Исследование помещения на виброакустическую защищенность (на примере деканата факультета ИСиТ)

     Звуковые волны распространяются во всех направлениях. Такой процесс распространения удобно характеризовать волновым фронтом. Волновой фронт – это поверхность в пространстве, во всех точках которой колебания происходят в одной фазе.

2.   Виды звуковых волн

     Плоские волны. Волновой фронт простейшего вида – плоский. Плоская волна распространяется только в одном направлении и  представляет собой идеализацию, которая  лишь приблизительно реализуется на практике. Звуковую волну в трубе можно считать приблизительно плоской, как и сферическую волну на большом расстоянии от источника.

     Сферические волны. К простым типам волн можно  отнести и волну со сферическим  фронтом, исходящую из точки и  распространяющуюся во всех направлениях. Такую волну можно возбудить с помощью малой пульсирующей сферы. Источник, возбуждающий сферическую волну, называется точечным. Интенсивность такой волны убывает по мере ее распространения, поскольку энергия распределяется по сфере все большего радиуса.

     Принцип Гюйгенса. Он позволяет определять форму волнового фронта на протяжении всего процесса распространения. Из него следует также, что волны, как плоские, так и сферические, сохраняют свою геометрию в процессе распространения при условии, что среда однородна.

     Дифракция звука. Дифракцией называется огибание волнами препятствия. Дифракция анализируется с помощью  принципа Гюйгенса. Степень такого огибания зависит от соотношения  между длиной волны и размером препятствия или отверстия. Если размеры препятствия намного больше длины волны, то звук отражается, а позади препятствия формируется зона акустической тени. Когда размеры препятствия сравнимы с длиной волны или меньше ее, звук дифрагирует в какой-то мере во всех направлениях. Это учитывается в архитектурной акустике. В нем это явление называется диффузией звука.

3. Отражение и прохождение  звука

     Когда звуковая волна, движущаяся в одной  среде, падает на границу раздела  с другой средой, одновременно могут  происходить три процесса. Волна может отражаться от поверхности раздела, она может проходить в другую среду без изменения направления или изменять направление на границе, т.е. преломляться. Если коэффициент отражения по интенсивности, который определяет долю отраженной энергии, равен R, то коэффициент прохождения будет равен T = 1 – R.

     Для звуковой волны отношение избыточного  давления к колебательной объемной скорости называется акустическим сопротивлением. Волновое сопротивление газов гораздо  меньше, чем жидкостей и твердых  тел. Поэтому если волна в воздухе падает на толстый твердый объект или на поверхность глубокой воды, то звук почти полностью отражается.

4. Поглощение  звуковых волн

     Интенсивность звуковых волн в процессе их распространения  всегда уменьшается вследствие того, что определенная часть акустической энергии рассеивается. В силу процессов теплообмена, межмолекулярного взаимодействия и внутреннего трения звуковые волны поглощаются в любой среде. Интенсивность поглощения зависит от частоты звуковой волны и от других факторов, таких, как давление и температура среды.

     Поглощение  волны в среде количественно  характеризуется коэффициентом  поглощения «a». Он показывает, насколько быстро уменьшается избыточное давление в зависимости от расстояния, проходимого распространяющейся волной.

     Поглощение в твердых  телах. Механизм поглощения звука вследствие теплопроводности и вязкости, имеющий  место в газах и жидкостях, сохраняется и в твердых телах. Однако здесь к нему добавляются  новые механизмы поглощения. Они  связаны с дефектами структуры твердых тел. Дело в том, что поликристаллические твердые материалы состоят из мелких кристаллитов; при прохождении звука в них возникают деформации, приводящие к поглощению звуковой энергии. Звук рассеивается и на границах кристаллитов. Кроме того, даже в монокристаллах имеются дефекты типа дислокаций, вносящие свой вклад в поглощение звука. Дислокации – это нарушения согласования атомных плоскостей. Когда звуковая волна вызывает колебания атомов, дислокации смещаются, а затем возвращаются в исходное положение, рассеивая энергию вследствие внутреннего трения. [1]

     Таким образом, мы познакомились с теорией  виброакустики. При измерении прибором SVAN 959 нам будет легче изучить и понять измеряемые характеристики, а так же рассчитать коэффициент звукоизоляции.

     1.2 Классификация акустических каналов утечки информации

     Источником  образования акустического канала утечки информации являются вибрирующие, колеблющиеся тела и механизмы, такие как голосовые связки человека, движущиеся элементы машин, телефонные аппараты, звукоусилительные системы и т.д.

     Классификация акустических каналов утечки информации представлена на рисунке 1.  

     Рис.1 Классификация акустических каналов 

     Распространение звука в пространстве осуществляется звуковыми волнами. Упругими, или  механическими, волнами называются механические возмущения (деформации), распространяющиеся в упругой среде. Тела, которые, воздействуя на среду, вызывают эти возмущения, называются источниками волн. Упругая волна является продольной и связана с объемной деформацией упругой среды, вследствие чего может распространяться в любой среде - твердой, жидкой и газообразной.

       Когда в воздухе распространяется акустическая волна, его частицы образуют упругую волну и приобретают колебательное движение, распространяясь во все стороны, если на их пути нет препятствий. В условиях помещений или иных ограниченных пространств на пути звуковых волн возникает множество препятствий, на которые волны оказывают переменное давление (двери, окна, стены, потолки, полы и т.п.), приводя их в колебательный режим. Это воздействие звуковых волн и является причиной образования акустического канала утечки информации.

     Акустические  каналы утечки информации представлены на рисунке 2. 

     Рис.2. Образование акустических каналов 

     Механические  колебания стен, перекрытий, трубопроводов, возникающие в одном месте от воздействия на них источников звука, передаются по строительным конструкциям на значительные расстояния, почти не затухая, не ослабляясь, и излучаются в воздух как слышимый звук. Опасность такого акустического канала утечки информации по элементам здания состоит в большой и неконтролируемой дальности распространения звуковых волн, преобразованных в упругие продольные волны в стенах и перекрытиях, что позволяет прослушивать разговоры на значительных расстояниях.

       Еще один канал утечки акустической  информации образуют системы  воздушной вентиляции помещений,  различные вытяжные системы и  системы подачи чистого воздуха.  Возможности образования таких  каналов определяются конструктивными  особенностями воздуховодов и акустическими характеристиками их элементов: задвижек, переходов, распределителей и др.

     В зависимости от физической природы  возникновения информационных сигналов, среды распространения акустических колебаний и способов их перехвата, акустические каналы утечки информации также можно разделить на воздушные, вибрационные, электроакустические, оптико-электронные и параметрические.

     • Воздушные каналы. В воздушных технических каналах утечки информации средой распространения акустических сигналов является воздух, а для их перехвата используются миниатюрные высокочувствительные микрофоны и специальные направленные микрофоны. Микрофоны объединяются или соединяются с портативными звукозаписывающими устройствами (диктофонами) или специальными миниатюрными передатчиками. Перехваченная информация может передаваться по радиоканалу, оптическому каналу (в инфракрасном диапазоне длин волн), по сети переменного тока, соединительным линиям вспомогательных технических средств и систем (ВТСС), посторонним проводникам (трубам водоснабжения и канализации, металлоконструкциям и т.п.). Причем, для передачи информации по трубам и металлоконструкциям могут применяться не только электромагнитные, но и механические колебания.

     • Вибрационные каналы. В вибрационных (структурных) каналах утечки информации средой распространения акустических сигналов являются конструкции зданий, сооружений (стены, потолки, полы), трубы водоснабжения, отопления, канализации и другие твёрдые тела. Для перехвата акустических колебаний в этом случае используются контактные микрофоны (стетоскопы).

     • Электроакустические каналы. Электроакустические технические каналы утечки информации возникают за счет электроакустических преобразований акустических сигналов в электрические. Перехват акустических колебаний осуществляется через ВТСС, обладающие “микрофонным эффектом”, а также путем “высокочастотного навязывания”.

     • Оптико-электронный канал. Оптико-электронный (лазерный) канал утечки информации образуется при облучении лазерным лучом вибрирующих в акустическом поле тонких отражающих поверхностей (стекол, окон, картин, зеркал и т.д.). Отраженное лазерное излучение (диффузное или зеркальное) модулируется по амплитуде и фазе (по закону вибрации поверхности) и принимается приемником оптического излучения, при демодуляции которого выделяется речевая информация.

       • Параметрические каналы. В результате воздействия акустического поля меняется давление на все элементы высокочастотных генераторов ТСПИ (технические средства приема, обработки, хранения и передачи информации) и ВТСС. При этом изменяется (незначительно) взаимное расположение элементов схем, проводов в катушках индуктивности, дросселей и т.п., что может привести к изменениям параметров высокочастотного сигнала, например, к модуляции его информационным сигналом. Поэтому этот канал утечки информации называется параметрическим. Это обусловлено тем, что незначительное изменение взаимного расположения проводов в катушках индуктивности (межвиткового расстояния) приводит к изменению их индуктивности, а, следовательно, к изменению частоты излучения генератора, т.е. к частотной модуляции сигнала. Точно так же воздействие акустического поля на конденсаторы приводит к изменению расстояния между пластинами и, следовательно, к изменению его емкости, что, в свою очередь, также приводит к частотной модуляции высокочастотного сигнала генерации. Наиболее часто наблюдается паразитная модуляция информационным сигналом излучений гетеродинов радиоприемных и телевизионных устройств, находящихся в выделенных помещениях и имеющих конденсаторы переменной емкости с воздушным диэлектриком в колебательных контурах гетеродинов. Промодулированные информационным сигналом высокочастотные колебания излучаются в окружающее пространство и могут быть перехвачены и детектированы средствами радиоразведки. [1]

     Таким образом, изучив основные понятия теории виброакустики, мы можем перейти к изучению методики расчета оценки защищенности выделенного помещения. Обладая уже полученными знаниями, нам будет легче ориентироваться в изучаемой предметной области. Перед тем как перейти к методикам, определимся для начала с понятием «выделенное помещение» и его защитой.

     репликация  синхронизация база данные

2. Защита  информации в выделенных помещениях

     Сегодня особенно актуальна проблема защиты конфиденциальной информации в так называемых выделенных помещениях фирмы.

     При этом под выделенным помещением (ВП) понимается служебное помещение, в  котором ведутся разговоры (переговоры) конфиденциального или секретного характера. Здесь речь идет о служебных  помещениях, в которых отсутствуют какие-либо технические средства обработки (передачи) конфиденциальной информации. К таким помещениям относятся, прежде всего, комнаты для переговоров на фирмах, где ведутся деловые переговоры, содержащие конфиденциальную информацию.

       Следует отметить, что переговорные комнаты используются все чаще и на сегодня они являются практически неотъемлемым атрибутом фирмы. Поэтому будет небезынтересно рассмотреть вопросы обеспечения безопасности информации в выделенных помещениях, имея в виду, прежде всего, комнаты для ведения переговоров.

     Во-первых, необходимо понять основную цель и  задачи защиты, ибо правильное уяснение цели и задач защиты определит  в дальнейшем состав комплекса проводимых мероприятий, их стоимость и эффективность  защиты в целом.

     Основная цель обеспечения безопасности конфиденциальной информации в переговорных комнатах - исключить доступ к ее содержанию при проведении переговоров (разговоров). Первостепенные задачи обеспечения безопасности информации представлены на рисунке 3. 

     Рис 3. Задачи обеспечения безопасности информации 

     Уяснив  основную цель и задачу защиты информации, можно перейти к разработке модели угроз для конфиденциальной информации, имеющих место при ведении  переговоров (разговоров). Модели угроз  целесообразно разрабатывать, сообразуясь с задачами защиты. [3]

     2.1 Модель угроз для информации через акустический канал утечки