Способ контроля эффективности защиты информации

Способ контроля эффективности защиты информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области контроля защиты информации, в частности к способам инструментально-расчетного контроля эффективности защиты речевого сигнала от утечки по техническим каналам.

Наиболее близок к заявляемому способу по ряду существенных признаков способ, реализуемый устройством (см., например, Патент на изобретение, Россия, №2278424, МПК G10L 15/00, опубл. 20.06.2006).

Данный способ основан на экспертном определении совокупности технических каналов утечки информации, размещении источника акустического сигнала (ИАС) на нормативном удалении от одного (j-го) технического канала утечки информации (ТКУИ) из выбранной совокупности, установке нормативных уровней излучения ИАС в n-х октавных полосах, где n = 1 , N ¯ , N - число октавных полос и ориентации рабочей оси излучения ИАС по нормали к плоскости j-го ТКУИ, установке К (по одному на каждый j-й ТКУИ) датчиков виброакустического сигнала (ДВАС) на нормативном удалении от ТКУИ, приеме виброакустических сигналов (ВАС) каждым ДВАС, определении К отношений «сигнал/шум» для каждой из N октавных полос и расчете усредненного значения максимальной разборчивости речи. Недостатками описанного способа являются:

- невозможность учета эффекта шумоочистки ВАС за счет корреляционной обработки его реализации, принятых пространственно-разнесенными ДВАС в пределах одного ТКУИ, т.к. он предполагает использовать для каждого оцениваемого ТКУИ только один датчик, и не содержит дополнительных математических операций, отражающих процесс вторичной обработки перехваченной речи;

- несоответствие рассчитанной словесной разборчивости речи ее фактическому максимуму вследствие отсутствия в известном способе критерия выбора оптимальной точки размещения ИАС относительно совокупности оцениваемых ТКУИ;

- трудность осуществления данного способа в случае наличия в помещении значительного количества потенциально опасных ТКУИ (что на практике встречается часто), пространственно распределенных по ограждающей конструкции помещения (например, акустические ТКУИ: щель дверного притвора; сквозная розетка; вход в систему вентиляции, виброакустические - стена помещения; батарея), в этом случае согласно описанному способу устройство для его реализации существенно усложняется, и подразумевает наличие множества независимых ДВАС, число которых равно количеству оцениваемых ТКУИ.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности (достоверности) контроля защиты информации от несанкционированного перехвата, в условиях применения злоумышленником интегрированных пространственно-распределенных систем перехвата речевого сигнала по акустическим и виброакустическим ТКУИ, реализующих алгоритмы корреляционной обработки принятых фрагментов речи.

Технический результат достигается тем, что в известном способе контроля эффективности защиты информации, заключающемся в определении количества J, местоположения и типа ТКУИ, размещении ИАС на нормативном удалении от j-го ТКУИ, где j = 1 , J ¯ , ориентации рабочей оси излучения ИАС по нормали к плоскости j-го ТКУИ и установке нормативных уровней излучения ИАС в n-х октавных полосах, где n = 1 , N ¯ , N - число октавных полос, устанавливают ДВАС относительно j-го ТКУИ на рабочей оси излучения ИАС в первое положения - на нормативном удалении и во второе - на удалении 1-3 м от первого положения и определяют для каждой из N октавных полос с помощью ДВАС уровни ВАС в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ в первом и втором положениях L_nj1 и L_nj2, где 1, 2 - первое и второе положения установки ДВАС, с использованием полученных значений уровней ВАС L_nj1, L_nj2 рассчитывают радиус оптимальной зоны размещения ДВАС для n-й октавной полосы излучения по j-му ТКУИ r_nj, рассчитывают оптимальный пространственный разнос соседних ДВАС для среды (материала) j-го ТКУИ r_j по формуле: r_j=0,75·10^-3 c_j, где c_j - скорость распространения акустического сигнала в среде j-го ТКУИ, и сравнивают его значение со значением радиуса оптимальной зоны размещения ДВАС для n-й октавной полосы излучения по j-му ТКУИ r_nj, если r_nj≥r_j, то определяют максимальное количество ДВАС, участвующих в суммировании ВАС в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ, и с использованием значения которого рассчитывают суммарные октавные уровни виброакустических сигнала и шума в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ L_сnjΣ и L_шnjΣ, где ш, с - обозначение сигнала и шума, и определяют по разнице их значений октавное отношение сигнала к шуму в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ E_n, если r_nj<r_j, то рассчитывают октавное отношение сигнала к шуму в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ E_n вычитанием значения суммарного октавного уровня виброакустического шума L_шnjΣ из значения уровня ВАС, полученного при установке ДВАС в первом положении относительно j-го ТКУИ L_nj1, определяют коэффициент восприятия ВАС в каждой n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ P_n и с использованием значений которых, полученных для N октавных полос, рассчитывают максимальную формантную разборчивость ВАС A для j-го ТКУИ, определяют отношение максимального значения формантной разборчивости из всех J ТКУИ max   A j j = 1 , J ¯ к сумме значений максимальных формантных разборчивостей, полученных по остальным j-м ТКУИ D, вычисляют 0,39-0,2 ( max j = 1 , J ¯   A j ) и сравнивают полученное значение со значением D, если D≤0,39-0,2 ( max j = 1 , J ¯   A j ) , то размещают ИАС на высоте 1,5 м от пола помещения на пересечении нормали к плоскости ТКУИ с максимальным значением формантной разборчивости и нормали к плоскости ТКУИ, имеющего наибольшее значение максимальной формантной разборчивости ВАС из всех ТКУИ, лежащих в плоскостях, перпендикулярных ТКУИ с максимальным значением формантной разборчивости, если D>0,39-0,2 ( max j = 1 , J ¯   A j ) , то размешают ИАС на нормативном удалении от ТКУИ с максимальным значением формантной разборчивости max j = 1 , J ¯   A j , повторяют процедуры от установки относительно j-го ТКУИ ДВАС на рабочей оси излучения ИАС в два положения: на нормативном удалении и на удалении 1-3 м от него и до включительно определения максимальной формантной разборчивости ВАС A_j для j-го ТКУИ, определяют максимальное значение формантной разборчивости речи в помещении A по совокупности оцененных J ТКУИ при оптимальном размещении ИАС, с использованием значения которого рассчитывают интегральное значение словесной разборчивости ВАС в помещении W и сравнивают его значение с нормативным значением W_н, где н - обозначение нормативного значения, по результату сравнения делают вывод об эффективности защиты информации.

Решение поставленной задачи и получение технического результата обеспечивается введением в известный способ ряда последовательно реализуемых процедур, позволяющих учесть эффекты синхронного многопозиционного съема информационного сигнала и комплексирования речевых фрагментов. Данными процедурами являются:

инструментально-расчетное определение радиуса оптимальной зоны размещения ДВАС для оцениваемого ТКУИ;

расчет оптимального количества ДВАС, потенциально способных осуществлять перехват речи по оцениваемому ТКУИ;

расчет максимальной формантной разборчивости речи по оцениваемому ТКУИ, на основе новой системы математических соотношений, базирующейся на элементах теории корреляционного анализа ВАС и позволяющей учесть эффекты когерентного суммирования (вторичной обработки) речевого сигнала;

определение координат оптимальной точки размещения ИАС в помещении, на основе полученной зависимости, учитывающей взаимный «вес» оцениваемых ТКУИ;

расчет максимального значения формантной разборчивости речи, перехватываемой из помещения по совокупности оцениваемых ТКУИ, на основе введенного вероятностного соотношения, отражающего процедуру комплексирования (третичной обработки) речевых фрагментов.

Содержание указанных процедур определялось следующим. Анализ особенностей процесса контроля защищенности речевой информации, циркулирующей в помещении, определяет необходимость его рассмотрения с точки зрения сложной системы, результатом функционирования которой является факт восстановления акустического сигнала (речи). При этом качество функционирования данной системы однозначно определяется совокупностью значений параметров (характеристик), которые необходимо оптимизировать. К таким параметрам относятся радиус оптимальной зоны размещения ДВАС, оптимальное (максимальное) количество ДВАС, размещаемых в пределах оптимальной зоны при соблюдении условия необходимого пространственного разноса между соседним ДВАС, оптимальное размещение источника речевой информации, а также методики расчета.

При проведении контроля вся совокупность ТКУИ в помещении может быть разделена на ТКУИ сосредоточенного и распределенного типа (см., например, Лобов В.А., Чернышев П.В., Сиромашенко А.В. Оценка возможностей перехвата речевой информации при реализации метода многоканального съема. Научно-практический журнал «Вопросы защиты информации» - М.: ФГУП «ВИМИ» №4 (79) 2007 г., с.27-35).

В качестве акустического ТКУИ сосредоточенного типа необходимо рассматривать технологическое отверстие в ограждающей конструкции помещения (щель дверного или оконного притвора, сквозная розетка, вход в систему приточно-вытяжной вентиляции и т.п.).

В качестве акустического ТКУИ распределенного типа необходимо рассматривать два и более технологических отверстия, пространственно разнесенных в пределах одной плоскости ограждающей конструкции помещения.

В качестве виброакустического ТКУИ сосредоточенного типа необходимо рассматривать элемент инженерно-технической системы (коммуникации) здания, находящийся (проходящий) в пределах помещении (батарея, система приточно-вытяжной вентиляции, кабельная шахта, контур заземления и т.п.).

В качестве виброакустического ТКУИ распределенного типа необходимо рассматривать плоскость ограждающей конструкции помещения (стена, пол, потолок) либо элемент плоскости (дверь, полотно остекления окна).

В ходе проведения инструментальной оценки в качестве тестового сигнала используется акустический шумовой сигнал в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц (полосе частот 90-11200 Гц) с нормальным распределением плотности вероятности мгновенных значений в пределах каждой октавной полосы частот. Тестовый сигнал может излучаться одновременно во всех октавных полосах либо последовательно в каждой отдельно взятой полосе.

На этапе выбора контрольных точек проводится качественная оценка звуко- и виброизоляции помещения с целью определения наиболее потенциально опасных ТКУИ. Анализируются архитектурно-планировочные решения помещения, конструктивные особенности его ограждающих конструкций (стен, перекрытий, дверей, окон) и инженерно-технических систем, обследуются коммуникации трубопроводов различных систем жизнеобеспечения, выявляются неоднородности в ограждающих конструкциях, обследуются конструктивные особенности элементов отделки. Уточняются пространственные соотношения ограждающих конструкций помещения и элементов технических систем относительно установленной границы контролируемой зоны и относительно прилегающих к контролируемой зоне зданий, строений и пр. Определяется нормативное значение словесной разборчивости речи для оцениваемого помещения, на соответствие которому необходимо проводить контроль. Результатом проведения указанных мероприятий является выявление наиболее потенциально опасных ТКУИ в помещении, в пределах которых выбираются контрольные точки. Контрольными точками являются места возможной установки ДВАС, в которых при инструментальном контроле проводятся измерения уровней акустического сигнала и шума.

С учетом вышеизложенного существо предлагаемого способа можно пояснить следующими действиями.

1. Определяют максимальную формантную разборчивость речи A_j ( j = 1 , J ¯ , j - номер ТКУИ, J - количество ТКУИ) для каждого ТКУИ в помещении в следующем порядке:

а) размещают ИАС на нормативном удалении от j-го ТКУИ (см., например, Бортников А.Н., Лобов В.А., Сиромашенко А.В., Чернышев П.В. Результаты экспериментальных исследований оценки возможностей перехвата речевой информации при реализации методов двухканального съема. Научно-практический журнал «Вопросы защиты информации» - М.: ФГУП «ВИ-МИ» №1 (76) 2007 г., с.11-17):

- для акустических ТКУИ сосредоточенного типа на высоте 1,5 м от пола напротив обследуемого технологического отверстия на расстоянии 1 м от него;

- для акустических ТКУИ распределенного типа на высоте 1,5 м от пола напротив технологического отверстия, имеющего наибольшую площадь из всех отверстий ТКУИ, на расстоянии 1 м от него;

- для виброакустических ТКУИ сосредоточенного типа на высоте 1,5 м от пола напротив геометрического центра обследуемого элемента инженерно-технической системы на расстоянии 1 м от него;

- для виброакустических ТКУИ распределенного типа на высоте 1,5 м от пола на расстоянии 1 м от обследуемой плоскости ограждающей конструкции и 1 м от вертикальной плоскости ограждающей конструкции, перпендикулярной обследуемой;

ориентируют рабочую ось излучателя ИАС по нормали к плоскости j-го ТКУИ;

устанавливают по нормативным данным в n-х октавных полосах излучения ИАС уровень излучения (см., например, для русской речи, Покровский Н.Б. Расчет и измерение разборчивости речи. - М.: Гос. Издательство литературы по вопросам связи и радио, 1962, 391 с.), где n = 1 , N ¯ , N - число октавных полос излучения ИАС (например, при интегральном уровне L ∫ = 70   д Б на частотах частот ƒ₁=125 Гц, ƒ₂=250 Гц, ƒ₃=500 Гц, ƒ₄=1000 Гц, ƒ₅=2000 Гц - L ∫ 1 = 57 дБ, L ∫ 2 = 66 дБ, L ∫ 3 = 66 дБ, L ∫ 4 = 61 дБ, L ∫ 5 = 56 дБ соответственно);

б) устанавливают ДВАС на рабочей оси излучателя ИАС на нормативном удалении (см., например, Бортников А.Н., Лобов В.А., Сиромашенко А.В., Чернышев П.В. Результаты экспериментальных исследований оценки возможностей перехвата речевой информации при реализации методов двухканального съема. Научно-практический журнал «Вопросы защиты информации» - М.: ФГУП «ВИМИ» №1 (76) 2007 г., с.11-17) от j-го ТКУИ и для каждой из N октавных полос проводят следующие измерительно-расчетные операции:

измеряют при выключенном ИАС в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ уровень виброакустического шума L_шnj, где ш - шум;

измеряют при включенном ИАС в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ уровень смеси виброакустических сигнала и шума L_(с+ш)nj, где ш+с - смесь сигнала и шума;

рассчитывают в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ октавный уровень ВАС L_nj по формуле:

L n j = 101 g [ 10 0 , 1 ⋅ L ( с + ш ) n j − 10 0 , 1 ⋅ L ш n j ] ;                   ( 1 )

перемещают ДВАС на расстояние R=1-3 м от первоначальной точки установки на рабочей оси излучателя НАС относительно j-го ТКУИ (значение расстояния R рекомендуется брать из интервала 1-3 м, нижняя граница которого соответствуют акустическим ТКУИ и виброакустическим ТКУИ распределенного типа, а верхняя виброакустическим ТКУИ сосредоточенного типа);

измеряют при выключенном ИАС в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ уровень виброакустического шума L_шnj(R);

измеряют при включенном ИАС в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ уровень смеси виброакустических сигнала и шума L_(с+ш)nj(R);

рассчитывают в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ октавный уровень BAC L_nj(R) по формуле:

L n j ( R ) = 101 g [ 10 0 , 1 ⋅ L ( с + ш ) n j ( R ) − 10 0 , 1 ⋅ L ш n j ( R ) ] ;             ( 2 )

рассчитывают в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ радиус оптимальной зоны r_nj размещения ДВАС по формулам:

для виброакустического ТКУИ распределенного типа:

r n j = 10 0 , 1 ⋅ L n j ( R ) ⋅ R 2 10 0 , 1 ⋅ ( L n j − 6 ) ;                             ( 3 )

для виброакустического ТКУИ сосредоточенного типа:

r n j = 6 R ln 10 ln 10 [ L n j − L n j ( R ) ] ;                           ( 4 )

рассчитывают для j-го ТКУИ по известной скорости акустического сигнала в его среде (см., например, Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. - М.: Издательство МГУ, 1960, 335 с.) оптимальный пространственный разнос установки соседних ДВАС по формуле:

r j = 0 , 75 ⋅ 10 − 3 c j ,                     ( 5 )

где c_j - скорость распространения акустического сигнала в среде j-го ТКУИ.

Например:

- при оценке акустического ТКУИ и виброакустического ТКУИ распределенного типа для воздуха r_j=0,3 м;

- при оценке виброакустического ТКУИ сосредоточенного типа - r_j для материала обследуемой конструкции, например,, алюминий r_j=2,3 м, чугун r_j=2,0 м, железо r_j=1,45 м, и т.д.;

сравнивают r_nj с r_j для j-го ТКУИ:

если r_nj≥r_j, то рассчитывают для j-го ТКУИ максимальное количество ДВАС, участвующих в суммировании ВАС в n-й октавной полосе излучения, по формулам:

для виброакустического ТКУИ распределенного типа:

m n j = C [ ( r n j 2 + 1 ) − 1 r j ] + 1 ;               ( 6 )

для виброакустического ТКУИ сосредоточенного типа:

m n j = C [ r n j r j ] + 1 ,                             ( 7 )

где C - целая часть от величины в скобке;

рассчитывают в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ коэффициент затухания октавного уровня ВАС между соседними ДВАС ΔL_nj по формуле:

Δ L n j = 6 m n j − 1 ;                             ( 8 )

рассчитывают в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ суммарный октавный уровень ВАС L_сnjΣ по формуле:

L c n j Σ = 101 g ( m n j ∑ k − 1 m n j − 1 10 L n j − ( k − 1 ) Δ L n j 10 ) ,             ( 9 )

где k - номер ДВАС, k = 1 , m ¯ , с - сигнал;

рассчитывают в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ суммарный октавный уровень виброакустического шума L_шnjΣ по формуле:

L ш n j Σ = 101 g ( m n j 10 L n j 10 + ∑ i = 1 m n j ∑ k = 1 m n j − 1 Δ i k 10 L n j i k 10 ) ,         ( 10 )

где Δ i k = exp ( − π Δ f 2 τ i k 2 ) | cos ( 2 π f τ i k ) | - поправка, характеризующая коэффициент корреляции внешнего шума на центральной частоте n-й октавной полосы излучения, поступающего с выходов k-го и i-го ДВАС, i - номер ДВАС, i = 1 , m n j ¯ , i≠k, f - среднегеометрическая частота n-й октавной полосы излучения, Δf - ширина n-й октавной полосы излучения, τ_ik=0,75·10^-3 - оптимальный взаимный временной сдвиг смесей сигнала и шума, суммируемых с соседних ДВАС (обеспечивает максимальное количество ДВАС в пределах r_nj при соблюдении условия некогерентного сложения реализации шума в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц, содержащих около 85% всего формантного (смыслового) состава русской речи);

рассчитывают в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ отношение сигнала к шуму по формуле:

E n = L c n j Σ − L ш n j Σ ;                         ( 11 )

если r_nj<r_j, то рассчитывают в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ отношение сигнала к шум по формуле:

E n = L n j − L ш n j Σ ;                           ( 12 )

рассчитывают в n-й октавной полосе излучения для j-го ТКУИ коэффициент восприятия ВАС P_n по формуле:

P n = | z − 0 , 78 + 5 , 45 exp [ − 4 , 3 ⋅ 10 − 3 ( 27 , 3 − | E n − B n | ) 2 ] 1 + 10 0 , 1 | E n − B n | | ,       ( 13 )

где z = { 0 ,   е с л и   E n ≤ B n ; 1 ,   е с л и   E n > B n ,

B_n - числовое значение формантного параметра спектра ВАС для n-й октавной полосы частот, определяемое по нормативным данным;

в) на основе полученных для N октавных полос значений P_n рассчитывают для j-го ТКУИ максимальную формантную разборчивость А_j ВАС сигнала по формуле:

где A_nj - числовое значение весового коэффициента n-й октавной полосы частот, определяемое по справочным данным;

г) вычисляют отношение D максимального значения формантной разборчивости max j = 1 , J ¯   A j из всех J ТКУИ к сумме значений максимальных формантных разборчивостей ∑ j = 1 J A j остальных j-х ТКУИ по формуле:

D = max j = 1 , J ¯   A j ∑ j = 1 J A j ;                             ( 15 )

вычисляют значения Q по формуле:

Q = 0 , 39 − 0 , 2 max j = 1 , J ¯ A j ;                     ( 16 )

сравнивают D с Q:

если D≤Q, то размещают ИАС на высоте 1,5 м от пола помещения на пересечении нормали к плоскости ТКУИ с максимальным значением формантной разборчивости max j = 1 , J ¯   A j и нормали к плоскости ТКУИ, имеющего наибольшее значение A_j из всех ТКУИ, лежащих в плоскостях, перпендикулярных ТКУИ с максимальным значением формантной разборчивости max max j = 1 , J ¯   A j ;

если D>Q, то размещают ИАС на высоте 1,5 м от пола помещения и удалении 1 м от ТКУИ с максимальным значением формантной разборчивости max j = 1 , J ¯   A j ;

ориентируют рабочую ось излучателя ИАС в направлении нормали к плоскости ТКУИ с максимальным значением максимальной формантной разборчивости ВАС max A_j.

2. Повторяют действия с учетом оптимального размещения ИАС согласно пп. б), в) п.1.

3. Определяют интегральное значение словесной разборчивости ВАС в помещении W:

рассчитывают максимальное значение формантной разборчивости ВАС в помещении по формуле:

A = 1 − ∏ j = 1 J ( 1 − A j ) ;                       ( 17 )

рассчитывают интегральное значение словесной разборчивости ВАС в помещении W по формуле:

W = { 1 , 54 A 0 , 25 [ 1 − exp ( − 11 A ) ] ,   п р и   A > 0 , 15 ; 1 − exp ( − 11 A 1 + 0 , 7 A ) ,       п р и   A ≥ 0 , 15       ( 18 )

и сравниваю полученный результат с нормативным.

Совокупность существенных признаков предлагаемого способа контроля эффективности защиты информации проявляет новые свойства, заключающиеся в следующем:

разработанными процедурами определения радиуса оптимальной зоны размещения ДВАС, оценки потенциального количества ДВАС в пределах определенного радиуса и расчета максимальной формантной разборчивости речи обеспечивается повышение достоверности оценки защищенности каждого отдельного технического канала в условиях применения многоканального приемного средства, реализующего алгоритм корреляционной (вторичной обработки) речевого сигнала, при использовании в ходе контроля типовой одноканальной измерительной аппаратуры;

предложенной процедурой определения интегрального значения словесной разборчивости речи, перехватываемой по совокупности оцениваемых технических каналов, реализуемой путем определения координат оптимальной точки размещения источника тестового речевого сигнала в помещении, с дальнейшим комплексированием значений максимальных формантных разборчивостей речи, полученных по отдельным ТКУИ, при оптимальном размещении источника, достигается учет эффекта комплексной (третичной) обработки речевых фрагментов, перехваченных по совокупности технических каналов с различными частотными характеристиками.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ контроля эффективности защиты информации, основанный на определении количества J, местоположения и типа ТКУИ, размещении ИАС на нормативном удалении от j-го ТКУИ, где j = 1 , J ¯ , ориентации рабочей оси излучения ИАС по нормали к плоскости j-го ТКУИ и установке нормативных уровней излучения ИАС в n-х октавных полосах, где n = 1 , N ¯