Способ защиты речевой информации от лазерного перехвата через окно Российский патент 2023 года по МПК H04K3/00 

Область техники

Изобретение относится к области защиты информации от утечки по техническим каналам, в частности, к способам защиты речевых сигналов, циркулирующих в помещении, от лазерного перехвата снаружи через окно.

Современный уровень техники

Оптико-электронный (лазерный) канал утечки акустической информации образуется при облучении зондирующим лазерным лучом вибрирующих под действием акустического речевого сигнала отражающих поверхностей помещений (оконных стекол, рам, зеркал, предметов и т.д.). Отраженное лазерное излучение модулируется речевым сигналом, циркулирующим в помещении, по амплитуде и фазе, его принимают приемником оптического (лазерного) излучения, при демодуляции которого выделяют речевую информацию.

Следует отметить, что существуют зеркальное и диффузное отражение от перечисленных вибрирующих поверхностей, называемых мишенями. При зеркальном отражении зондирующий и отраженный лучи лежат в одной плоскости, и угол падения равен углу отражения. Мы будем отсчитывать эти углы от нормали к плоскости мишени в точке падения. Соответственно при косом падении луча приемник зеркального отражения должен находиться на расстоянии от лазера. При использовании диффузного отражения приемник совмещен с лазером [1].

Известно средство защиты от лазерных микрофонов "Виброэкран «ЛИСТ-1»" [2], представляющее непрозрачный лист пластика, устанавливаемый на оконную раму и перекрывающий оконный проем. К этому листу прикреплен виброизлучатель возбуждающий вибрацию пластика. Поверхность пластика совершает изгибные колебания, из-за чего отраженный луч непрерывно меняет направление зеркального отражения, а диффузное отражение модулируется маскирующей помехой по фазе и амплитуде. Недостаток этого средства заключается в том, что вибрирующий лист пластика, подобно диффузору громкоговорителя, порождает акустический шум, называемый паразитным или парашумом. Причем уровень парашума может быть весьма заметным, если учесть размеры листа, который должен перекрывать оконный проем. Согласно эффекту Ломбарда [3] повышение окружающего шума приводит к непроизвольному повышению голосового усилия говорящего, т.е. люди в шумном помещении начинают говорить громче. И это повышает риск утечки речевой информации. Кроме того, чтобы обеспечить доступ в помещение дневного света, виброэкран приходится устанавливать перед конфиденциальными переговорами, а по их окончании – снимать для хранения.

Известно также техническое средство защиты речевой информации от утечки по оптико-электронному (лазерному) каналу "Соната-АВ4Л", предназначенное для возбуждения вибрационного шумового сигнала в ламелях оконных жалюзи [4]. Принцип действия тот же, что и в виброэкране, но виброизлучатели крепят на металлические ламели – длинные полосы толщиной 0,25 мм, соединённые направляющими нитями. Такие жалюзи легко раздвигаются по окончании конфиденциальных переговоров, благодаря чему в помещение проникает уличный свет, и обеспечивается обзор из окна. Однако, в развернутом состоянии между ламелями остаются промежутки, через которые может проникнуть зондирующий луч. Кроме того, виброизлучатель должен быть установлен на каждой ламели, и подключен к генератору помех. Производитель допускает возбуждение от одного генератора 36 ламелей, каждая шириной 89 мм и длиной до 2000 м. При этом используется 36 виброизлучателей. Такая конструкция создает парашум заметного уровня, что повышает риск утечки речевой информации из-за эффекта Ломбарда. Кроме того, надежность защиты понижена из-за деформация проводников, соединяющих генератор с виброизлучателями, при частом сдвигании и раздвигании жалюзи.

Наиболее близким к заявляемому, является способ защиты речевой информации от лазерного перехвата [5], включающий перекрытие оконного стекла светопропускающе-рассеивающей шторой, расположенной внутри помещения. При этом возбуждение шторы и оконного стекла маскирующей вибрацией осуществляется посредством виброизлучателей, установленных на стекле и/или раме (оконной нише, стене). Передача вибрации от виброизлучателей к полотну шторы обеспечивается прижатием полотна к виброизлучателям непосредственно, либо через виброрейку (в прототипе - штанга), или к самому стеклу. При этом полотно выполнено из материала с двухсторонним рельефным нерегулярным рисунком (что дополнительно модулирует отраженный луч).

Способ-прототип предназначен для защиты речевой информации как с окна, так и с мишеней через окно. Причем, один виброизлучатель возбуждает и окно, и штору, что повышает риск утечки речевой информации из-за эффекта Ломбарда.

Во-первых, штора, перекрывающая оконный проем, препятствует проникновению акустического речевого сигнала к стеклу: он частично отражается от шторы внутрь помещения, частично поглощается шторой. Поэтому речевой сигнал воздействует на стекло с меньшей мощностью, чем на штору. Во-вторых, штора много легче стекла и поэтому более восприимчива к акустическому речевому сигналу, отчего ее сигнальная вибрация намного превышает сигнальную вибрацию стекла. Известно, что для предотвращения утечки информации, требуется, чтобы уровень маскирующей вибрации превышал уровень сигнальной в заданное количество раз, например в 10 (т.е. на 20 дБ). Следовательно уровни маскирующей вибрации стекла и шторы требуются разные, в частности для стекла меньше, чем для шторы. Но при возбуждении шторы и окна одними и теми же виброизлучателями, установленными на окне, путем прижатия шторы к стеклу или к виброизлучателям, как это сделано в прототипе, невозможно обеспечить минимально необходимое возбуждение одновременно стекла и шторы. Для стекла оно будет избыточным. Избыточная вибрация порождает акустический парашум, что повышает риск утечки из-за эффекта Ломбарда.

Другим недостатком прототипа является сложность в установке и эксплуатации шторы. Сложно обеспечить прижим шторы к большому количеству точек возбуждения при ежедневном развертывании шторы.

Этот недостаток частично устраняет использование виброрейки (в прототипе - штанга), касающейся опущенной шторы. Однако виброизлучатели, к которым прикреплена виброрейка, фиксированно установлены на стекле и/или раме или на оконной нише, или стене, что не позволяет увеличивать амплитуду вибрации из-за опасности повреждения указанных конструкций и чрезмерного повышения парашума.

Примечание – термин "виброизлучатель" не является общепринятым. Далее по тексту он будет заменен на "Вибровозбудитель" – согласно ГОСТ 24346-80, - "устройство, предназначенное для возбуждения вибрации и используемое самостоятельно или в составе другого устройства".

Задачи изобретения

- уменьшить риск утечки речевой информации путем снижения паразитного акустического шума

- упростить реализацию способа защиты речевой информации помещения от лазерного перехвата через окно, повысить его эффективность и надежность.

Общие признаки прототипа с предлагаемым решением – перекрытие окна рулонной шторой из светопропускающе-рассеивающего материала, модуляция отраженного от шторы излучения, создаваемая возбуждением в полотне шторы маскирующей вибрации посредством вибровозбудителей.

Для решения поставленных задач из назначения способа исключена защита от лазерного перехвата с оконной рамы, стекла, откосов, так как такая защита успешно решается другими способами.

Назначение заявляемого способа – это защита от лазерного перехвата через оконное стекло с предметов интерьера.

Поставленные задачи решены тем, что в известный способ защиты речевой информации от лазерного перехвата через окно, включающий перекрытие оконного стекла светопропускающе-рассеивающей шторой, расположенной внутри помещения, возбуждение шторы маскирующей вибрацией посредством вибровозбудителей, соединенных с виброрейкой, касающейся опущенной шторы, а в нерабочем положении штору наматывают на вал, внесены существенные изменения, а именно:

- виброрейку упруго прикрепляют к кронштейнам, посредством которых вал шторы устанавливают на оконную раму/оконную нишу или стену.

Сущность заявляемого способа поясняет схемы на фиг.1 и фиг. 2, на которых обозначены:

На фигурах приняты следующие обозначения элементов: 1 - штора, 2 - стекло, 3 - рама, 4 - вибровозбудитель, 5 - пружины, 6 - кронштейны, 7 -полотно, 8 - вал, 9 - стена, 10 – виброрейка, 11 – дополнительный кронштейн.

Способ действует следующим образом. закрепляют кронштейны, например, на раме. Выпускают штору так, чтобы она полностью перекрывала оконный проем и при этом касалась виброрейки. На виброрейке жестко закрепляют вибровозбудитель, например, электромагнитного типа, подключают его к генератору электрического шума. Включают генератор. Вибровозбудитель совершает хаотические колебания и возбуждает колебания виброрейки, которая, в свою очередь, возбуждает изгибные колебания шторного полотна. Волны вибрации распространяются по полотну, отражаются от краев, отраженные волны складываются. В результате интерференции каждая точка полотна совершает хаотические колебания вокруг исходного положения. Зондирующий лазерный луч падает на вибрирующее полотно, отражается от него, и часть отраженного излучения попадает в объектив приемника. Оптическая длина хода луча от лазера до приемника меняется от перемещения полотна в направлении лазера и в направлении приемника. Таким образом принятый луч оказывается модулированным по фазе. Кроме того, изгиб полотна в точке падения зондирующего луча приводит к изменению интенсивности отраженного луча, попадающего в приемник, то есть к амплитудной модуляции. Так, при изгибе полотна всего лишь на одну десятую углового градуса зеркально отраженный луч на расстоянии 100 м отклоняется на 0,17 м. Поймать такой луч, описывающий хаотические траектории, в объектив приемника невозможно. В результате демодулированный перехваченный сигнал представляет собой широкополосную шумовую помеху, многократно превосходящую сигнал, вызванный речью.

Как и в способе-прототипе, в заявляемом способе штора пропускает рассеянный свет и в нерабочем положении наматывается на вал, что делает пребывание в защищаемом помещении комфортным.

Пружины играют роль виброизолятора. Вибрация виброрейки передается на опорную конструкцию (раму, стену, откосы или потолок) с существенным ослаблением. Это позволяет увеличивать амплитуду вибрации виброрейки и полотна, не опасаясь разрушения опорной конструкции и парашума.

Реализация способа не требует специальных технологий. Могут использоваться покупные готовые шторы. К ним на пружинах прикрепляют виброрейку из трубы или уголка, к которой жестко крепят вибровозбудитель. Важно, чтобы виброрейка не прогибалась от прижима полотна и под весом вибровозбудителя. Для штор большой ширины устанавливают дополнительные пружины, работающие на сжатие и опирающиеся на дополнительные кронштейны. На фиг.2 показан пример такого решения (вибровозбудитель не показан). Дополнительный кронштейн 11 прикрепляют к опорной конструкции. На второй конец дугообразного кронштейна опираются пружины 5, поддерживающие виброрейку 10.

Заявляемый способ применяется в ЗАО "Защита электронных технологий" при производстве виброштор ВШ-5.

Источники информации

1) Лысов А.В. Оптические системы зондирования акустически возбужденных поверхностей (лазерные системы акустической разведки). Санкт-Петербург, 2020, 509 с.

2) Виброэкран «ЛИСТ-1» Электронный ресурс http://www.lgs404.ru/Vibrolist.html.

3) ГОСТ Р ИСО 9921-2013 Эргономика. Оценка речевой связи.

4) Техническое средство защиты речевой информации от утечки по оптико-электронному (лазерному) каналу "Соната-АВ4Л". Электронный ресурс http://www.npoanna.ru/Content.aspx?name=models.sonata-av4l

5) Патент РФ №2682004 H04K 3/00.

Использование: для защиты речевой информации от лазерного перехвата через окно. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют перекрытие оконного стекла светопропускающе-рассеивающей шторой, расположенной внутри помещения, возбуждение шторы и оконного стекла маскирующей вибрацией посредством вибровозбудителей, соединенных с виброрейкой, касающейся опущенной шторы, причем в нерабочем положении штору наматывают на вал, при этом виброрейку упруго прикрепляют к кронштейнам, посредством которых вал шторы навешивают на оконную раму, или оконную нишу, или стену. Технический результат: снижение паразитного акустического шума и повышение надежности защиты. 2 ил.

Способ защиты речевой информации от лазерного перехвата через окно, включающий перекрытие оконного стекла светопропускающе-рассеивающей шторой, расположенной внутри помещения, возбуждение шторы и оконного стекла маскирующей вибрацией посредством вибровозбудителей, соединенных с виброрейкой, касающейся опущенной шторы, причем в нерабочем положении штору наматывают на вал, отличающийся тем, что виброрейку упруго прикрепляют к кронштейнам, посредством которых вал шторы навешивают на оконную раму, или оконную нишу, или стену.