Костин Н А Технические каналы утечки информации Часть

Костин Н. А. Технические каналы утечки информации Часть 2 Лекция 2. 6 Москва, 2012 1

Содержание лекции: 1. Акустические каналы утечки информации 2. Оптические каналы утечки информации Литература: 1. Торокин А. А. Инженерно-техническая защита информации. — М. : Гелиос АРВ, 2005. 2

1. Акустические каналы утечки информации 3

4

Источниками акустического сигнала могут быть: -говорящий человек или озвучивающее его речь звуковоспроизводящее устройство; -механические узлы механизмов и машин, которые при работе создают акустические волны. Акустические речевые сигналы создает речевой аппарат человека, голосовой тракт которого представляет собой трубку со средней длиной у взрослого мужчины примерно 17 см и с переменной площадью поперечного сечения. Вход в голосовой тракт образуют голосовые связки, а выход — губы. Поперечное сечение может изменяться при движении артикулярных органов — губ, челюстей, языка и небной занавески (мягкого неба), являющейся продолжением твердого неба, от полного закрытия до величины более 20 см 2. 5

Основная частота колебаний голосовых связок называется частотой основного тона. Частота (высота) основного тона характеризует собой тип голоса говорящего: бас, баритон, тенор, альт, контральто, сопрано. Частоты основного тона указанных типов голосов находятся в интервале 80 - 3000 Гц, но различия частот слабо влияют на показатели распознавания звуков речи. Сила воздушного потока, прошедшего через голосовую щель и определяющая громкость речевого сигнала, зависит от площади щели и подсвязочного давления воздуха. Для очень громких звуков в легких создается давление порядка 20 см водяного столба. 6

Области спектра звука, в которых сосредоточивается основная мощность акустического сигнала, называются формантными областями или формантами. Большинство звуков речи имеют одну или две форманты, что обусловлено участием в образовании звуков резонаторов голосового тракта полостей рта и носоглотки. Форманты звуков речи расположены в области частот от 150 -200 Гц до 8600 Гц. Например, гласный звук «а» имеет одну форманту полосой 1100 - 1400 Гц, звук «э» — две форманты в полосах 600 -1000 Гц и 1600 - 2500 Гц, согласный звук «л» — две форманты (200 -500 Гц), звук «ш» — одну форманту полосой 1200 -6300 Гц. Но основная энергия подавляющей части формант сосредоточена в диапазоне частот 300 -3000 Гц, что позволило ограничить спектр речевого сигнала, передаваемого по стандартному телефонному каналу, этой 7

Гласные звуки имеют выраженный дискретный спектр, согласные звуки характеризуются либо сплошным спектром, либо наличием сплошного спектра в отдельных полосах частот. Средняя длительность различных звуков речи существенно различается в диапазоне 20 -260 мс. Гласные звуки более длительные, чем согласные, наибольшая длительность отмечается для звука «а» , наименьшая — для звука «п» . Длительность ударных гласных звуков больше, чем неударных. 8

Психологическая (с учетом чувствительности уха на разных частотах) интенсивность акустических сигналов изменяется в широких пределах 0 -130 д. Б. Для человека как основного источника соотношение между уровнем громкости и его качественной оценкой характеризуется следующими данными: очень тихая речь (шепот) — 5 -10 д. Б, тихая речь — 30 -40 д. Б, речь умеренной громкости — 5060 д. Б, громкая речь — 60 -70 д. Б, крик — 70 -80 д. Б и более. Громкость крика школьников одной из лондонских школ во время соревнования по крику составляла в среднем 114 д. Б, а победительницы— 122 д. Б. Сила голоса певцов достигает 130 д. Б на расстоянии 1 м от певца. Во времена, когда певцы не пользовались микрофонами для усиления громкости звука, первоклассный вокалист должен был мощью своего голоса покрывать, например, пространство, на котором могут разместиться до 300 слушателей. Для сравнения: фортиссимо большого симфонического оркестра составляет 90 д. Б, вой сирены «скорой помощи» — 100 д. Б, а шум реактивного двигателя на расстоянии 5 м — 120 д. Б. 9

Уровень речи во время речеобразования непрерывно меняется. Поэтому интенсивность речи характеризуют средним уровнем интенсивности речи и средним спектральным уровнем речи — средним уровнем энергии, приходящейся на полосу шириной 1 Гц. Разность между пиковым (максимальным) значением речевого сигнала и его средним уровнем называют пикфактором речи. Так как основным приемником звуковых волн является слуховая система человека, субъективное восприятие которым интенсивности речи зависит не только от величины звукового давления звуковой волны на мембрану уха, но и от ее частоты, то для оценки энергетического показателя звука, учитывающего возможности слуха человека, введено понятие громкости звука. 10 Громкость звука представляет собой взвешенную по частоте

Кроме громкости речь человека характеризуется тоновым диапазоном (диапазоном частот), тембром и вибрато. Среднестатистический голос человека включает тоны (частоты) в диапазоне 64 -1300 Гц. Крайне низкие тоны басовых голосов имеют частоту около 40 Гц, высокие тоны детских голосов — около 4000 Гц. При разговоре изменение тона составляет обычно 0, 1 диапазона голоса, изменение тона певческого мужского голоса достигает около 2, 5 октавы, женского— 3 октавы. Тембр голоса человека определяется количеством и величиной гармоник (обертонов) его спектра. Обертоны создаются голосовыми связками и усиливаются резонаторами гортани, рта и различных полостей-пазух головы человека (верхней челюсти, лобной, основной, решетчатой, полости носа). Резонаторы человека относятся к трубчатым воронкообразным и полостным резонаторам. Трубчатые резонаторы содержат медные духовые инструменты, полостные — корпуса струнных инструментов (гитары, скрипки и др). 11

Вибрато представляет собой периодическое изменение высоты и силы голоса с частотой примерно 5 -7 пульсаций в секунду. При отсутствии вибрато голос кажется безжизненным и невыразительным. Значения характеристик голоса конкретного человека индивидуальные и позволяют идентифицировать человека по его голосу. Акустические сигналы машин и технических средств возникают в результате колебаний их поверхностей и частиц воздуха, проходящего через различные отверстия и полости машин и средств. 12

В общем случае диапазон частот акустических сигналов составляет: менее 16 Гц (в инфразвуковом диапазоне) — вибрации машин; 16 Гц-20 к. Гц (звуковой диапазон) — речь, звуки машин; более 20 к. Гц (ультразвуковой диапазон) — звуки отдельных живых существ и механических средств. Источники сигналов характеризуются диапазоном частот, мощностью излучения в Вт, интенсивностью излучения в Вт/м 2. Интенсивность излучения - мощность акустической волны в Вт, прошедшей через перпендикулярную поверхность площадью 1 м 2. Громкость звука в д. Б, измеряемая как десятичный логарифм отношения интенсивности звука к порогу слышимости. Интенсивность излучения является физической характеристикой акустического сигнала, а громкость физиологической, учитывающей разную чувствительность слуховой системы человека к акустическим волнам разной частоты. Уровни громкости различных источников иллюстрируются данными табл. 6. 3. 13

14

Физические явления, возникающие при распространении акустических волн, изучаются физической акустикой. В воздушной среде акустический сигнал распространяется в виде продольной упругой волны, которая представляет собой колебание частиц воздуха вдоль направления распространения волны. Продольные колебания воздуха приводят к изменению давления относительно атмосферного в области распространения волны. Звуковое давление, соответствующее порогу слышимости уха, составляет 10 (-10) степени от нормального атмосферного, болевому порогу. — порядка 10(-4) степени от атмосферного давления. В твердых телах наряду с продольными волнами возникают поперечные (перпендикулярные направлению распространения волны) колебания, которые не создают давления в продольном 15

Акустические волны как носители информации характеризуются следующими показателями и свойствами: -энергией (мощностью); -скоростью распространения носителя в определенной среде; -величиной (коэффициентом) затухания или поглощения; -условиями распространения акустической волны (коэффициентом отражения от границ различных сред, дифракцией). Скорость звука: 16

Для газов модуль всесторонней упругости равен их давлению. При сжатии газа увеличение давления сопровождается пропорциональным увеличением его плотности. Поэтому скорость звука в газе не зависит от его плотности, а пропорциональна корню квадратному из температуры газа, значению универсальной газовой постоянной, отношению величин теплоемкостей газа при постоянном объеме и давлении. Скорость звука в морской воде зависит от ее температуры, солености и давления на рассматриваемой глубине, а в твердых телах определяется, в основном, 17 плотностью и упругостью веществ.

Среда распространения Скорость, м/с Воздух при температуре: 0 °С 332 +20° С 344 Вода морская 1440 -1540 Железо 4800 -5160 Стекло 3500 -5300 Дерево 4000 -5000 Значения скорости распространения звука в некоторых типичных средах приведены в табл. 4 18

При распространении звуковых колебаний движение частиц среды вызывает давление во фронте волны. Фронтом звуковой волны называется поверхность, соединяющая точки поля с одинаковой фазой колебания. По мере распространения в любой среде звуковые волны затухают. Затухание акустической волны в воздухе вызвано: -расхождением акустической волны в пространстве; -рассеянием акустической волны на неоднородностях воздушной среды (каплях дождя, снежинках, пыли, ветках деревьев и др. ); -турбулентностью воздушных потоков, вызванной неравномерным распределением в пространстве температуры, давления, силы и скорости ветра, которые искривляют акустическую волну и вызывают частичное ее отражение от границы раздела слоев воздуха с различными плотностями. 19

Интенсивность сферической акустической волны (в виде сферы) в результате расхождения убывает обратно пропорционально расстоянию от источника. Если среда ограничена отражающей поверхностью, то степень затухания уменьшается. В металлических звуководах и в трубах большая часть энергии звуковой волны многократно переотражается от стен и в пространстве рассеивается в существенно меньшей степени. Поэтому дальность распространения акустической волны в них значительно больше 20

Дальность подслушивания повышается утром и вечером, в пасмурную погоду и после дождя, над водной поверхностью, зимой при отсутствии снегопада, в горах за счет переотражений от них, а также если ветер дует со стороны источника звука. Дождь, снег, встречный (по направлению к источнику звука) ветер могут увеличить затухание акустической волны на 8 -10 д. Б для расстояния 100 м. При звуке, направленном против ветра, лучи акустической волны изгибаются вверх и могут пройти выше стоящего на земле человека, а при звуке по ветру они изгибаются вниз, увеличивая дальность слышимости с подветренной стороны. Затухание звуковых волн в морской воде больше, чем в дистиллированной, и меньше (почти в 1000 раз), чем в воздухе. 21

Так как акустическая волна распространяется в результате передачи энергии колебаний от одной микрочастицы среды к другой, то чем выше частота колебаний, тем большая энергия нужна для раскачивания соседней микрочастицы. Поэтому затухание звука в среде распространения пропорционально квадрату частоты колебаний. При распространении акустической волны в среде ее траектория изменяется в результате отражений и дифракции. На границе сред с разной плотностью акустическая волна частично переходит из одной среды в другую, частично отражается от границы между двумя средами. При падении звука из воздуха на воду, бетон, дерево в эти среды проникает не более сотых долей 22

Отражение звука происходит также от поверхностей разделов слоев воздуха (воды) с разными значениями акустического сопротивления вследствие неодинаковой температуры и плотности. Этим объясняются значительные колебания (в 10 и более раз) дальности распространения звука в атмосфере. При определенных условиях неоднородности создают условия для образования акустических (звуковых) каналов, по которым акустическая волна может распространяться на значительно большие расстояния, как свет по оптическим световодам. 23

В помещении акустическая волна многократно отражается от ограждений, в результате чего в нем возникает сложное акустическое поле в виде совокупности волн, приходящихся непосредственно от источника и отраженных. Акустические сигналы при прохождении через вентиляционные воздухопроводы ослабевают из-за поглощения в стенах короба и в изгибах. Однако за счет многократных переотражений акустической волны от стенок воздуховода ее энергия не рассеивается в пространстве. Вследствие этого дальность распространения волны в воздуховоде может быть существенно больше, чем в свободном пространстве. Затухание в прямых металлических воздуховодах составляет 0, 15 д. Б/м, в неметаллических — 0, 2 -0, 3 д. Б/м. При изгибах затухание достигает 3 -7 д. Б (на один изгиб), при изменениях сечения — 1 -3 д. Б. Ослабление сигнала на выходе из воздуховода помещения составляет 10 -16 д. Б [14]. 24

За счет многократных переотражений акустической волны в замкнутом пространстве возникает явление послезвучания — реверберация. Величина реверберации оценивается временем реверберации Т, равного времени уменьшения интенсивности звука после выключения его источника на 60 д. Б. Вследствие многократных переотражений в помещении на барабанную перепонку человека или мембрану микрофона оказывают давление акустические волны, распространяющиеся разными путями от источника звука. Чем больше размеры помещения и меньше коэффициент поглощения ограждающих поверхностей, тем больше время реверберации. При большем времени реверберации слышимость в удаленных от источника звука точках пространства улучшается за счет энергии отраженных от стен акустических волн. 25

При большем времени реверберации слышимость в удаленных от источника звука точках пространства улучшается за счет энергии отраженных от стен акустических волн. Но при большом времени реверберации на звуки, создаваемые в текущий момент времени, накладываются предшествующие звуки, что ухудшает разборчивость речи и делает помещение гулким. Поэтому для каждого помещения существует оптимальное время реверберации, при котором обеспечиваются хорошие слышимость и разборчивость речи или музыки. Время реверберации менее 0, 85 с незаметно для слуха. Для большинства типовых помещений организаций время реверберации мало (0, 2 -0, 6 с) и его можно не учитывать при оценке разборчивости. 26

27

При распространении структурного звука в конструкциях зданий, особенно в трубопроводах, также возникают реверберационные явления, искажающие акустический сигнал и снижающие разборчивость речи на 15 -20%. Следовательно, в замкнутом помещении акустическое поле представляет собой сумму «прямого» звука и отраженных акустических волн, образующих диффузное поле. Характер диффузного поля влияет на качество принимаемого звука. Это влияние оценивают коэффициентом — акустическим отношением, равным отношению суммарного уровня отраженных волн к уровню прямой волны. Акустическое отношение может достигать величины 10 -15. Однако при значении акустического отношения более 4 ухудшается четкость звучания — возникает гулкость звука. Четкость звучания оценивается отношением плотности энергии звука, приходящего в точку измерения (приема) в течение 60 мс и воспринимаемого слушателем слитно, к общей плотности энергии звука в этой точке. Чем больше четкость звучания, тем меньше 28 влияние запаздывающих отраженных акустических лучей.

Качество слышимой речи субъективно оценивается градациями ее понятности: отличная, хорошая, удовлетворительная, предельно допустимая. Слышимая речь характеризуется как отличная, если все слова, даже незнакомые, например фамилии, воспринимаются во время разговора без переспроса. Если во время разговора переспрашиваются отдельные незнакомые слова, то речь оценивается как хорошая. Частые переспросы характеризуют речь как удовлетворительную. Если возникает потребность в переспросе слов по отдельным буквам, то речь является предельно допустимой. 29

30

Понятность речи зависит также от уровня и характера помех Акустические многочисленными в помехи среде распространения. (шумы) источниками— вызываются автомобильным транспортом, ветром, техническими средствами в помещениях, разговорами в помещениях и т. п. Уровни шумов изменяются в течение суток, дней недели, зависят от погодных условий. Ночью и в выходные дни шумы меньше. Усредненные значения акустических шумов в помещении и вне его на частоте 1000 Гц приведены в табл. 31

32

Санитарные нормы уровня шумов на частоте 1000 Гц, допустимые для сна и отдыха, составляют 35 д. Б, для умственной работы — 45 д. Б, для обеспечения речевой и телефонной связи — 50 д. Б, для труда в офисе — 55 д. Б. 33

Акустические приемники обеспечивают селективность акустических сигналов в пространстве и по частоте, преобразование их в электрические сигналы, усиление электрических сигналов, консервацию и преобразование их в форму, доступную для восприятия информации человеком. В зависимости от среды распространения акустической волны различают акустоэлектрические преобразователи акустических приемников: в атмосфере — микрофоны, в твердой среде — стетоскоп и акселерометр, в воде — гидрофон и земной поверхности— геофон. 34

Ухо имеет наибольшую чувствительность в средней области звукового диапазона (1500— 2000 Гц) и меньшую чувствительность на низких и высоких частотах. Средний порог слышимости человека соответствует мощности звука 10 (-12) степени Вт или звуковому давлению на барабанную перепонку уха человека 2 • 10(- 5) Па. В диапазоне 250 -500 Гц происходит ухудшение слышимости и, следовательно, громкости примерно на 6 д. Б. Акустические шумы при восприятии речи человеком повышают порог его слышимости. Дальность акустического канала утечки информации, в особенности от такого источника как человек, мала и, как правило, не обеспечивает возможность ее съема за пределами территории организации. Речь человека при обычной громкости может быть непосредственно подслушана злоумышленником на удалении единиц в редких случаях — десятков метров. 35

Поиски путей повышения дальности добывания речевой информации привели к появлению составных каналов утечки информации. Применяются два вида составного канала утечки информации: акусто-радиоэлектронной и акусто-оптический. Акусто-радиоэлектронный канал утечки информации состоит из двух последовательно сопряженных каналов: акустического и радиоэлектронного каналов утечки информации. Приемником акустического канала является функциональный или случайно образованный акустоэлектрический преобразователь. Электрический сигнал с его выхода поступает на вход радиоэлектронного канала утечки информации — источника электрических или радиосигналов. 36

Помехи Рис. 6. 6. Структура акусто-радиоэлектронного канала утечки информации 37

Акустоэлектрический преобразователь образует источник опасных сигналов и реализуется в закладном устройстве, размещаемом злоумышленником в помещении. Закладные устройства создаются специально для подслушивания речевой информации и обеспечивают повышение дальности составного акустического канала до единиц км и возможность съема информации злоумышленником за пределами контролируемой зоны. Закладное устройство как ретранслятор является более надежным элементом канала утечки, чем побочное излучение сигнала, так как процесс образования канала утечки информации на основе закладки управляем злоумышленником. 38

Другой способ повышения дальности акустического канала утечки информации обеспечивается составным акусто-оптическим каналом утечки информации. Схема его указана на рис. 6. 7. Помехи Рис. 6. 7. Структура акусто-оптического канала утечки информации 39

Составной акусто-оптический канал утечки информации образуется путем съема информации с плоской поверхности, колеблющейся под действием акустической волны с информацией, лазерным лучом в ИК-диапазоне. В качестве такой поверхности используются стекла закрытого окна в помещении, в котором циркулирует секретная (конфиденциальная) информация. Теоретически рассматривается возможность съема информации с внешней стороны стены помещения, но данных о реализации подобной идеи нет. 40

С целью образования оптического канала стекло облучается лазерным лучом с внешней стороны, например, из окна противоположного дома. Луч лазера в ИК-диапазоне для посторонних лиц и находящихся в помещении невидим. В месте соприкосновения лазерного луча со стеклом происходит акустооптическое преобразование, т. е. модуляция лазерного луча акустическими сигналами от разговаривающих в помещении людей. Модулированный лазерный луч принимается оптическим приемником аппаратуры лазерного подслушивания, преобразуется в электрический сигнал, который усиливается, фильтруется, демоду- лируется и подается в головные телефоны для прослушивания оператором или в аудиомагнитофон для консервации. 41

2. Оптические каналы утечки информации 42

43

В общем случае источником оптического сигнала является объект наблюдения, который излучает сигнал или переотражает свет другого, внешнего источника. Отражательная способность объектов наблюдения зависит от длины волны падающего света и спектральных характеристик поверхности объекта наблюдения. Отражательная способность ряда природных фонов (травы, листы и др. ) и биологических объектов возрастает в несколько раз при смещении длины волны падающего света в область более длинных волн, а для неживых объектов она меняется мало в широком диапазоне длин волн: объект, отражающий внешний свет; объект, излучающий свет 44

Мощность источника светового сигнала характеризуется величиной светового потока в люменах (лм). Световой поток (энергия) излучающего объекта наблюдения определяется как произведение силы излучаемого света на телесный угол в стерадианах (ср), в пределах которого распространяется свет в направлении на оптический приемник. (Сила света равна световой энергии, распространяющемуся в телесном угле, равном одному стерадиану. ) Яркость излучения равна силе света, излучаемой единицей площади источника в данном направлении и измеряется в канделлах на м 2 или см 2. Яркость приблизительно около 1 кд/см 2 создают горящая свеча и голубое небо днем. Если объект наблюдается в отраженном свете, то говорят об освещенности объекта, которая равна световому потоку от него, падающему на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения. Освещенность измеряется в люксах (лк). 45

Источники оптических сигналов в видимом и ИКдиапазонах оптических каналов утечки информации характеризуются следующими показателями: диапазоном длин волн — -0, 4 -0, 76 мкм в видимом диапазоне, -0, 76 -3 мкм — в ближнем, -3 -6 мкм — в среднем, -8 -14 мкм — в дальнем ИК-диапазонах; -освещенностью объектов наблюдения внешним (солнечным) светом — 10 (-5)— 10(5) степени люкс (лк). 46

Основным и наиболее мощным внешним источником света, освещающим объекты наблюдения в дневное время, является Солнце. При температуре поверхности около 6000° С Солнце излучает огромное количество энергии в достаточно широкой полосе — от ультрафиолетового до инфракрасного (0, 17 -4 мкм). Максимум солнечного излучения приходится на 0, 47 мкм, в ультрафиолетовой части оно резко убывает, в инфракрасной области зависимость уровня излучения от длины волны регистрируется в виде широкой и пологой кривой. 47

Процессы рассеяния и поглощения солнечной энергии уменьшают интенсивность солнечной радиации на поверхности Земли и меняют спектр солнечного света, освещающего наземные объекты. В кривой излучения этого света, описывающей интенсивность излучения в зависимости от длины волны, появляются участки поглощения и пропускания. Излучения длиной менее 0, 27 мкм полностью поглощаются озоном. Поэтому уменьшение концентрации озона в верхних слоях атмосферы в так называемых «озоновых дырах» создает серьезную опасность облучения людей мощным ультрафиолетовым светом. 48

Атмосферное рассеяние света уменьшает прямую солнечную радиацию и повышает рассеянное (диффузное) излучение атмосферы. Рассеяние в коротковолновой части спектра сильнее, чем в длинноволновой. Особенно заметно оно в голубой и ультрафиолетовой областях, Поэтому небо имеет голубой цвет. Интенсивность рассеяния солнечного света в ближнем инфракрасном диапазоне незначительная. Задымленность приповерхностного слоя атмосферы мало влияет на излучения в ближнем ИК-диапазоне, если размеры твердых частиц дыма в атмосфере не превышают 1 мкм. Туман и облака очень сильно рассеивают ИК-излучение в этом интервале длин, так как водяные капли имеют размер около 4 мкм. Молекулярное и аэрозольное рассеяние солнечного света вызывает ее свечение в атмосфере, которое называют дымкой. Рассеянное излучение создает освещенность теневых участков земной поверхности, увеличивая их относительную яркость. 49

Облачность существенно влияет на суммарную освещенность. Наличие облачности высоких ярусов, не закрывающих солнечный диск, повышает рассеянное излучение и при сохранении значения прямой освещенности увеличивает ее суммарную величину на 20 - 30% по сравнению с освещенностью при безоблачном небе. Низкая облачность так же, как и тени облаков, снижает в зависимости от высоты Солнца суммарную освещенность в 2 -5 раз. При снежном покрове и облачности многократное отражение ими излучения повышает суммарную освещенность, особенно в теневых участках. 50

Освещенность в дневное время земной поверхности Солнцем составляет в зависимости от его высоты, облачности атмосферы 10'10(5) степени лк. С движением Солнца к горизонту Земли, когда зенитное расстояние между ними достигает максимума, освещенность Солнцем уменьшается до 10 лк. При этом изменяется спектр солнечного света. Так как при прохождении толщи атмосферы синие и фиолетовые лучи ослабляются сильнее, чем оранжевые и красные, максимум излучения Солнца смещается в красную область цвета. С заходом Солнца за горизонт и наступлением сумерек освещенность убывает вплоть до наступления астрономических сумерек, за которыми следует наиболее темное время суток — ночь. 51

Освещенность в лунную ночь при безоблачном небе, когда так называемую естественную ночную освещенность (ЕНО) создаст отраженный от Луны солнечный свет, составляет около 0, 3 лк. Величина ЕНО света Луны в течение месяца меняется приблизительно в 100 раз в зависимости от взаимного положения Луны, Солнца и Земли. Лунный месяц разделяется по уровню освещенности на четыре части, каждая длительностью около недели. Источниками излучения в безлунную ночь при безоблачном небе, называемого звездным светом, являются солнечный свет, отраженный от планет и туманностей, свет звезд, а также свечение кислорода и азота в верхних слоях атмосферы на высоте 100— 300 км. Освещенность поверхности Земли звездным светом составляет в среднем 0, 001 лк. 52

В инфракрасном диапазоне мощность излучения объекта зависит от температуры тела или его элементов, мощности падающего на объект света и коэффициента отражения объекта в этом диапазоне. Коэффициент теплового излучения для реальных объектов непостоянен по спектру и определяется в соответствии с законом Кирхгофа отношением спектральной плотности энергетической яркости объекта к спектральной плотности энергетической яркости абсолютно черного тела, которое обладает максимумом энергии теплового излучения по сравнению со всеми другими источниками при той же температуре. 53

Средняя температура поверхности Земли близка к 17° по Цельсию. Максимум ее теплового излучения приходится на длину волны, равную приблизительно 9, 7 мкм. Объекты под действием солнечной радиации в течение дня по-разному отдают накопленное тепло в окружающее пространство. Различия в температуре излучения могут рассматриваться как демаскирующие признаки. 54

Объекты могут иметь собственные источники тепловой энергии, например высокотемпературные элементы машин, дизель- электростанции и др. , температура которых значительно выше температуры фона. Максимум теплового излучения таких объектов смещается в коротковолновую область, что является их демаскирующим признаком. Объект наблюдения в оптическом канале утечки информации может рассматриваться одновременно как источник информации и источник сигнала, так как световые лучи, несущие информацию о видовых признаках объекта, представляют собой отраженные объектом лучи внешнего источника или его собственные излучения. 55

Отраженный от объекта свет содержит информацию о внешнем виде (видовых признаках) объекта, а излучаемый объектом свет — о параметрах излучений (признаках сигналов). Запись информации производится в момент отражения падающего света путем изменения его яркости и спектрального состава. Излучаемый свет содержит информацию об уровне и спектральном составе источников видимого света, а в инфракрасном диапазоне по характеристикам излучений можно также судить о температуре элементов излучения. 56

57

В видимом диапазоне мощность излучения определяется в подавляющем большинстве случаев мощностью отраженного света и содержащихся в объекте искусственных источников света. Например, габариты автомобиля в ночное время обозначаются включенными фонарями красного цвета, укрепленными по краям автомобиля. Собственные электромагнитные излучения в видимом диапазоне объект наблюдения или его элементы излучают при высокой температуре. В ближней (0, 76 -3 мкм) и средней (3 -6 мкм) диазонах ИК-излучения объектов значительно меньше мощности отраженного от объекта потока солнечной энергии. С переходом в длинноволновую область ИК-излучения мощность теплового излучения объектов может превышать мощность отраженной солнечной энергии. 58

Среду распространения в оптическом канале утечки информации образует: -безвоздушное (космическое) пространство; -атмосфера; -вода; -оптические волокна. Оптический канал утечки информации, среда распространения которого содержит участки безвоздушного пространства, возникает при наблюдении за наземными объектами с космических аппаратов. Граница между космическим пространством и атмосферой достаточно условна. В приземном космическом пространстве на высоте 100 -200 км существуют еще остатки газов, тормозящие низкоорбитальные космические аппараты. 59

Сложный состав атмосферы вызывает неравномерность (изре- шенность) ее амплитудно-частотной характеристики как среды распространения. Участки в ней с малым затуханием называются окнами прозрачности. Диапазон зрения человека соответствует одному из наиболее широких и благоприятному для зрения окну прозрачности, что подтверждает земное происхождение человека. В общем случае прозрачность атмосферы зависит от соотношения длины проходящего сквозь нее света и размеров взвешенных в атмосфере частиц. Если размеры частиц соизмеримы с длиной волны света (больше половины длины волны) или больше, то пропускание значительно ухудшается. Поэтому уровень пропускания меняется в зависимости от длины световой волны. 60

В видимой области прохождению света препятствуют абсорбирующие фотоны света, молекулы кислорода и воды. Относительный коэффициент пропускания видимого света составляет около 60%. В ближней ИК-области пропускание несколько большее —до 70%. Абсорбентом в этой области являются пары воды. В средней ИК- области, в диапазоне 3 -4 мкм, пропускание достигает почти 90%. Высокое пропускание имеет довольно обширный участок в дальней ИК-области (с 8 до 13 мкм). Абсорбентом в нем являются молекулы кислорода и воды, а также углекислого газа и озона в атмосфере. 61

Прозрачность атмосферы среды распространения света оценивается метеорологической дальностью видимости. Метеорологическая видимость даже в окнах прозрачности зависит от наличия в атмосфере взвешенных частиц пыли и влаги, образующих мглу и туман, капелек и кристаллов воды в виде дождя и снега, а также аэрозолей и дымов, содержащих твердые частицы. Все это вызывает замутнение атмосферы и ухудшает видимость. Под метеорологической дальностью видимости понимается предельно большое расстояние, начиная с которого при данной прозрачности атмосферы в светлое время суток абсолютно черный предмет с угловыми размерами 20' х 20' сливается с фоном у горизонта и становится невидимым. 62

Метеорологи Оценка ческая дальность видимости, км Визуальная оценка замутненности атмосферы баллы Менее 0, 05 метеорологической Очень сильный туман 0, 05 -0, 2 Значения 0 1 Сильный туман 0, 2 -0, 5 2 Умеренный туман 0, 5 -1, 0 3 Слабый туман 1, 0 -2, 0 4 Очень сильная дымка (очень дальности видимости, плохая видимость) 2, 0 -4, 0 5 видимость) видимости в баллах и визуальной оценки замутненности Сильная дымка (плохая 4, 0 -10, 0 6 Умеренная дымка (посредственная видимость) 10, 0 -20, 0 7 атмосферы Слабая дымка (удовлетворительная видимость) приведены в табл. 6. 8 20, 0 -50, 0 8 Хорошая видимость [7]. Более 50, 0 9 Исключительно хорошая видимость Более 200 10 Чистый воздух 63

64

65

До недавнего времени атмосфера и безвоздушное пространство были единственной средой распространения световых волн. С разработкой волоконно-оптической технологии появились направляющие линии связи в оптическом диапазоне, которые в силу больших их преимуществ по сравнению с традиционными электрическими проводниками рассматриваются как более совершенная физическая среда для передачи больших объемов информации. Линии связи, использующие оптическое волокно— волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), устойчивы к внешним помехам, имеют малое затухание, долговечны, обеспечивают значительно большую безопасность передаваемой по волокну информации. 66

67

68

Оптическое волокно как среда распространения оптического канала утечки информации характеризуется двумя основными параметрами: затуханием и дисперсией. Затухание определяет потери света в результате его поглощения и рассеяния и измеряется в децибелах на километр (д. Б/км). Потери на поглощение зависят от чистоты материала и длины волны света, а потери на рассеяние — от неоднородности показателя преломления. Кварц, так же как и воздух, имеет неравномерную амплитудно-частотную характеристику, с окнами прозрачности. Повышенная прозрачность кварца наблюдается в диапазонах 0, 85 мкм, 1, 3 мкм, 1, 55 мкм и др. Поэтому в качестве носителя информации применяется свет в этих 'диапазонах. Лучшие образцы волокна имеют затухание порядка 0, 15 -0, 2 д. Б/км, разрабатываются еще более «прозрачные» волокна с теоретическими значениями затухания порядка 0, 02 д. Б/км для волны длиной 2, 5 мкм. При таком затухании сигнала могут передаваться на расстояние в сотни км без ретрансляции (регенерации), что существенно превышает длину аналогичных линий связи на ' электрических проводах. 69

70

Волокна объединяют в волоконно-оптические кабели, покрытые защитной оболочкой. По условиям эксплуатации кабели подразделяются на монтажные, станционные, зоновые и магистральные. Кабели первых двух типов используются внутри зданий и сооружений. Зоновые и магистральные кабели прокладываются в колодцах кабельных коммуникаций, в грунтах, на опорах, под водой. 71

Малые размеры жилы световолокна и необходимость обеспечения центрирования жил и параллельности поверхностей торцов волокон при их соединении создают определенные трудности при коммутации и ремонте BOJIC по сравнению с электрическими проводами. Для соединения волокон с приемнопередающей аппаратурой используются коннекторы (соединители) различных типов с накидной гайкой и защелкамификсаторами. Затухание оптического сигнала в коннекторах составляет доли д. Б. Волокна сращиваются путем сварки, механического соединения с помощью специальных пластиковых устройств — «сплайсов» , представляющих соединения в прецизионной втулке с гелем, оптические свойства которого совпадают с оптическими свойствами 72

Хотя возможность утечки информации из волоконнооптического кабеля существенно ниже, чем из электрического, но при определенных условиях такая утечка возможна. Для съема информации теоретически можно разрушить защитную оболочку кабеля, найти нужное оптическое волокно, прижать фотодетектор приемника к очищенной площадке волокна и изогнуть волокно на угол, при котором не обеспечивается полное отражение оптического луча внутри волокна и часть световой энергии попадает на фотодетектор приемника. Практически информацию из оптического волокна добывают в местах соединения кабеля с техническими средствами или участков кабеля друг с другом. Во-первых, в местах соединения трудно исключить излучение света в окружающее пространство из-за смещения соединяемых волокон, наличия зазора между ними, не параллельности торцевых поверхностей волокон, углового рассогласования осей волокон и различия в их диаметрах. Во- вторых, в этих местах реален доступ к волоконно-оптическому кабелю и оперативная замена штатных коннекторов на коннекторы с отводом части световой энергии к фотодетектору оптического 73

В качестве оптических приемников оптических каналов утечки информации используются: -оптические приборы, расширяющие возможности зрения наблюдателя (бинокли, зрительные трубы, специальные телескопы и др. ); -фото- и киноаппараты, видеокамеры, консервирующие наблюдаемое изображение; -телевизионные камеры, позволяющие передавать движущееся изображение на сколь угодно большое расстояние; -приборы ночного видения, преобразующие невидимое глазом инфракрасное изображение в видимое; -тепловизоры, позволяющие наблюдать объект в свете его 74 собственного теплового излучения.

Показатели оптического приемника существенно влияют на характеристики оптических каналов утечки информации. Наиболее существенные для добывания информации из них следующие: -диапазон длин волн, воспринимаемых оптическим приемником; -чувствительность, определяемая минимальным уровнем светового потока на входе оптического приемника, при котором на его выходе формируется изображение объекта с приемлемым для злоумышленников качеством; -разрешающая способность, характеризующая минимальные размеры точки (пикселя) изображения; -угол (поле) зрения, определяющий наблюдаемую часть пространства; -величина геометрических и цветовых искажений изображения объекта наблюдения. От этих показателей зависит возможность добывания видовых демаскирующих признаков объекта наблюдения в различных участках оптического диапазона длин волн, дальность наблюдения объекта, точность 75 измерения демаскирующих признаков, количество объектов на изображении.