О. Є. Архипов, В. М. Луценко, В. О. Худяков

О. Є. Архипов, В. М. Луценко, В. О. Худяков

ЗАХИСТ ІНФОРМАЦІЇ

В ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖАХ

ТА СИСТЕМАХ ЗВ'ЯЗКУ

 

Затверджено Методичною радою НТУУ «КПІ»

як навчально-методичний посібник

для студентів технічних спеціальностей

вищих навчальних закладів

 

Київ

«Політехніка»

УДК 621.39:681.3 (07)

А87

Гриф надано Методичною радою НТУУ «КПІ»

(Протокол № 4 від 19.12.2002 р.)

 

 

Рецензенти: П. І. Бідюк, д-р техн. наук, проф.

В. К. Задірака, д-р фіз.-мат. наук, проф.

 

 

Архипов О. Є., Луценко В. М., Худяков В. О.

А87 Захист інформації в телекомунікаційних мережах та системах зв'язку: Навч.-метод. посіб. ─ К.:ІВЦ "Видавництво «Політехніка»",2003. ─ 40с.

Розглянуто питання технічного захисту інформації на об'єктах Інформаційної діяльності, пов'язаних з експлуатацією технічних засобів, сигнали яких мають переважно електричну або електромагнітну природу. Приділено увагу практичним аспектам захисту інформації від витоку технічними каналами.

Для студентів технічних спеціальностей вищих навчальних закладів освіти, а також для студентів спеціальностей, що входять до навчального напряму 1601 «Інформаційна безпека» та слухачів системи перепідготовки та підвищення кваліфікації в галузі технічного захисту інформації.

 

УДК 62139:681.3 (07)

 

© О. Є. Архипов, В. М. Луценко, В. О. Худяков, 2003

ЗМІСТ

 

 

ВСТУП............................................................................................................................................. 5

1. ОБ'ЄКТИ ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ
ТА ТЕХНІЧНІ КАНАЛИ її ВИТОКУ................................................................................. 6

2. МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ
ВІД ВИТОКУ ТЕХНІЧНИМИ КАНАЛАМИ.................................................................... 10

3. Методологія створення систем захисту інформації в інформаційних системах різного призначення.......................................................................... 12

4. МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ,
ОБРОБЛЮВАНОЇ ТЗПІ, ВІД ВИТОКУ ТЕХНІЧНИМИ КАНАЛАМИ..................... 31

4.1 Екранування технічних засобів........................................................................................ 31

4.2 Заземлення технічних засобів........................................................................................... 34

4.3 Фільтрування інформаційних сигналів............................................................................ 37

4.4 Просторове та лінійне затуплення.................................................................................... 39

5. МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ЗАХИСТУ МОВНОЇ ІНФОРМАЦІЇ......................................... 41

5.1. Звукове ізолювання приміщень....................................................................................... 41

5.2. Віброакустичне маскування............................................................................................. 44

5.3. Обґрунтування критеріїв ефективності захисту мовної інформації від витоку по технічним каналам.................................................................................................................................................... 45

6. МЕТОДИ І ЗАСОБИ ВИЯВЛЕННЯ ТА ЗНЕШКОДЖЕННЯ ДИКТОФОНІВ
І АКУСТИЧНИХ РАДІОЗАКЛАДНИХ ПРИСТРОЇВ................................................... 56

7. МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ЗАХИСТУ ТЕЛЕФОННИХ ЛІНІЙ.......................................... 61

8. ЗАКРИТТЯ МОВНИХ СИГНАЛІВ У ТЕЛЕФОННИХ КАНАЛАХ............................ 63

8.1. Основні методи закриття мовних сигналів у телефонних лініях.................................. 63

8.2. Пристрої для захисту мовної інформації.......................................................................... 65

8.3. Тенденції розвитку систем закриття мовних сигналів................................................... 66

9. деякі ПОЛОЖЕННЯ ВІДНОСНО ЗАХИСТУ
КОМП’ЮТЕРНОЇ ІНФОРМАЦІЇ........................................................................................ 67

9.1. Огляд характерних каналів витоку (КВ) інформації в ТЗПІ......................................... 68

9.2. Організація безпеки в автоматизованих системах (АС) та засобах обчислювальної техніки (ЗОТ). Технічний захист інформації в АС i ЗОТ................................................................................ 69

9.3. Особливості витоку інформації в ЗОТ та їх захисту....................................................... 71

10. ТЕСТОВІ РЕЖИМИ РОБОТИ КОМП’ЮТЕРІВ............................................................. 75

11. КОМП’ЮТЕРИ В ЗАХИЩЕНОМУ ВИКОНАННІ................................... 78

ДОДАТКИ....................................................................................................................................... 80

Додаток 1. Захист інформації на об'єктах інформаційної діяльності. Створення комплексу технічного захисту інформації..................................................................................................................... 80

Додаток 2. Захист інформації на об'єктах інформаційної діяльності. Створення комплексу технічного захисту інформації. Порядок розроблення та впровадження заходів із захисту інформації 85

Додаток 3. Захист інформації на об'єктах інформаційної діяльності. Створення комплексу технічного захисту інформації..................................................................................................................... 93

Додаток 4. Захист інформації на об'єктах інформаційної діяльності. Випробування комплексу технічного захисту інформації..................................................................................................................... 99

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ТА РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ........................... 104

ВСТУП

Однією з обов'язкових умов інформаційного суверенітету держави є проведення заходів, спрямованих на захист інформації [8]. Актуальність цього завдання обумовлена постійно зростаючим впливом інформаційної компоненти як на подальший науково-технічний та соціально-економічний розвиток суспільства, так і на всі сфери життєдіяльності окремих особистостей. Інформація стає одним з головних чинників прогресу людської цивілізації і одночасно ─ суттєвим фактором загрози цьому розвитку, бо зростає небезпека можливості використання Інформації з відверто антигуманними, злочинними намірами. Останнє загострює проблему несанкціонованого доступу до інформації. Виникає парадокс: глобальна інформатизація суспільства забезпечує нас новими прогресивними інформаційними технологіями, робить наше існування комфортнішим, цікавішим та інтенсивнішим, наповнюючи його засобами автоматизації, телекомунікації, зручною оргтехнікою, і водночас приводить до створення технічних засобів інформаційного впливу на особистість, до розробки найрізноманітніших засобів і методів технічної розвідки та інформаційного шпигунства.

Метою несанкціонованого доступу до інформації є здебільшого політичний чи комерційний інтереси. Бізнесмену потрібна інформація про конкурентів та інформація самих конкурентів про нього. Підсумовано, що втрата банком 20-25% конфіденційної інформації призводить до його банкрутства [6]. Знання конфіденційної інформації допомагає швидше й ефективніше вирішувати політичні, фінансові, бізнесові проблеми.

Установлено, що 47 % закритих відомостей здобувають за допомогою технічних засобів через технічні канали витоку інформації [12]. Тому актуальною є проблема технічного захисту інформації (ТЗІ) ─ діяльності, спрямованої на забезпечення захисту інформації інженерно-технічними засобами. Висвітленню деяких аспектів цієї проблеми присвячено цей посібник. Головну увагу приділено питанням захисту мовної інформації, що циркулює на об'єктах інформаційної діяльності, зокрема на об'єктах, обладнаних технічними засобами перетворення інформації, носіями якої є електричні та електромагнітні поля і сигнали.

Рис. 1. Варіанти утворення небезпечних сигналів

Приклад реалізації перетворювачів ─ звукопідсилювальна система. Тут мікрофон (вхідний перетворювач) перетворює звук (впливову фізичну величину) в електричний сигнал, який підсилюється підсилювачем низьких частот, а за цим надходить на гучномовець (вихідний перетворювач).

У системах зв'язку, керування та обробки інформації є багато первинних перетворювачів, які різняться фізичною природою:

- фотоелектричні;

- термоелектричні;

- п'єзоелектричні;

- акустоелектричні.

З огляду на фізичну природу виникнення інформаційних сигналів, а також середовище їх поширення та засоби перехоплення ТКВІ можна розділити на:

- електромагнітні, електричні та параметричні ─ для телекомунікаційної

- інформації;

- повітряні (прямі акустичні), вібраційні (віброакустичні), акустоелектрич ні, оптико-електронні та параметричні ─ для мовної інформації.

Через електромагнітні ТКВІ перехоплюють:

- побічні електромагнітні випромінювання (ПЕМВ) елементів ТЗПІ;

- ПЕМВ на частотах роботи ВЧ генераторів у ТЗПІ і ДТЗС;

- ПЕМВ на частотах самозбурення НЧ підсилювачів ТЗГО.

Побічні електромагнітні випромінювання ТЗПІ перехоплюють засобами радіо- та радіотехнічної розвідки, розміщених за межами КЗ.

Електричні ТКВІ слугують для знімання:

- наведених сигналів ПЕМВ ТЗПІ зі з'єднувальних ліній ДТЗС і сторонніх провідників;

- інформаційних сигналів з ліній електроживлення ТЗПІ;

- інформаційних сигналів з мереж заземлення ТЗПІ і ДТЗС;

- інформації шляхом розміщення в ТЗПІ електронних пристроїв перехоплення інформації.

Останні іноді називають закладними пристроями або апаратними закладками. Вони являють собою мініпередавачі, сигнали від яких модулюються інформаційними сигналами.

Параметричні ТКВІ створюють ВЧ опроміненням ТЗПІ. Для перехоплення інформації по цих каналах потрібні ВЧ генератори з антенами, що мають вузьку діаграму спрямованості, а також спеціальні радіоприймальні пристрої.

У повітряних (прямих акустичних) ТКВІ середовищем поширення є повітря. Для перехоплення акустичних сигналів використовують мікрофони. Сигнали з мікрофонів або записуються на пристрої звукозапису, або транслюються передавачами на пункти приймання.

Для перехоплення акустичної (мовної) інформації використовують:

- портативні диктофони та дротові мікрофони для прихованого звукозапису;

- спрямовані мікрофони;

- акустичні радіозакладки для передання інформації по радіоканалу;

- акустичні мережні закладки для передання сигналів по лініях силових мереж електроживлення;

- акустичні ІЧ закладки для передання інформації по оптичному каналу в ІЧ діапазоні;

- акустичні телефонні закладки для передання інформації по телефонних лініях зв'язку на підвищених частотах;

- акустичні телефонні закладки типу «електронне вухо» для передання інформації по телефонній лінії «телефону─спостерігачу» на низькій частоті.

У вібраційних (віброакустичних) ТКВІ середовищем поширення акустичних сигналів є конструкційні елементи споруд і будівель (стіни, перекриття, підлога), труби водопостачання, каналізації та інші тверді тіла.

Для перехоплення акустичних коливань через вібраційні ТКВІ використовують ТЗР із контактними мікрофонами:

- електронні стетоскопи;

- радіостетоскопи (для передання інформації по радіоканалу).

Акустичні ТКВІ виникають за рахунок перетворення акустичних сигналів у електричні (акустоелектричні перетворення) і дозволяють перехоплювати акустичні коливання через ДТЗС із мікрофонним ефектом, а також ВЧ нав'язуванням.

Наприклад, приєднуючи такі ДТЗС до ліній зв'язку телефонних апаратів з електромеханічним дзвінком виклику, можна підслуховувати розмови у приміщеннях, де розміщені такі апарати.

Створити ТКВІ методом ВЧ нав'язування можна шляхом несанкціонованого контактного введення ВЧ струму від генератора, підключеного до лінії (кола), яка має функціональний зв'язок з нелінійним чи параметричним елементом ДТЗС, на яких здійснюється модуляція ВЧ сигналу інформаційним. Останній в елементах ДТЗС з'являється внаслідок акустоелектричного перетворення акустичних сигналів у електричні. У зв'язку з тим, що нелінійні або параметричні елементи ДТЗС для ВЧ сигналу, як правило, являють собою неузгоджене навантаження, промодульований ВЧ сигнал буде випромінюватися або відбиватися від нього і поширюватись у зворотному напрямку по лінії. Для приймання випромінених або відбитих ВЧ сигналів використовують спеціальні високочутливі приймачі.

Оптико-електричний (лазерний) ТКВІ утворюється під час опромінення лазерним променем вібруючих в акустичному полі тонких відбиваючих поверхонь (скляних вікон, картин, дзеркал і т. п.). Для перехоплення мовної інформації по такому каналу використовують складні лазерні акустичні локаційні системи (ЛАЛС). Іноді їх називають лазерними мікрофонами.

Параметричні ТКВІ утворюються під час ВЧ опромінення приміщення, де вмонтовані напівактивні закладні пристрої або технічні засоби з елементами, деякі параметри яких змінюються за законом зміни акустичного (мовного) сигналу. Для перехоплення інформації по такому каналу погрібні спеціальний передавач із направленим променем і приймач.

Вступ

Питання захисту інформації в інформаційних системах різного призначення в наш час набувають насущний характер. Це пов’язано зі збільшенням кількості і складності технічних засобів зберігання, обробки і передачі інформації (ТЗПІ), що забезпечують процес підготовки та доведення керівних рішень до підлеглих підрозділів.

Сучасні ТЗПІ характеризуються наступними основними особливостями:

- наявністю імпортних радіо компонент в своєму складі;

- об’єднанням окремих ТЗПІ в мережу і комплекси, приназначені для підготовки, обслуговування та демонстрації клерувальних і довідкових матеріалів, що реалізують задану інформаційну технологію;

- наявністю совместного пробега ліній зв’язку та електроживлення ТЗПІ з іншими лініями допоміжних технічних засобів;

- появою нових видів ТЗПІ, таких як екрани колективного користування, відео проектори, системи двомоніторного відображення інформації, об’єднанні функціонально и електрично в тринувальні комплекси;

- складністю колнктивного використання ТЗПІ користувачами, що мають різні форми допуску до інформації, що складає державну таємницю.

Ці особливості вимагають чіткого методологічного підходу до організації і проведення заходів по захисту інформації. Справа в тому, що на поточний момент (виходячи із аналізу чинних нормативних документів з ТЗІ – НД ТЗІ) в ТЗІ фактично співіснує два напрямки захисту інформації, кожен з яких має свою вихідну постановку задачі, “свою” сферу діяльності, свої підходи до створення систем захисту й, відповідно, свої методи та механізми захисту. Мова йде про захист інформації на ОІД та захист інформації в ІТС. За кожним з цих напрямків можна вказати підбірку специфічних НД ТЗІ, орієнтованих на достатньо автономне застосування. Зокрема, для захисту інформації на ОІД маємо в плані загальних задач:

- НД ТЗІ 1.1-005-005. Захист........;

- НД ТЗІ 2.1-002-007..........;

- НД ТЗІ 3.1-001-007..........;

- НД ТЗІ 3.3-001-007..........,

А також цілу низку документів, пов’язаних з більш деталізованим розглядом питань, що стосуються витоку інформації технічними каналами.

Що стосується загальних положень захисту інформації в ІТС, слід в першу чергу навести наступні нормативні документи:

- НД ТЗІ 1.1-002-99.....;

- НД ТЗІ 1.1.-003-99....;

- НД ТЗІ 1.4-001-2000....;

- НД ТЗІ 2.5-004-99....;

- НД ТЗІ 2.5-005-99....;

- НД ТЗІ 3.6-001-2000....;

- НД ТЗІ 2.5-008-2002....;

- НД ТЗІ 3.7-003-05.....

Звісно, що задачі, які співвідносяться з наведеними вище напрямами, а відтак і відповідні нормативні документи не є абсолютно відокремленими, незалежними одне від одного. Навпаки, захист інформації на ОІД часто є однією із найактуальніших складових побудови комплексної системи захисту інформації в ІТС (про це, зокрема, засвідчує НД ТЗІ 3.7-001-99. Методологічні вказівки.....). однак на практиці відсутній загальний підхід, що дає змогу поєднувати та ефективно використовувати методи та механізми захисту, розроблені для застосування в ОІД чи ІТС. Ситуація додатково ускладнюється ще й тим, що окрім наведених вище двох підбірок НД ТЗІ при практичній побудові систем захисту використовується більш широка та різнопланова сукупність нормативних документів, зокрема нормативи колишнього СРСР (вимагаючи документи Державної техномісії) нормативні документи із близьких за специфікою галузей (ТЗІ на програмно-керованих АТС, радянські ГОСТи з інформаційних технологій), інструкції, правила та положення з криптографічного захисту інформації.

Таким чином, очевидним є існування нагальної потреби в створенні єдиного методичного підходу до розробки та реалізації систем захисту в інформаційних системах різного призначення. Наведені нижче матеріали можна вважати спробою побудови такої узагальненої методики.

МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ

Віброакустичне маскування

Метод віброакустичного маскування належить до активних методів захисту і слугує для захисту інформації від витоку по прямих акустичних каналах. Із його допомогою знижують відношення С/3.

Для формування акустичних завад методом віброакустичного маскування використовують спеціальні генератори, кінцевими пристроями яких є гучномовці або вібраційні випромінювачі. На практиці найчастіше використовують генератори шуму. Тому таке маскування називають ще акустичним зашумленням. Для формування шумових сигналів використовують вакуумні, газорозрядні, напівдротикові та інші елементи, а також цифрові пристрої.

На цей час створено багато різних систем віброакустичного маскування, таких як Заслон, Кабінет, Барон, Фон-В, VNG-006, ANG-2GOO, NG-101, АД-24, Г-002 та ін. Характеристики деяких із них наведено в табл. 15.

Таблиця 15. Основні характеристики деяких систем віброакустнчного маскування

Характеристика	Модель
VNG-006DM	ANG-2000	Заслон-2М
Смуга частот ефективного захисту для перекриття товщиною 0,25 м, кГц	0,25...5,0	0,25...5,0	0,1...5,0
Максимальна кількість вібродатчиків, шт
Тип; принцип дії датчика	КВП-2, КВП-6, КВП-7; п'єзоелектричний	TRN-2000; електромагнітний	‑ електромагнітний
Ефективний радіус подавлений вібродатчика, встановленого на перекритті товщиною 0,25м, м			1,5
Особливості конструкції	Підключення спікера	Підключенім спікера	Акустопуск.Адаптація до акустичного фону

Примітка. Моделі VNG-006 DM та ANG-2000 сертифіковані Держтехкомісією Росії,

 

___________________________

¹ Перша цифра діапазону відповідає низьким частотам, друга - високим (2 000...4 000 Гц).

5.3. Обґрунтування критеріїв ефективності захисту мовної інформації
від витоку по технічним каналам

Під інформацією розуміються відомості (повідомлення, дані) незалежно від форми їх представлення [11].

Інформація в залежності від категорії доступу до неї поділяється на загально доступну інформацію, а також на інформацію, допуск до якої обмежений федеральними законами (інформація обмеженого доступу). До інформації обмеженого доступу відноситься інформація, що містить відомості, які складають державну, комерційну, службову, особисту або сімейну та іншу таємницю, персональні дані громадян (фізичних осіб) тощо.

До захищуваної інформації відноситься інформація обмеженого доступу, що є предметом власності і підлягає захисту у відповідності з вимогами правових документів або вимогами, що встановлює власник інформації, тобто особою, яка самостійно створила інформацію чи отримала на основі закону або договору право дозволяти або обмежувати доступ до інформації, що визначається за будь-якою ознакою [11]. Окрім окремих громадян (фізичних осіб), власником інформації може бути юридична особа Російської Федерації, суб’єкт Російської Федерації або муніципальне об’єднання.

До основних загроз безпеки захищуваної інформації відносяться: несанкціоноване поширення відомостей (витік інформації) і несанкціонований цілеспрямований або невмисний вплив на інформацію або її носій.

Виток інформації може відбуватися в трьох формах: розголос, розвідка і несанкціонований доступ до інформації.

Під розвідкою розуміється цілеспрямована діяльність зі здобування відомостей в інтересах інформаційного забезпечення військово-політичного керівництва іноземної держави або конкуруючої організації. Розвідку, що проводиться в інтересах конкуруючої організації, часто називають промисловим шпіонажем.

Розвідка може бути агентурною і технічною. Агентурна розвідка ведеться штатними (оперативними) співробітниками (особами, що складають штаб спецслужби іноземної держави або конкуруючої організації) з залученням агентів (осіб, що конфіденційно співпрацює зі спецслужбою іноземної держави або конкуруючої організації). Технічна розвідка ведеться з використанням спеціальних технічних систем, засобів і апаратури розвідки.

Доступ до захищуваної інформації із застосуванням технічних засобів часто називають технічним каналом витоку інформації, під яким розуміють сукупність об’єкта розвідки, на якому оброблюється захищувана інформація, середовища поширення інформаційних сигналів і технічного засобу розвідки (ТЗР), за допомогою якого реєструються, змінюються і аналізуються перехвалені сигнали.

Інформація, яку захищають, може бути представлена в різних формах, основними з яких є:

- документована інформація;

- телекомунікаційна інформація;

- акустична (мовна) інформація, тощо.

До документованої інформації належить зафіксована на матеріальному носії шляхом документування інформація з реквізитами, що дозволяють визначити таку інформацію або в встановлених законодавством Російської Федерації випадках її матеріальний носій [11].

До телекомунікаційної інформації належить інформація, що обробляється технічними засобами або передається по лініям (каналам) зв’язку. При чому під узагальненим терміном “обробка інформації” розуміють сукупність операцій збору, накопичення, вводу, виводу, прийому, передачі, запису, зберігання, реєстрації, знищення, перетворення і відображення інформації.

Під акустичною інформацією зазвичай розуміють інформацію, носіями якої являються акустичні сигнали. В тому випадку, якщо джерело інформації являється людська мова, акустична інформація називається мовною.

Частоти акустичних коливань в межах 20 – 20 000 Гц називають звуковими (їх може сприймати людське вухо), нижче 20 Гц – інфразвуковими, а вище 20 000 Гц – ультразвуковими.

Первинними джерелами акустичних сигналів являються механічні коливальні системи, наприклад органи мови людини, а вторинними – перетворювачі різних типів, наприклад гучномовець.

Акустичні сигнали являються повздовжніми механічними хвилями. Вони випускаються джерелом – коливальним тілом – і поширюються в газах, рідинах і твердих тілах, у вигляді акустичних коливань (хвиль), тобто коливальному русі частинок середовища під дією різних збурень.

В залежності від форми акустичних коливань розрізняють прості (тональні) і складні сигнали. Тональним є сигнал, викликаний коливанням, здійснюваним по синусоїдальному закону. Складний сигнал включає цілий спектр гармонічних складових. Мовний сигнал є складним акустичним сигналом.

Мова може бути охарактеризована трьома групами характеристик:

- семантична або змістовна сторона мови – характеризує зміст тих понять, які передаються з її допомоги;

- фонетичні характеристики мови – дані, що характеризують мову з точки зору її звукового складу. Основою фонетичної характеристики звукової складової є частота, з якою зустрічається в мові різні звуків та їх сполучень;

- фізичні характеристики – величини і залежності, що характеризують мову як акустичний сигнал.

Окрім того що звуки мови, об’єднуючись в окремі фонетичні комбінації, утворюють деякі змістовні елементи, вони також розрізняються і чисто фізичними властивостями: потужністю, звуковим тиском, частотним спектром, тривалістю звучання.

В утворенні звуків мови приймають участь легені, гортань з голосовими зв’язки, областю носоглотки, язик, зуби і губи. В процесі вимови легені через бронхи продувають повітря в гортань і далі і через вібруючі голосові зв’язки – в порожнину рота. Голосові зв’язки, то стискаючи, то відкриваючи голосову щілини, пропускають повітря імпульсами, частота яких лежить в межах від 80 до180 Гц у чоловіків і від 160 до 300 у жінок [8]. Згідно сучасних досліджень [2], частота основного тону вимірюється в межах від 60–70 Гц (для низьких чоловічих голосів) до 450 – 500 Гц (для високих жіночих голосів). Середня частота основного тону для чоловічих голосів 130 – 150 Гц і 250 Гц – для жіночих.

Частотний спектр, утворених голосовою щілиною звуків мови має велике число гармонічних складових, амплітуди яких зменшуються з ростом частоти. Висота основного тону (першої гармоніки) цього ряду характеризується типом голосу того, хто розмовляє,: бас, баритон, тенор, альт, контральто, сопрано. Однак в більшості випадків це майже не має значення для розпізнання одне від одного звуків мови.

Далі повітряний потік зустрічає на своєму шляху систему резонаторів, які утворюються повітряними об’ємами порожнинами рота і носоглотки і видозмінюються в процесі вимови різних звуків положенням язика і зубів.

Проходячи через цю систему резонаторів, одні гармонічні складові отримують посилення, а інші, навпаки, послаблення. Ці посилені області називаються формантними областями або просто формантами [8], а послаблені – анти формантами. Оскільки форманти значно потужніші за інші складові, вони ж головним чином і впливають на вухо слухача, формуючи звучання того чи іншого звуку. Деякі впливи на цей процес виявляють і анти форманти.

Змінюючи положення язика, зубів і губ людина має можливість змінювати характер звучання і вимовляти різноманітні голосні звуки. Приголосні звуки в більшості випадків вимовляються без участі голосових зв’язок.

В російській мові розрізняють сорок один звук мови (фонем) [8]. За спектральним складом звуки мови розрізняються одне від одного числом формант і їх розташуванням в частотному спектрі. Як наслідок, розбірливість мови залежить, на сам перед, від того, яка частина форманта дійшла до вуха слухача без спотворень і яка – спотворилась.

Таким чином, мовний сигнал, як процес, що розвивається в часі і за частотою, можна розглядати як взаємне накладання одна на одну його гармонічної і формантної структур. Смисловий зміст мовного повідомлення визначається перебудовою формантної структури або згинаючою спектру. Процес мовотворення, пов’язаний з динамікою цієї згинаючої, що часто називається фонетичною функцією Пирогова, зручно досліджувати за допомогою цифрового спектрально-часового аналізу спектрограм [1–3].

Форманта може характеризуватися як частотною смугою, яку вона займає, так і середньою частотою, що відповідає максимуму амплітуди або енергії складових в формантній смузі, а також середнім рівнем цієї енергії і часовим інтервалом свого розвитку.

Максимально в окремих звуках помічено до6 посилених частотних областей. Однак далеко не всі вони являються формантами. Деякі зних ніякого значення не мають, хоч і несуть в собі достатньо значну енергію.

Різні звуки мають різну кількість формант: голосні – до 4, глухі приголосні – до 5–6 [10]. Більшість же звуків мови мають одну або дві форманти, які визначають смисловий зміст мовного повідомлення, що обумовлено участю в утворенні цих звуків основних резонаторів голосового апарату – порожнини глотки і носоглотки. Ці перші дві форманти називаються основними, решта - допоміжними. Основні форманти визначають вимовлений звук мови, а допоміжні – характеризують індивідуальну для кожної людини забарвлення, тембр мови. Виключення з передачі будь-якої з формантних областей викликає спотворення передавального звуку, тобто або перетворення його в інший звук, або взагалі втрату ним ознак звука людської мови.

Частоти формант, їх число і взаємне розташування для одних і тих же звуків, вимовлених різними дикторами, можуть сильно відрізнятися. Однак для кожного звука мови характерне певне положення формантних областей, і при наявності достатнього досвіду по спектрограмам можна читати сказаний текст [10].

Форманти звуків мови розташовані в дуже широкій області частот приблизно від 150 до 8600Гц. Останню межа перевищує лише складові формантної смуги звуку Ф, які можуть лежати в області до 12 000 Гц [8]. Однак переважна частина формант звуків мови лежить в межах від 300 до 3400 Гц, що дозволяє вважати цю смугу цілком достатньою для забезпечення гарної розбірливості мови. Форманти тут розташовані не тільки впритул одне до одного, але навіть з перекриттям.

Мова містить в собі форманти, прийом яких визначає її розбірливість і не формантні складові, до яких відноситься основні тони, області частот між формантами і складові, що залежать від індивідуальних особливостей того, хто говорить [8].

Простір, в якому відбувається поширення акустичних коливань, називається акустичним полем, напрямок поширення акустичних коливань – акустичним променем, а поверхня, що з’єднує всі суміжні точки з однаковою фазою коливань частинки середовища, - фронтом хвилі.

В акустиці в якості рівнів характеристик акустичного поля приймають величини, пропорційні логарифмам відносних значень (відносно нульового значення) цих самих характеристик.

При цьому відносний рівень інтенсивності акустичних коливань буде рівний [1]:

, дБ, (1)

де І – інтенсивність акустичних коливань, Вт/м²;

І ₀ = 10^-12 Вт/м² – умовне (нормоване) значення нульового рівня інтенсивності акустичних коливань.

Рівень акустичного тиску для повітря визначається співвідношенням акустичного тиску, що відповідає нульовому значенню рівня інтенсивності для віддаленого акустичного опору, рівного z = 400 кг/(м² × с) [1]:

, дБ, (2)

де р ₀ = 2 × 10^-5 Па – умовне значення нульового рівня акустичного тиску.

Величини І₀ і р₀ приблизно відповідають порогу слухової сприйнятливості (чутності).

Одиницею відносного рівня є децибел (дБ). Приріст рівня на 1 дБ відповідає збільшенню звукового тиску на 12 %, а інтенсивності звуку на 26 %.

Акустичне поле в відкритому просторі при наявності одиничного джерела потужності характеризується інтенсивністю акустичних коливань, що розраховується за формулою [10]:

, (3)

де c - коефіцієнт, що враховує вплив ближнього акустичного поля (для відкритого простору c» 1);

Р _W – потужність джерела звуку, Вт;

G – коефіцієнт направленості джерела випромінювання;

W - просторовий кут випромінювання (при випромінюванні в двогранний кут W = p, при випромінюванні в півпростір W = 2p, при випромінюванні в простір W = 4p), рад;

r – відстань від джерела до розрахункової точки, м.

Теоретично розрахувати рівень інтенсивності акустичних коливань від реальних джерел досить складно. Тому найбільш часто рівень інтенсивності акустичних коливань вимірюють в певному напрямку на певній відстані від джерела звуку r ₀, а потім перераховують на будь-яку іншу відстань r в тому ж напрямку за формулою:

, дБ (4)

де r ₀ – відстань, на якій здійснюються вимірювання рівня інтенсивності акустичних коливань L ₁(r ₀), м;

L ₁(r ₀) – виміряний рівень інтенсивності акустичних коливань на відстані r ₀, дБ.

При r ₀ = 1 м для відкритого простору рівень інтенсивності акустичних коливань на відстані r від джерела звуку буде дорівнювати:

, дБ. (5)

При поширенні акустичного сигналу у приміщеннях необхідно враховувати їх послаблення при проходженні крізь огороджувальні конструкції:

,дБ, (6)

де Z _ок – коефіцієнт затухання акустичного сигналу в огороджувальні конструкції (коефіцієнт звукоізоляції), дБ.

Аналогічним чином можна розрахувати також рівень акустичного тиску L _p (R).

Різним видам мови відповідають типові інтегральні рівні мовних сигналів, виміряні на відстані 1 м від джерела мовлення (людина, що говорить, звукоутворюючий пристрій):
L_s = 64 дБ – тиха мова; L _s = 70 дБ – мова середньої гучності; L _s = 76 дБ – гучна мова;
L _s = 84 дБ – дуже гучна мова, посилена технічними засобами [5].

Для обговорення інформації обмеженого доступу (нарад, обговорень, конференцій, переговорів, тощо) використовуються спеціальні приміщення (службові кабінети, актові зали, конференц-зали, тощо) які називаються виділеними (ВП) або захищуваними приміщеннями (ЗП).

Перехоплення мовної інформації з виділених приміщень можливий по прямому акустичному, акустовібраційному, акустооптичному, акустоелектричному та акустоелектромагнітному калах з використанням широкого арсеналу портативних засобів акустичної розвідки (табл. 16) [12].

Таблиця 16. Потенційні технічні канали витоку мовної інформації