CC BY
16
УДК 004.056.5
ОБ УТЕЧКЕ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО КАНАЛАМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ
Б.Н. Епифанцев, д-р техн. наук, проф.
Аннотация. Проведена оценка дальности распространения наведенного в радиаторах системы теплоснабжения помещений речевого сигнала по подводящей трубе. Дальность оценивалась по разборчивости снимаемого стетоскопом сигнала без его обработки и после обработки программным комплексом Sound Cleaner.
Ключевые слова: информационная безопасность, речевая информация, способ снятия информации.
Введение
Использование систем тепло - и водоснабжения для несанкционированного съема речевой информации, генерируемой в соседних помещениях, рассмотрено в [1] и многочисленных российских (www.fips.ru), европейских (www.espacenet.com) и американских патентах (www.uspto.gov/masin/patents.htm). Чтобы оценить перспективность этого направления получения информации и определить рациональные меры защиты помещений от утечек речевых сообщений по системам теплоснабжения, следует располагать данными о разборчивости снимаемых сигналов в различных точках информационного канала. Наиболее простой путь решения поставленной задачи - экспериментальный.
Постановка экспериаента
На рисунке1 приведена схема проведения эксперимента. Сигнал, генерируемый источником 1 (магнитофон), возбуждает акустические колебания в радиаторе теплосети 2 и по трубе 3 проникает в помещение П 2. С помощью датчика 4 (зонд акустический низкочастотный, производитель ФГНУ НИИ интроскопии г.Томск) он преобразуется в электрический сигнал и через звуковую карту заносится в память компьютера. На магнитофон записывались отрезки синусоид разных частот и речевые пароли. Теплосеть находилась в эксплуатационном режиме (декабрь месяц).
По результатам эксперимента с прослушиванием отрезков синусоид разных частот сделаны два базовых вывода. Скорость затухания сигнала, распространяющегося по оболочке трубы, значительна (рис. 2), и задача по пониманию речевой информации, снимаемой с труб при работе системы теплоснабжения, может ставиться только в пределах соприкасающихся помещений. Полученный результат в сотни раз меньше, нежели зафиксированный при исследовании труб большого диа-
метра, используемых для перекачки углеводородов [2].
Рис. 1. Схема системы
Зафиксирован эффект дисперсии акустических волн, распространяющихся по оболочке трубы. Он отображает зависимость скорости движения волны в зависимости от ее длины. Фазовые сдвиги частотных составляющих заметно влияют на разборчивость речевых сообщений и также ограничивают дальность приема ожидаемого сигнала.
Наряду с обозначенными общими выводами сделан ряд частных заключений.
При оценке разборчивости речевых паролей по методике, изложенной в [3], стопроцентная разборчивость зафиксирована на расстоянии 2 м от радиатора, 80 % (в среднем по экспертам) - на расстоянии 2,5 м, 66 % - на расстоянии 3 м. Отношение сигнал/шум при 80 % разборчивости составляло 3,1. Можно сделать вывод, увеличение дальности съема сигналов при понимании их семантики связано прежде всего с увеличением отношения сигнал/шум. Принципиально возможности для этого имеются. Вот некоторые из них.
Частота ситала.Гц X, расстояние,м
а) б)
Рис. 2. К оценке дальности распространения акустического сигнала по оболочке трубы диаметром 25 мм: а) - вид испытательного сигнала после обработки на компьютере, б) - экспериментальные данные по затуханию синусоидального сигнала частотой 1250 Гц при распространении по трубе и аналитическая
зависимость степени затухания
Наибольшие потери сигнала наблюдаются при переходе колебаний воздуха в колебания оболочки металла. Известно много предложений по согласованию волновых сопротивлений указанных сред. Не останавливаясь на анализе этих предложений, можно лишь констатировать, что удвоение амплитуды колебаний в оболочке приемника считается реши-мой задачей.
Второй резерв - способ снятия информации с оболочки трубы. В экспериментах площадь контакта «приемник-труба» незначительна. Представляется возможным создание кольцевого контакта, обеспечивающего реализацию «метода накопления», который, как известно, позволяет повысить отношение сигнал/шум (в идеальном случае) в корень из
площади контакта. Хотя этот вопрос требует теоретической проработки.
Третья возможность - проведение рациональной обработки снимаемых сигналов. Изучение шумов оболочки трубы (пример приведен на рис. 3) позволяет сделать вывод, что в пределах рабочей полосы частот они относятся к разряду «белого шума». Энергия речевого сигнала распределена по частотам неравномерно. Области частот, на которых энергия шума превышает энергию сигнала, должны быть обнулены. Допустимость такой операции иллюстрирует рис. 4, на котором изображен график распознавания дикторов, при прослушивании паролей из 20 - 22 букв при обнулении амплитуд спектральных составляющих в полосе 200 Гц около указанных на рисунке частот.
Рис. 3. Пример реализации акустического шума оболочки трубы теплосети
Рис. 4. Усредненная кривая распознавания дикторов при прослушивании паролей с обнуление составляющих спектра в полосе 200 Гц около указанных на рисунке частот
Близкая (к изложенной) идея шумоочистки (повышения отношения сигнал/шум) реализована в программном комплексе Sound Cleaner, представленном на рынке программных продуктов Центром Речевых Технологий (Россия). В комплексе реализованы два алгоритма фильтрации: фильтр адаптивного
спектрального вычитания и адаптивный фильтр импульсной помехи. Первый из них предназначен для подавления широкополосных помех и его использование для решения поставленной задачи представляется целесообразным.
Проводились несколько экспериментов, различающихся семантикой прослушиваемого материала, уровнем энергии генерируемых в помещении речевых сигналов, уровнем образованности (разные курсы студентов, оценки по Флешу и Флешу - Кинсайду) слушателей и др. Не останавливаясь на анализе многочисленных данных исследований, можно уверенно сказать, что обработка комплексом Sound Cleaner позволяет увеличить разборчивость снимаемых с оболочки трубы сигналов в среднем на 30% и увеличить расстояние по-нимаемости речи до 4 м.
С учетом изложенных результатов следует с большой осторожностью относиться к декларируемым перспективам по распознаванию речевой информации, циркулирующей в системах тепло - и водоснабжения помещений.
About information leakage on channels of the heat supply of premises
B. N. Epifancev
The estimation of range of distribution induced in radiators of system of a heat supply on-meshcheny a speech signal on a bringing pipe is spent. Range was estimated on legibility removed stethoscope a signal without its processing and after processing by program complex Sound Cleaner.
Библиографический список
1. Белозерцев Л.Н., Зарипов С.Н. Средства противодействия речевой разведки объектов информатизации. - Уфа: УГАТУ, 2007. - 148с.
2. Епифанцев Б.Н. и др. Трубопроводный транспорт: нейтрализация новых угроз безопасности. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. - 296 с.
3. Алдошина И. Основы психоакустики (подборка статей на сайте http://625-net.ru).
Епифанцев Борис Николаевич - д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Информационная безопасность» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - информационная безопасность. Имеет более 200 опубликованных работ. e-mail: epifancev_bn @ sibadi.org.
Статья поступила 10.12.2009 г.
