В соответствии с Государственным стандартом Украины (ДСТУ 3396.2-96 Техническая защита информации. Термины и определения) под техническим каналом утечки информации (ТКУИ) понимают совокупность носителей информации, среды ее распространения и средств технической разведки.

ТКУИ классифицируются по времени функционирования, по физической природе носителя, по информативности и структуре (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 – Классификация технических каналов утечки информации

Основным классификационным признаком ТКУИ является физическая природа носителя информации в соответствии с которой каналы утечки информации делятся на следующие группы:

— радиоэлектронный;

— виброакустический;

— визуально-оптический;

— материально-вещественный (бумага, фото, магнитные носители, производственные отходы различного вида — твердые, жидкие, газообразные).

Используя в своих интересах те или иные физические поля, человек создает определенную систему передачи информации друг другу, то есть каналы связи. Они состоят из источника информации, носителя информации, физической среды распространения информации, технических средств разведки злоумышленника. Эти каналы связи могут быть использованы для утечки информации. В некоторых случаях эти каналы возникают без преднамеренного желания их создания, т.е. самопроизвольно. На рисунке 1.2 приведена структура канала утечки информации.

Рисунок 1.2 — Структура канала утечки информации

Для возникновения канала утечки информации необходимы определенные пространственные, энергетические и временные условия, а также соответствующие средства восприятия и фиксации информации на стороне злоумышленника.

1.1 Радиоэлектронный канал утечки информации

В радиоэлектронном канале утечки информации носителем информации является электрический ток и электромагнитное поле с частотами колебаний от звукового диапазона до десятков ГГц.

Радиоэлектронный канал относится к наиболее информативным каналам утечки в силу следующих его особенностей:

— независимость функционирования канала от времени суток и года, существенно меньшая зависимость его параметров по сравнению с другими каналами от метеоусловий;

— высокая достоверность добываемой информации, особенно при перехвате ее в функциональных каналах связи (за исключением случаев дезинформации);

— большой объем добываемой информации;

— оперативность получения информации вплоть до реального масштаба времени;

— скрытность перехвата сигналов и радиотеплового наблюдения.

В радиоэлектронных каналах утечки информации источники сигналов могут быть четырех видов:

—  передатчики функциональных каналов связи;

—  источники опасных сигналов;

—  объекты, отражающие электромагнитные волны в радиодиапазоне;

—  объекты, излучающие собственные (тепловые) радиоволны.

Средой распространения радиоэлектронного канала утечки информации являются атмосфера, безвоздушное пространство и направляющие  системы (электрические провода различных типов, коаксиальные кабели, волноводы и др.). Носитель в виде электрического тока распространяется по проводам, электромагнитное поле - в атмосфере, в безвоздушном пространстве или в волноводах. В приемнике производится выделение (селекция) носителя с интересующей получателя информацией по частоте, усиление выделенного слабого сигнала и съем с него информации – демодуляция.

1.2 Виброакустический канал утечки информации

В виброакустическом канале переносчиком информации выступает звук. Звук — это распространяющиеся в упругих средах (газах, жидкостях и твердых телах) механические колебания, воспринимаемые органами слуха и техническими средствами приема акустических сигналов.

Звуки составляют основу речи, которая служит главным средством общения между людьми. Акустические сигналы представляют собой возмущения упругой среды, проявляющиеся в возникновении акустических колебании — механических колебаний частиц упругой среды, распространяющихся от источника колебаний в окружающее пространство в виде волн различной формы и длительности.

1.2.1 Источник акустических колебаний

Источником информации являются акустические колебания, которые подразделяются на:

— первичные — механические колебательные системы, например, органы речи человека, музыкальные инструменты, струны, звуки работающей техники;

— вторичные — электроакустические преобразователи — устройства для преобразования акустических колебаний в электрические и обратно (пьезоэлементы, микрофоны, телефоны, громкоговорители и др.) и технические устройства в которых эти преобразователи используются.

Органы слуха человека способны воспринимать колебания частотой от 16-20 Гц до 16-20 кГц. Колебания с указанными частотами называют звуковыми. Неслышимый звук с частотой ниже 16 Гц называют инфразвуком, выше 20 кГц -ультразвуком.

1.2.2 Среда распространения акустических колебаний

Информация распространяется в воздухе в виде акустических колебаний. При распространении акустической волны, частицы воздуха приобретают колебательные движения, передавая колебательную энергию друг другу. Если на пути звука нет препятствия, он распространяется равномерно во все стороны. Если же на пути звуковой волны возникают какие-либо препятствия в виде перегородок, стен, окон, дверей, потолков и др., звуковые волны оказывают на них соответствующее давление, приводя их также в колебательный режим. Эти воздействия звуковых волн и являются одной из основных причин образования виброакустического канала утечки информации.

Существуют определенные особенности распространения звуковых волн в зависимости от среды. Это прямое распространение звука в воздушном пространстве, распространение звука в жестких средах (структурный звук) и в жидкостях (гидрозвук).

В свободном воздушном пространстве акустические каналы утечки информации образуются в помещениях при ведении переговоров в случае открытых дверей, окон, форточек. Кроме того, такие каналы образуются системой воздушной вентиляции помещений. В этом случае образование каналов существенно зависит от геометрических размеров и формы воздуховодов, акустических характеристик фасонных элементов задвижек, воздухораспределителей и подобных элементов.

Под структурным звуком понимают механические колебания в твердых средах, в данном случае звуковое давление воздействует на элементы конструкции зданий и помещений, вызывая их вибрацию и образуя виброакустический канал утечки информации. Механические колебания стен, перекрытий или трубопроводов, возникающие в одном месте, передаются на значительные расстояния, почти не затухая. Опасность такого канала утечки состоит в неконтролируемой дальности распространения звука.

На рисунке 1.3 представлена схема виброакустических каналов утечки информации, наглядно показывающая, как распределяются акустические колебания и структурный звук в жестких средах, в металлических конструкциях волновода и других элементах зданий и сооружений.

Рисунок 1.3 – Схема распространения виброакустических каналов утечки информации

1.2.3 Технические средства съема информации по виброакустическому каналу

Для перехвата речевой информации по виброакустическим каналам используются технические средства съема информации распространяющейся:

— по воздушному каналу;

— в твердых средах.

2.3.1 Технические средства съема информации распространяющейся по воздушному каналу

С целью существенного повышения дальности подслушивания широко применяются закладные устройства. Эти устройства перед подслушиванием скрытно размещаются в помещении злоумышленниками или привлеченными к этому сотрудниками организации, проникающими под различными предлогами в помещение. Закладные устройства в силу большого разнообразия конструкций и оперативного применения создают серьезные угрозы безопасности речевой защищаемой информации в местах с ограниченным доступом.

В общем случае закладное устройство представляет собой ретранслятор, на вход которого поступает первичный сигнал, несущий информацию, а на выходе — сигнал, согласованный с характеристиками среды, в котором он будет распространяться. Разнообразие закладных устройств порождает многообразие вариантов их классификаций, так акустические закладные устройства, осуществляющие съем информации распространяющейся в воздушной среде классифицируются по виду исполнения, месту установки, типу датчика, типу источника электропитания, способу управления включения передатчика, способу кодирования информации, времени передачи информации (рис. 1.4).

Рисунок 1.4 – Классификация акустических закладных устройств

Акустические закладные устройства содержат микрофон, преобразующий акустические сигналы в электрические. Простейшая акустическая радиозакладка содержит (рис. 1.5) следующие основные устройства: микрофон, микрофонный усилитель, генератор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности, антенну и источник электропитания.

Рисунок 1.5 — Схема акустической закладки

Микрофон преобразует акустический сигнал с информацией в электрический, который усиливается до уровня входа модулятора. В модуляторе производится модуляция колебания несущей частоты усиленным сигналом с микрофона, т. е. информация переписывается с низкочастотного носителя на высокочастотный носитель. Для обеспечения необходимой мощности излучения модулированный сигнал усиливается в усилителе мощности. Электрическая схема современных закладных устройств, все чаще дополняется устройствами, обеспечивающими тактическое закрытие передаваемой информации.

Излучение радиосигнала в виде электромагнитной волны осу­ществляется антенной, как правило, в виде отрезка провода. Для телефонных излучающих закладных устройств в качестве антенны используются провода телефонных линий. Так как антенны в виде кусков провода (диполей) или проводов линий плохо согласуются длинами волн генерируемых передатчиком колебаний, то лишь небольшая часть мощности электрических сигналов излучается в эфир.

В целях сокращения веса, габаритов и энергопотребления в радиозакладке указанные функции технически реализуются минимально возможным количеством активных и пассивных элементов. Простейшие закладки содержат всего один транзистор.

1.2.3.2 Технические средства съема информации распространяющейся в твердой среде

Акустические сигналы, возникающие при ведении разговоров в выделенном помещении, воздействуют на строительные конструкции (стены, потолки, полы, двери, оконные рамы и т.п.) и инженерно-технические коммуникации (трубы водоснабжения, отопления, канализации, воздуховоды и т.п.) и вызывают в них упругие (вибрационные) колебания, которые и регистрируются датчиками средств разведки.

Для перехвата речевой информации по виброакустическим каналам в качестве средств акустической разведки используются акселерометры, стетоскопы, гидрофоны и геофоны.

Акселерометр преобразует структурный звук в электрический сигнал, величина которого пропорциональна амплитуде смещения частиц твердого вещества, скорости или ускорения его частиц при распространении структурного звука. В широко распространенных пьезоэлектрических акселерометрах одна или две пластины из пьезоэлемента размещаются между основанием, прикрепляемым к вибрирующей поверхности, и массивной накладкой (рис. 1.6).

Рисунок 1.6 — Конструкция акселерометра

Колебания твердой среды через основание акселероментра передаются на контактирующую с ним нижнюю поверхность пьезоэлемента. Другая (верхняя) поверхность пьезоэлемента прилегает к массивной прокладке, которая из-за ее инерционности практически остается неподвижной. В силу этого пьезоэлемент подвергается давлению, пропорциональному разности ускорений сил, действующих на обе его поверхности. В результате этого на обкладках пьезоэлемента возникают электрические сигналы, соответствующие структурному звуку.

Для преобразования структурного звука в воздушную акустическую волну, передаваемую по звукопроводам в уши человека, применяется технический стетоскоп. Он отличается от медицинского, применяемого для прослушивания акустических сигналов в теле человека, конструкцией мембраны, поверхность которой согласуется с поверхностью вибрирующей твердой среды. Стетоскоп представляет собой один или два гибких звукопровода в виде резиновых или из других синтетических материалов трубок, соединенных с контактной площадкой и передающих звуковое колебание от поверхности твердого тела к ушам человека. Эти звукопроводы локализуют и направляют звуковую волну к ушам человека, а также изолируют ее от акустических помех в окружающем пространстве. Для прослушивания структурных звуков микрофон стетоскопа наиболее часто устанавливаются на наружных поверхностях зданий, на оконных проемах и рамах, в смежных (служебных и технических) помещениях за дверными проемами, ограждающими конструкциями, на перегородках, трубах систем отопления и водоснабжения, коробах воздуховодов вентиляционных и других систем.

Принципы работы гидрофона и геофона близки принципам работы микрофона и акселерометра соответственно, но с иными конструктивными решениями. Например, мембрана гидрофона может иметь цилиндрическую или сферическую форму. Геофоны применяются не только для обнаружения акустических сигналов от движущихся людей или техники, но и для снятия речевой информации с сейсмической волны в грунте на удалении до 10 м от источника.

1.3 Визуально-оптический канал утечки информации

Получение видовых характеристик объекта постоянно совершенствуется благодаря новой аппаратуре наблюдения (телевизионной, инфракрасной видовой, визуально-оптоэлектрическ>ой, фотографической) и ее расположения на различных носителях (корабль, автомобиль, самолет, спутник). Глаз человека является конечным прибором восприятия визуальной информации. Его возможности существенно повышаются за счет использования различных приборов наблюдения как в видимом диапазоне (бинокли, монокуляры, перископы, телескопы), так и приборов визуализации изображений объекта в ИК диапазоне, радиолокационных изображений, тепловых и рентгеновских изображений (приборов ночного видения, тепловизоров, рентгеновских аппаратов, РЛС бокового обзора и т. п.).

Видовые характеристики объекта дают возможность описания и классификации обнаруживаемых объектов по форме и контурам, определение его деталей по снимку или наблюдаемым характеристикам. Такие характеристики объектов наблюдения могут быть получены либо непосредственно в световом диапазоне, либо путем визуализации изображений в ИК диапазоне, радиолокационном диапазоне, за счет теплового излучения объектов.

Возможность образования визуально-оптического канала утечки информации зависит от определенных психофизиологических особенностей восприятия наблюдателем объекта, таких, как:

— угловые размеры объекта;

— уровни адаптационной яркости;

— контраст объект/фон;

— время восприятия;

— зашумленность изображения.

1.4 Составные каналы утечки информации

Наряду с традиционными техническими средствами подслушивания все шире применяются устройства, образующие составные каналы утечки информации: акусто-радиоэлектронные, акусто-оптические и другие.

1.4.1 Акусто-радиоэлектронный канал утечки информации

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.

Структура акусто-радиоэлектронного канала утечки информации приведена на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 – Структура акусто-радиоэлектронного канала утечки информации

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 каналa утечки, чем побочное излучение сигнала, так как процесс образования канала утечки информации на основе закладки управляем злоумышленником.

1.4.2 Акустооптический канал утечки информации

Составной акустооптический канал утечки информации образуется при облучении лазерным лучом в ИК-диапазоне вибрирующих в акустическом поле тонких отражающих поверхностей (стекол окон, картин, зеркал и т.д.). Отраженное лазерное излучение модулируется акустическим сигналом и принимается приемником оптического (лазерного) излучения, при демодуляции которого выделяется речевая информация. Причем лазер и приемник оптического излучения могут быть установлены в одном или разных местах (помещениях). Для перехвата речевой информации по данному каналу используются лазерные акустические локационные системы (ЛАЛС), иногда называемые “лазерными микрофонами”. ЛАЛС состоит из двух спаренных приемопередающих устройств, расположенных в пределах прямой видимости на обоих концах линии и направленных друг на друга. Работают они, как правило, в ближнем инфракрасном диапазоне волн.

1.4.2.1 Особенности распространения оптического излучения в атмосфере

Для оптической связи используется инфракрасное оптическое излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны 0,74 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (1—2 мм). Так как лазерный луч передается между пунктами передачи, отражения и приема в атмосфере, то его распространение сильно зависит от метеоусловий, от наличия дыма, пыли и других загрязнений воздуха. Кроме того, в атмосфере наблюдаются турбулентные явления, которые приводят к флуктуации показателя преломления среды, колебаниям луча и искажениям принимаемого сигнала.

Распространение лазерного излучения в атмосфере сопровождается целым рядом явлений линейного и нелинейного взаимодействия света со средой. При этом ни одно из этих явлений не проявляется в отдельности. По чисто качественным признакам указанные явления можно разделить на три основные группы:

— поглощение и рассеяние молекулами газов воздуха;

— ослабление на аэрозолях (пыль, дождь, снег, туман);

— флуктуации излучения на турбулентностях атмосферы.

1) Поглощение и рассеяние оптического излучения в атмосфере.

Проходя через земную атмосферу, инфракрасное излучение (ИИ) ослабляется в результате рассеяния и поглощения. Азот и кислород воздуха не поглощают ИИ и ослабляют его лишь в результате рассеяния, которое, однако, для ИИ значительно меньше, чем для видимого света. Пары воды, углекислый газ, озон и др. примеси, имеющиеся в атмосфере, селективно поглощают ИИ. Особенно сильно поглощают ИИ пары воды, полосы поглощения которых расположены почти во всей инфракрасной области спектра, а в средней инфракрасной области — углекислый газ. В приземных слоях атмосферы в средней инфракрасной области имеется лишь небольшое число «окон», прозрачных для ИИ (рис. 1.7). Наличие в атмосфере взвешенных частиц — дыма, пыли, мелких капель воды (дымка, туман) — приводит к дополнительному ослаблению ИИ в результате рассеяния его на этих частицах, причём величина рассеяния зависит от соотношения размеров частиц и длины волны ИИ. При малых размерах частиц (воздушная дымка) ИИ рассеивается меньше, чем видимое излучение (что используется в инфракрасной фотографии), а при больших размерах капель (густой туман) ИИ рассеивается так же сильно, как и видимое.

Рисунок 1.7 – Кривая пропускания атмосферы в области 0,6 – 14мкм.

Полосы «окна» прозрачности: 2,0-2,5мкм, 3,2-4,2мкм, 4,5 — 5,2мкм, 8,0-13,5мкм. Полосы поглощения с максимумами при l=0,93; 1,13; 1,4; 1,87; 2,74 мкм принадлежат парам воды; при l=2,7 и 4,26 мкм – углекислому газу и при l=9,5 мкм – озону (рис.2.1).

2) Ослабление оптического канала на аэрозолях в атмосфере.

Атмосфера представляет собой механическую смесь из газов, паров, капель жидкости и твердых частиц. В ней всегда в переменном количестве присутствуют пыль, дым, кристаллики льда. Поэтому атмосфера является аэрозолем, состав которого непрерывно изменяется из-за перемешивания. Говоря об аэрозольном рассеянии в общем, имеют в виду аэрозольное ослабление, обусловленное не только рассеянием, но и поглощением излучения частицами аэрозоля. Все типы атмосферных аэрозолей можно объединить в следующие основные классы: облака, туманы, дымки, морозь и осадки — дождь или снег.

3) Флуктуация оптического излучения на турбулентностях атмосферы.

На распространение лазерного луча сильное влияние оказывает также турбулентность атмосферы, то есть случайные пространственно-временные изменения показателя преломления, вызванные перемещением воздуха, флуктуациями его температуры и плотности. Поэтому световые волны, распространяющиеся в атмосфере, испытывают не только поглощение, но и флуктуации передаваемой мощности. Турбулентность атмосферы приводит к искажениям волнового фронта и, следовательно, к колебаниям и уширению лазерного пучка и перераспределению энергии в его поперечном сечении.

Для успешного применения ЛАЛС и перехвата информации лазерным лучом необходимо учитывать зависимость пропускания оптического излучения от состояния воздушной среды.