности существования акустического канала утечки информации за пределами помещения по методу Покровского н.Б.

Рассчитаем возможность существования акустического канала утечки информации (КУИ) за пределами помещения по методу Покровского Н.Б. с вышеуказанными данными и ограничениями. Суть этого метода заключается в следующем: спектр речи разбивается на N частотных полос, в общем случае произвольных. Для каждой i-й (i = 1 ,..., N) частотной полосы на среднегеометрической частоте

, (1)

определяется формантный параметр ∆A_i, характеризующий энергети­ческую избыточность дискретной составляющей речевого сигнала:

(2)

где - средний спектральный уровень речевого сигнала в месте измерения в i-й спектральной полосе, дБ;

- средний спектральный модальный уровень формант (под формантой понимается область частот, характерная для определенного звука) в i-й спектральной полосе, дБ;

- значения весового коэффициента для верхней и нижней граничной частот i-й частотной полосы спектра речевого сигнала.

Для каждой i-й частотной полосы определяется весовой коэффициент к_i, ха­рактеризующий вероятность наличия формант речи в данной полосе:

(3)

где - значения весового коэффициента для верхней

и нижней граничной частот i-й частотной полосы спектра ре­чевого сигнала.

Для каждой частотной полосы на среднегеометрической частоте f_cp.i определяется коэффициент восприятия формант слуховым аппаратом человека р_i, представляющий собой вероятное относительное количество формантных составляющих речи, имеющих уровни интенсивности выше порогового значения, которое зависит от отношения сигнал/шум q_i.

С учетом формул (4) и (5) определятся спектральный индекс артикуляции (понимаемости) речи R_i. (информационный вес i-й спектральной полосы частотного диапазона речи) и рассчитывается интегральный индекс артикуляции речи R:

(4)

(5)

По интегральному индексу артикуляции речи определяются слоговая S и сло­весная W разборчивости речи.

Зависимости определены Н.Б.Покровским экс­периментально и представлены в виде графиков. Данные графики можно ап­проксимировать аналитическими соотношениями (6), (7) и (8)(ошибка аппроксима­ции менее 1 %):

(6)

(7)

(8)

где

- уровень шума (помехи) в i-й спектральной полосе, дБ;

— отношение "уровень речевого сигнала/уровень шума", дБ.

(9)

(10)

С учетом формул (9) и (10) легко получить зависимость (11). Она определяет словесную разборчивость от интегрального индекса артикуляции речи:

(11)

Для расчета воспользуемся программным средством Microsoft Excel. Тогда получим результат, приведенный ниже:

Таблица 3 - Расчет возможности существования акустического канала утечки информации для внешней стены

\ Где: Lsi – уровень речевого сигнала; Lшi – уровень шума;

fв, fн, fср – верхняя, нижняя, средняя частоты; pi – коэффициент восприятия формант;

∆Ai – энергетическая избыточность дискретной составляющей речевого сигнала; Ri – спектральный индекс артикуляции;

ki – весовой коэффициент характеризующий вероятность наличия формант речи; ∑ Ri – интегральный индекс артикуляции;

Qi – уровень интенсивности формант; qi – отношение сигнал/ш

S – слоговая разборчивость ; W– словесная разборчивоcть

Рисунок 1 – Соотношение уровней речевого сигнала и шума для внешней стены

Из расчетов, представленных в таблице 3, и графика (рисунок 1) видно, что уровень речевого сигнала за внешней стеной выше среднего. Получена словесная разборчивость W≈71%. Сообщение перехваченное сообщение содержит количество правильно понятых слов, достаточное для перехваченного разговора составления подробной справки о содержании. Необходимо применение специальных мер для защиты акустического канала утечки информации.

Таблица 4 – Расчет возможности существования акустического канала утечки информации для внутренних стен

Где: Lsi – уровень речевого сигнала; Lшi – уровень шума;

fв, fн, fср – верхняя, нижняя, средняя частоты; pi – коэффициент восприятия формант;

∆Ai – энергетическая избыточность дискретной составляющей речевого сигнала; Ri – спектральный индекс артикуляции;

ki – весовой коэффициент характеризующий вероятность наличия формант речи; ∑ Ri – интегральный индекс артикуляции;

Qi – уровень интенсивности формант; qi – отношение сигнал/шум.

S – слоговая разборчивость; W– словесная разборчивость

Рисунок 2 – Соотношение уровней речевого сигнала и шума для внутренних стен

Из расчетов, представленных в таблице 4, и графика (рисунок 2) видно, что речевой сигнал, прошедший через внутренние стены здания крайне высок и обладает очень высокой информативностью для злоумышленника. Получена словесная разборчивость W≈89-96%. Перехваченное сообщение содержит количество правильно понятых слов, достаточное для перехваченного разговора составления подробной справки о содержании. Необходимо применение специальных решений для защиты акустического канала утечки информации.

Таблица 5 – Расчет возможности существования акустического канала утечки информации для пола

Где: Lsi – уровень речевого сигнала; Lшi – уровень шума;

fв, fн, fср – верхняя, нижняя, средняя частоты; pi – коэффициент восприятия формант;

∆Ai – энергетическая избыточность дискретной составляющей речевого сигнала; Ri – спектральный индекс артикуляции;

ki – весовой коэффициент характеризующий вероятность наличия формант речи; ∑ Ri – интегральный индекс артикуляции;

Qi – уровень интенсивности формант; qi – отношение сигнал/шум.

S – слоговая разборчивость; W– словесная разборчивость.

Рисунок 3 – Соотношение уровней речевого сигнала и шума для пола

Из расчетов, представленных в таблице 5, и графика (рисунок 3) видно, что речевой сигнал, прошедший через пол здания, может обладать достаточно высокой информативностью для злоумышленника. Получена словесная разборчивость W≈88%. Перехваченное сообщение содержит количество правильно понятых слов, достаточное для перехваченного разговора составления подробной справки о содержании. Необходимо применение специальных мер для защиты акустического канала утечки информации.

Таблица 6 – Расчет возможности существования акустического канала утечки информации для потолка.

Где: Lsi – уровень речевого сигнала; Lшi – уровень шума;

fв, fн, fср – верхняя, нижняя, средняя частоты; pi – коэффициент восприятия формант;

∆Ai – энергетическая избыточность дискретной составляющей речевого сигнала; Ri – спектральный индекс артикуляции;

ki – весовой коэффициент характеризующий вероятность наличия формант речи; ∑ Ri – интегральный индекс артикуляции;

Qi – уровень интенсивности формант; qi – отношение сигнал/шум.

S – слоговая разборчивость; W– словесная разборчивость

Рисунок 4 – Соотношение уровней речевого сигнала и шума для потолка.

Из расчетов, представленных в таблице 6, и графика (рисунок 4) видно, что речевой сигнал, прошедший через пол здания, может обладать достаточно высокой информативностью для злоумышленника. Получена словесная разборчивость W≈80%. Перехваченное сообщение содержит количество правильно понятых слов, достаточное для перехваченного разговора составления подробной справки о содержании. Необходимо применение специальных мер для защиты акустического канала утечки информации.

Таблица 7 – Расчет возможности существования акустического канала утечки информации для окон

Где: Lsi – уровень речевого сигнала; Lшi – уровень шума;

fв, fн, fср – верхняя, нижняя, средняя частоты; pi – коэффициент восприятия формант;

∆Ai – энергетическая избыточность дискретной составляющей речевого сигнала; Ri – спектральный индекс артикуляции;

ki – весовой коэффициент характеризующий вероятность наличия формант речи; ∑ Ri – интегральный индекс артикуляции;

Qi – уровень интенсивности формант; qi – отношение сигнал/шум.

S – слоговая разборчивость; W– словесная разборчивость

Рисунок 5 – Соотношение уровней речевого сигнала и шума для окон

Из расчетов, представленных в таблице 7, и графика (рисунок 5) видно, что уровень речевого сигнала, прошедшего через окна помещения, достаточно высок и обладает очень высокой информативностью для злоумышленника. Получена словесная разборчивость W≈92%. Перехваченное сообщение содержит количество правильно понятых слов, достаточное для перехваченного разговора составления подробной справки о содержании. Необходимо применение специальных решений для защиты акустического канала утечки информации.

Таблица 8 – Расчет возможности существования акустического канала утечки информации для двери

Где: Lsi – уровень речевого сигнала; Lшi – уровень шума;

fв, fн, fср – верхняя, нижняя, средняя частоты; pi – коэффициент восприятия формант;

∆Ai – энергетическая избыточность дискретной составляющей речевого сигнала; Ri – спектральный индекс артикуляции;

ki – весовой коэффициент характеризующий вероятность наличия формант речи; ∑ Ri – интегральный индекс артикуляции;

Qi – уровень интенсивности формант; qi – отношение сигнал/шу

S – слоговая разборчивость; W– словесная разборчивость

Рисунок 6 – Соотношение уровней речевого сигнала и шума для двери

Из расчетов, представленных в таблице 8, и графика (рисунок 6) видно, что уровень речевого сигнала, прошедшего через дверь помещения, крайне высок и обладает очень высокой информативностью для злоумышленника. Получена словесная разборчивость W≈96%. Перехваченное сообщение содержит количество правильно понятых слов, достаточное для перехваченного разговора составления подробной справки о содержании.

Таким образом, самыми слабыми местами в ограждающих конструкциях выделенного помещения с точки зрения возможности утечки акустической (речевой) информации являются внутренние стены помещения, окна и двери. Поэтому необходимо применение специальных организационных мер и технических средств для защиты от акустического и виброакустического каналов утечки информации.