Особенности определения показателей защищённости системы защиты речевой информации Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

SCIENCE & ASC-2016

ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗАЩИЩЁННОСТИ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Гаврилов Илья Вячеславович,

сотрудник Академии ФСО России, г. Орёл, Россия, [email protected] Аннотация

Необходимость в защите большого объёма речевой информации в различных государственных и коммерческих организациях в условиях стремительного роста возможностей технических средств перехвата информации по различным техническим каналам утечки определяет применение комплекса средств защиты, обладающих различной надёжностью. Поэтому возникает задача исследования влияния надёжности элементов технических систем защиты на защищённость речевой информации, циркулирующей в таких системах. Для решения задачи была определена структурно-функциональная модель системы защиты речевой информации, отмечено влияние технического состояния средств защиты на защищённость речевой информации в случае необходимости использования средств защиты, получен вариант для расчёта показателя защищённости системы защиты, отражена связь показателей надёжности средств защиты с показателями защищённости системы. В материалах представлены механизмы подсчёта показателей надёжности при учёте состояния средств защиты, составляющих комплексную систему. Результаты исследования показали необходимость комплексной оценки защищённости речевой информации.

Ключевые слова: речевая информация; словесная разборчивость; каналы утечки информации; средства активной защиты; надёжность технических систем.

В настоящее время речь является наиболее важным способом человеческого общения. Объёмы информационных потоков современного мира постоянно нарастают. Также растёт и ценность информации, что заставляет обладателей информации задумываться о её защищённости. Речь является основой при взаимодействии начальников и подчинённых любого уровня.

В соответствии с ГОСТ 512752006 к факторам, воздействующим на безопасность защищаемой информации в частности относятся:

— передача сигналов по проводным, опто-волоконным линиям, в оптическом и диапазоне радиоволн;

— излучения акустических и электромагнитных сигналов;

— побочные электромагнитные излучения;

— различные паразитные электромагнитные излучения;

— наводки в различных цепях и линиях связи;

— акустоэлектрические преобразования;

— дефекты, отказы оборудования.

И поэтому возможности потенциального противника по перехвату информации на современном этапе развития не ограничиваются разрозненным слежением за отдельными каналами утечки информации. Съём информативных сигналов осуществляется интегрировано сразу по нескольким каналам с последующим анализом и объединением полученных данных.

Вследствие чего возникает необходимость комплексного подхода к построению системы активной защиты речевой информации.

В рамках исследования разработана структурно-функциональная модель системы защиты речевой информации, которая включает источник речевой информации (ИРИ), основные и вспомогательные технические средства обработки информации [1], возможные технические каналы утечки речевой информации (ТКУРИ) [1, 2] со средствами активной защиты (САЗ) [1], среда распространения и злоумышленник с комплексом технических средств разведки. Функциональная зависимость сигналов, проходящих по различным каналам к злоумышленнику показана формулами (1)-(5).

А(1)=Ра[Аос(1),Аш(1),па(1)] (1)

^)=РДУос(1),Уш(1),п(1)] (2)

НАУКА И АСУ-2016

Р(1)=Рр[Рос(1),Рш(1),пр(1)] (3)

и(1)=Р1[иос(1),иш(1),п1(1)] (4)

Здесь условно обозначены функционалы от временной функции опасного сигнала, шума САЗ, естественных помех по акустическому (1), виброакустическому (2), визуально-оптическому (5) каналам, в радиоэфире (3) и в токопроводя-щих конструкциях (4).

При рассмотрении представленной структурно-функциональной модели необходимо отметить, что функционирующие в системе защиты САЗ участвуют в формировании сигнала, поступающего к злоумышленнику, который содержит «следы» информативного сигнала. Очевидно, что корректная работа САЗ непосредственно влияет на защищённость речевой информации, которая таким образом будет определяться надёжностью САЗ. Данные факты можно продемонстрировать с помощью следующих примерных графиков.

В настоящий момент существует устаревший подход к определению показателей надёжности САЗ (например, вероятности безотказной работы). Считается, что на протяжении всего периода эксплуатации САЗ данные показатели неизменны (рис. 1).

В реальности же в процессе эксплуатации вероятность отказов возрастает, а вероятность безотказной работы снижается по некоторому закону (рис. 2).

Это приводит к возрастанию интенсивности отказов, что с момента времени I начала отказа (на графике / начала отказа до этапа восстановления работоспособности) может характеризоваться утечкой речевой информации.

Поэтому актуальность проводимого исследования определяется необходимостью разрешения противор-чия между существующим предположением о постоянном уровне надёжности системы активной защиты на периоде эксплуатации и реальном факте снижения показателей надёжности САЗ в процессе эксплуатации.

В данном исследовании выдвинута гипотеза о повышении защищённости речевой информации при поддержании структурной надежности системы активной защиты. Под структурной надёжностью системы защиты будем понимать свойство системы активной защиты речевой информации, состоящее в её способности выполнять функции по защите речевой информации, сохраняя при этом основные характеристики вырабатываемых шумовых помех в пределах, необходимых для обеспечения снижения общего по всем техническим каналам уровня словесной разборчивости до значения, не позволяющего восстановить исходную информацию.

Целевая функция исследования в виде функционала представлена формулой (6).

(6)

с<с

Рис. 1. Подход к определению надёжности САЗ на стадиях жизненного цикла в настоящее время

Рис. 2. Подход к определению надёжности САЗ на стадиях жизненного цикла в настоящее время

где РЗРИ — вероятность защиты речевой информации

~№ЗРИ — общая словесная разборчивость речевых сообщений у злоумышленника ДР. — полоса частот /'-го маршрута прохождения сигнала от ПРИ к злоумышленнику

Р--отношение сигнал/шум для /'-го маршрута;

Л (Г, р, у) р

— /'-й показатель надёжности, зависящий от факторов окружающей среды; 1ны — вРемя начала восстановительных мероприятий для /'-го маршрута; О — матрица структуры графа системы активной защиты речевой информации; С — затраты на внедрение и эксплуатацию средств защиты;

SCIENCE & ASC-2016

^пред—значение предельно допустимой словесной разборчивости перехватываемого по каналам утечки информации речевого сообщения;

Сдоп — допустимые затраты на внедрение и эксплуатацию средств защиты.

Приняв во внимание факт использования злоумышленником для получения речевой информации цифровые устройства и методы восстановления цифровой информации, можно заключить, что параметры возникающих каналов утечки информации хорошо описываются с помощью предела пропускной способности Шеннона [3] для /'-го непрерывного каналаутечки информации [2] с помощью формулы (7).

(

C' = AF • log2

1 + P

(7)

Защищённость речевой информации определяется значением словесной разборчивости [2], которую, исходя из преобразования речевой информации в цифровую форму можно выразить формулой (8):

W

I'.

(8)

где/31 =С;-Дг, —количество информации, полученной злоумышленником по /'-му маршруту;

А/. = / - / — время, в течение которого функционирует /'-ый комплект неработоспособных САЗ с вероятностью безотказной работы ниже определённого порогового уровня (рис. 2); /яв. — время начала восстановления САЗ; /яо. — время начала отказа САЗ;

/ири — количество информации, порождаемое ИРИ за время А/.

Полагая в качестве примера, что величина Р(/) распределена по экспоненциальному закону [4], можно выразить / через интесивность отказов Л, получив формулу (9) для общей словесной разборчивости:

W =-

ОРИ

ln Р

(9)

где X. — интенсивность отказа элемента САЗ в нормальных условиях эксплуатации;

аш — коэффициент, учитывающий влияние на надежность элемента САЗ механических воздействий; а в — коэффициент, учитывающий влияние на надежность элемента САЗ влажности; а — коэффициент, учитывающий влияние на надежность элемента САЗ давления;

Кш — коэффициент электрической нагрузки, учитывающий особенности функционирования принципиальной схемы с выбранными элементами.

Исходя из цели исследования, необходимо повысить защищённость речевой информации от утечки по техническим каналам посредством обеспечения структурной надёжности системы активной защиты. Структура системы активной защиты задаётся матрицей О, в которой определяется расположение элементов системы, а также их показатели надёжности. Вероятность защиты речевой информации рассчитывается, исходя из формул (2) и (3). Где вероятность утечки характеризуется вероятностью наступления события, при котором общая словесная разборчивость на стороне злоумышленника будет выше предельно допустимой по нормативным документам.

В настоящей работе предложено использовать подходы теории графов [5] для моделирования системы активной защиты речевой информации. На рис. 3-6 показан переход от графа возможных ТКУРИ к графу структурной надёжности системы активной защиты.

Рис. 3. Граф возможных ТКУРИ

На данных рисунках применяются следующие обозначения: G = (V, E) — ориентированный граф ТКУРИ; V = {vvvv V VV V VV

I ИРИ' 3 11' 12 ■■■ ' 1NJ' 21' 22' ■■■ ' 1N_2" M1' M

между средами и ретрансляторы);

уири — источник речевой информации; v3 — злоумышленник;

E = {e11' е12' ■■■' e1N1 + 1' е21' е22' ■■■' e2N2+1' вM1' в'M2 ß

vMNr M} — множество вершин (преобразователи сигналов

1} — множество дуг (среды распространения сигналов).

НАУКА И АСУ-2016

Рис. 4. Детализированный граф возможных ТКУРИ

ч САЗ 2

Рис. 5. Детализированный граф возможных ТКУРИ при активном шумовом воздействии

Рис. 6. Граф структурной надёжности системы активной защиты

Математическое выражение для расчёта показателей структурной надёжности системы активной защиты представлено формулой 10.

Ж (О ) = 1 -П[1 - К (пт,Мт )] = 1 -П

1 - П Жт К)Ктп (етп)

(10)

В результате исследования получены следующие графики зависимости вероятности защиты информации от времени эксплуатации (рис. 7):

SCIENCE & ASC-2016

x 4

I, ч ID

Рис. 7. Семейство графиков зависимостей вероятности защиты речевой информацииот времени работы комплекса

САЗ при различном количестве равнонадёжных САЗ

В случае учёта комплексного характера утечки речевой информации наблюдается повышение словесной разборчивости, а значит снижение защищённости речевой информации.

Исследования показывают необходимость комплексной оценки защищённости речевой информации.

Список литературы

1. Бузов Г. А., Калинин С. В., Кондратьев А. В. Защита от утечки информации по техническим каналам. М.: Горячая линия— Телеком. 2005. 416 с.

2. Железняк В. К. Защита информации от утечки по техническим каналам. ГУА.П. СПб. 2006. 188с.

3. Прокис Д. Цифровая связь. Пер.с англ. / Под ред. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь. 2000. 800 с.

4. Боровиков С. М., Цырелъчук И.Н., Троян Ф.Д. Расчёт показателей надёжности радиоэлектронных средств / под ред. С. М. Боровикова. Минск: БГУИР. 2010. 68 с.

6. Курносое В. И., Лихачёв А. М. Методология проектных исследований и управление качеством сложных технических систем электросвязи. СПб.: ТИРЕКС, 1998. 496 с.

FEATURES DEFINITIONS OF PROTECTED PARAMETERS OF SECURITY STSTEM OF SPEECH INFORMATION

Gavrilov Ilya Vyacheslavovich,

Orel, Russia, [email protected]

Abstract

The need to protect the small amount of voice data in a variety of government and commercial organizations in the face of rapid growth in capacity of means of interception of information on various technical channels of leakage defines the use of complex remedies have varying reliability. Therefore, there is the problem of investigating the influence of changes of elements of technical security systems on a secure voice information circulating in these systems. To solve the problem was identified structural and functional model of the system of protection of speech information, noted the influence of the technical state of protection to a secure voice information in the event of the need for protection, obtained an option to calculate the index of security protection system reflects the relationship indicators of reliability of protection with indicators of security system. The documents show the mechanisms of reliability indicators calculation by taking into account the state of protection, constitute a complex system. The results showed the need for a comprehensive assessment of security of voice data.

НАУКА И АСУ-2016

Keywords: voice information; speech recognition; information leakage; the active means of protection; reliability of technical systems.

References

1. Buzov G.A., Kalinin S.V., Kondrat'ev A.V. Protection against information leakage on technical channels. Moscow: Telekom. 2005. P. 416. (In Russian)

2. Jeleznyak V.K. Protection against information leakage on technical channels. St-Petersburg. 2006. 188p. (In Russian)

3. Prokis D. Digital communication. Ed. D.D. Klovskogo. Moscow: Radio i svyaz'. 2000. 800 p. (In Russian)

4. Borovikov S.M., Calculation of reliability indicators of radio-electronic means. under edition. Minsk, BGUIR, 2010. 68 p. (In Russian)

5. Kurnosov V.I., Lihachev A.M. Methodology of design researches and quality management of difficult technical systems of telecommunication. . St. Peterburg, TIREKS, 1998. 496 p. (In Russian)

Information about author:

Gavrilov I.V., assistant, Academy of Federal Agency of Protection of Russian Federation.