Компьютерное моделирование защищенности помещения от утечки информации по виброакустическому каналу

Введение. Качество применения активных средств защиты информации от утечки по виброакустическому каналу традиционно оценивается по измеряемому значению соотношения уровня сигнал/шум. В этом случае для проверки защищенности выполняются измерения в нескольких контрольных точках, при этом размер выборки сравнительно мал, а процесс измерений является трудоемким. В настоящей работе учтены ранее полученные результаты исследований и моделирования распространения акустических волн в защищаемом помещении. Предлагается вместе с измеряемыми значениями соотношения сигнал/шум на поверхностях ограждающих конструкций рассчитывать речевую разборчивость в каждой точке внешней ограждающей поверхности. Заключение о защищенности помещения от утечки информации по виброакустическому каналу делается в результате сравнения полученных значений со шкалой оценки качества перехваченного речевого сообщения.

Метод. Предложенный метод оценки защищенности помещения основан на компьютерном моделировании распространения звука. Рассмотрено взаимодействие акустических колебаний воздуха со стеной как одного из базовых ограждающих элементов помещения. Представленный подход применим и для анализа других элементов конструкции помещения. Конечно-элементная модель стены реализована в программе ANSYS. Модель предусматривает закрепление виброакустического излучателя на поверхности стены с одной стороны, а источника звука на некотором расстоянии от ее поверхности. В каждой точке с противоположной стороны поверхности стены вычисляется соотношение сигнал/шум. Уровню сигнала соответствуют значения колебаний поверхности стены под действием источника звука, а уровню шума — под действием виброизлучателя, прикрепленного к стене с внутренней стороны. Основные результаты. На основе экспериментального моделирования дана оценка полученных значений разборчивости речи на всей поверхности стены путем их сопоставления с принятой в практике защиты шкалой оценки качества перехваченного речевого сообщения.

Обсуждение. Разработанный метод позволяет определять наименее защищенные места исследуемого помещения путем составления карт распределения разборчивости речи на поверхностях стен и других ограждающих конструкций. Исследование может найти применение при создании системы защиты информации от утечки по виброакустическому каналу. Проверка защищенности ограждающих конструкций с применением предложенного метода компьютерного моделирования позволяет выбрать рациональное расположение средств защиты, их количество, а также уточнить защищенность помещений, оцениваемую с использованием традиционных методов.

1. Wegener K., Bleicher F., Heisel U., Hoffmeisterd H.-W., Möhring H.-C. Noise and vibrations in machine tools // CIRP Annals. 2021. V. 70. N 2. P. 611–633. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2021.05.010

2. Насибуллаева Э.Ш. Моделирование акустического рассеяния от множества звукопроницаемых сфер в трехмерном пространстве // Вычислительные технологии. 2022. Т. 27. № 2. С. 19–36. https://doi.org/10.25743/ICT.2022.27.2.003

3. Yamamoto K., Masatoshi T., Nakagawa S. Privacy protection for speech signals // Procedia Social and Behavioral Sciences. 2010. V. 2. N 1. P. 153–160. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2010.01.029

4. Хорев А.А. Защита информации от утечки по техническим каналам. Часть 1. Технические каналы утечки информации. М.: Гостехкомиссия России, 1998. 320 с.

5. Бурлаков М.Е., Осипов М.Н. Акустические и виброакустические каналы утечки информации. Теоретические основы и базовый практикум. Самара: Издательство Самарского университета, 2021. 96 с.

6. Howard C.Q., Cazzolato B.S. Acoustic Analyses Using MATLAB and ANSYS. CRC Press, 2014. 708 p.

7. Мурашов М.В. Численное моделирование в ANSYS поля давлений при мероприятиях по обеспечению защиты информации от утечки по акустоэлектрическому каналу // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2009. № 10. С. 2.

8. Мурашов М.В., Голубцова Е.С., Капитонова Л.И., Федорова В.А., Савина Т.Т. Исследование защищенности помещения от утечки информации по виброакустическому каналу с помощью программы ANSYS // Защита информации. Инсайд. 2022. № 3 (105). С. 5–9.

9. Horev A., Margarian T. Experimental studies of voice messages intelligibility // Proc. of the Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). 2019. P. 1538– 1543. https://doi.org/10.1109/EIConRus.2019.8657302

10. Щевьев Ю.П. Основы физической акустики. СПб.: Лань, 2021. 364 с.

11. Герасименко В.Г., Лаврухин Ю.Н., Тупота В.И. Методы защиты акустической речевой информации от утечки по техническим каналам. М.: РЦИБ «Факел», 2008. 258 с.

12. Lukmanova O., Horev A.A., Vorobeyko E., Volkova E.A. Research of the analog and digital noise generators characteristics for protection device // Proc. of the IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, (EIConRus), 2020. P. 2093– 2096. https://doi.org/10.1109/EIConRus49466.2020.9039193

13. Murashov M.V., Panin S.D. Numerical modelling of contact heat transfer problem with work hardened rough surfaces // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015. V. 90. P. 72–80. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.06.024

14. Мурашов М.В. Выбор параметров вычислительных алгоритмов при решении задачи контактного деформирования шероховатых тел в ANSYS // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Естественные науки. 2016. № 1 (64). C. 111–121. https://doi.org/10.18698/1812-3368-2016-1-111-121

15. Коробейников А.Г., Калинкина М.Е., Ткалич В.Л., Пирожникова О.И., Гришенцев А.Ю. Моделирование состояния поверхности мембраны при точечном воздействии // Научнотехнический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 1. № 1. С. 155–161. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2020-20-1-155-161