Міністерство освіти і науки україни

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Запорізький національний технічний університет

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З дисципліни

 „Фізико-технічні методи захисту інформації”

для студентів спеціальностей 6.170101, 6.170102

 всіх форм навчання

(Частина 1)

2009

 

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни „Фізико-технічні методи захисту інформації” для студентів спеціальностей 6.170101 і 6.170102 всіх форм навчання. (Частина 1)/ Укл. Бондарєв В.П., Журавльов В.М., Клочко В.В. -Запоріжжя: ЗНТУ, 2009.-64c.

 

 

Укладачі: Бондарєв В.П., к. ф.-м.н, доцент

             Журавльов В.М., к.т.н., доцент

             Клочко В.В.,старший викладач

 

Рецензент- к.т.н., доцент Дмитренко В.П.

 

 

Відповідальний за випуск – Клочко В.В.

 

             Затверджено

на засіданні кафедри захисту інформації. Протокол № 5 від 18 грудня 2008р.

 

 

ЗМІСТ

ВСТУП …………………………………………………………... 4

1 Лабораторна робота № 1 «Дослідження регламенту радіочастотного діапазону від  30МГц до 1ГГц м. Запоріжжя»….. 5

2 Лабораторна робота № 2 «Дослідженняспрямованих мікрофонів»…………………………………………………………….. 15

3 Лабораторна робота № 3 «Дослідження маскувача мовних сигналів» ………………………………………………………………..30

4 Лабораторна робота №4 «Дослідження генератору  акустичного зашумлення ANG-2200» ………………………………51

 

ВСТУП

 

Стан захищеності інформації забезпечується як рівнем захищеності безпосередньо інформації, так і її носіїв (людей, стану інформаційних систем, систем охорони і захисту) від різного виду загроз. Джерела таких загроз можуть бути навмисними, які ставлять за мету несанкціоноване отримання інформації, і ненавмисними, що такі цілі не переслідують.

Технічні канали витоку інформації зумовлено різноманітними процесами і явищами, які відбуваються під час функціонування майже всіх електричних і електронних пристроїв. Фізичні процеси, що мають місце під час роботи різноманітних пристроїв, лежать в основі появи каналів несанкціонованого доступу до інформації, що обробляється або передається такими пристроями. Тому спеціалісти з питань захисту інформації, у свою чергу, шукають такі фізико-технічні методи та вирішення, які забезпечують процес захисту інформації.

Цикл лабораторних робіт з дисципліни «Фізико-технічні методи захисту інформації» доповнює об’єм практичних і теоретичних знань, які отримує студент під час вивчення цього навчального курсу.

 

            

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕГЛАМЕНТУ РАДІОЧАСТОТНОГО ДІАПАЗОНУ ВІД 30 МГц до 1 ГГц м.Запоріжжя

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

FM – frequency modulation (частотна модуляція)

АМ – амплітудна модуляція

АРУ – автоматичне регулювання підсилення

НВЧ – надвисокі частоти

РРЛ – радіорелейна лінія

СКД – служба космічних досліджень

СКЕ – служба космічної експлуатації

Мета і задачі досліджень

1. Вивчити організацію існуючих систем радіомовлення та зв'язку.

2. Вивчити способи передавання інформації каналами радіозв'язку.

3. Вивчити регламент радіозв'язку.

4. Дослідити радіочастотний діапазон м. Запорожжя від 30 МГц до 1 ГГц за допомогою спеціального приймача Р-313 і селективного мікровольтметра SMV-8.5.

5. Дослідити спектр радіочастотного діапазону від 75 МГц до 110 МГц у м. Запорожжя.

6. Обробити отримані результати за критеріями:

· кількості радіостанцій на 10 МГц частотного діапазону;

· ширини смуги частот випромінювання FM-радіомовних станцій;

· способи модуляції несівних частот радіозасобів;

· суб'єктивної оцінки якості переданих інформаційних сигналів, у залежності від смуги пропускання високочастотного тракту приймачів.

1.1 Короткі теоретичні відомості

Для ефективного пошуку або розміщення пристроїв несанкціонованого передавання інформації радіоканалом за допомогою радіозакладних пристроїв необхідно уяввляти організацію існуючих систем радіозв'язку, знати використовувані способи передачі інформації, особливо в діапазонах високих частот (ВЧ) і дуже високих частот (ДВЧ), оскільки саме в цих діапазонах працює більшість радіотехнічних систем негласного зняття інформації, а також оперативних систем радіозв'язку відомчого і загального користування. Діапазон частот від 30 МГц до 1 ГГц використовують основні різновиди радіозакладних пристроїв, що робить ці частоти найбільш цікавими для служб безпеки.

Відповідно до міжнародних угод, використання радіочастот суворо регламентовано. В Україні розподіл всього частотного діапазону здійснюється у відповідності до Постанови Кабінету Міністрів України № 803 та №803-а від 12.10.1995р., якою затверджено Національна таблиця розподілу смуг радіочастот України. Згідно цього документу, частотний діапазон розподілено між різними службами - від аматорського зв’язку до систем космічного зв’язку, радіолокації, радіонавігації, радіомовлення, військового зв’язку, супутникового телебачення і т. ін. Такий розподіл частот має назву регламенту. Регламент радіозв'язку охоплює частотний діапазон від 3 кГц до 3000 ГГц, що складається з піддіапазонів, частоти та назви яких наведені в табл.1.1. Законодавство більшості країн передбачає ліцензування передавальних ефірних пристроїв, якщо рівень потужності їх випромінення, що перевищує 100 мВт, тобто ліцензування виділених частот.

Таблиця 1.1 – Позначення діапазонів радіочастот

Смуга частот	Найменування	Позначення
30-300 Гц	Наднизькі частоти (Extremely low frequency)	ННЧ (ELF)
300-3000 Гц	Інфранизькі частоти (Infra low frequency)	ІНЧ (ILF)
3-30 кГц	Дуже низькі частоти. Миріаметрові хвилі. (Very low frequency)	ДНЧ (VLF)
30-300 кГц	Низькі частоти. Кілометрові хвилі. (Low frequency)	НЧ (LF)
300-3000 кГц	Середні частоти. Гектометрові хвилі. (Medium frequency)	СЧ (MF)
3-30 МГц	Високі частоти. Декаметрові хвилі. (High frequency)	ВЧ (HF)
30-300 МГц	Дуже високі частоти. Метрові хвилі. (Very high frequency)	ДВЧ (VHF)
300-3000 МГц	Ультрависокі частоти. Дециметрові хвилі. (Ultra high frequency)	УВЧ (UHF)
3-30 ГГц	Надвисокі частоти. Сантиметрові хвилі. (Super high frequency - Microwave)	НВЧ (SHF)

Несанкціонований вихід в ефір передавачів може заважати або шкодити роботі легальних радіотехнічних систем або каналів - радіомовлення, телебачення, систем навігації, космічного зв'язку, служби швидкої допомоги, тощо.

Розподіл частот між різними службами дещо відрізняється у залежності від так званого номеру району, на які розбита поверхня земної кулі. Усього таких районів три. У Додатку А наведено розподіл частот для району № 1, що включає всю територію колишнього СРСР.  Додаток Б знайомить з частотами несівних зображення і звукового супроводження та смуг радіоканалів телевізійних сигналів.

 1.2 Підготовка до лабораторної роботи

1. Ознайомтесь з організацією існуючих систем радіозв'язку.

2. Ознайомтесь зі способами передавання інформації за допомогою електромагнітних хвиль (радіоканалів).

3. Вивчіть регламент радіозв'язку для району №1.

4. Підготуйте шаблон таблиці для занесення результатів дослідження радіочастотного діапазону м. Запорожжя від 30 МГц до 1ГГц із варіацією ширини смуги пропускання і видів модуляції.

5. Вивчіть функціональну схему робочого місця для дослідження регламенту радіозв'язку.

6. Вивчіть інструкції з експлуатації та технічні характеристики спецприймача Р-313 і селективного мікровольтметра SMV-8.5.

 

1.3 Порядок виконання роботи. Експериментальна частина

1. Під’єднайте прийомну антену до приймача SMV-8.5.

2. ПЕРЕД ВМИКАННЯМ ПРИЙМАЧІВ ПЕРЕВІРТЕ НАЯВНІСТЬ ЗАХИСНОГО ЗАЗЕМЛЕННЯ!

3. Установіть ширину смуги пропускання високочастотного тракту SMV-8.5 рівною 20 кГц, ввімкніть приймач, установіть початкове значення частоти прийому 30 Мгц. У разі виявлення працюючої станції перемикайте режими роботи АМ – ЧМ.

4. Досліджуйте радіочастотний діапазон до частоти 1000 МГц, заповнюючи таблицю 1.2. Особливу увагу приділіть діапазону 70…110 МГц, намагайтесь розпізнати назви працюючих радіостанцій.

5. Вид модуляції визначайте суб’єктивно - за критерієм якості слухового прийому.

6. Під’єднайте прийомну антену до приймача Р-313

7.  Установіть перемикач ширини смуги пропускання високочастотного тракту приймача «ПОЛОСА» у положення «ВУЗЬКА», тумблер «АРУ» - у положення «ВКЛЮЧЕНО», ввімкніть живлення приймача, установіть початкове значення частоти прийому 100 МГц.

8. Досліджуйте радіочастотний діапазон до частоти 470 МГц, перемикаючи перемикач «ПОЛОСА» у положення «ВУЬКА» - «ШИРОКА» і доповнюйте таблицю 1.2 новими станціями.

 

Таблиця 1.2-Результати дослідження регламенту радіочастот

Централь-на частота	Належність	Вид модуляції	Смуга ВЧ тракту	Якість прийому

 

9. У разі можливості вивчіть функціональну схему робочого місця для дослідження регламенту радіочастот в Запорізькій філії Держчастотнагляду України. 

10. Ознайомтесь і законспектуйте дії оператора робочого місця під час сканування радіочастотного діапазону.

11. Графічно зобразіть вигляд отриманого спектру працюючої радіостанції.

 

  1.4 Обробка результатів досліджень

1. Проведіть аналіз отриманої таблиці регламенту радіочастот, намалюйте графіки щільності розміщення радіозасобів у м. Запорожжі для двох значень ширини смуги пропускання високочастотного тракту приймачів.

2. Проведіть аналіз графіка спектру радіочастотного діапазону м.Запоріжжя в діапазоні від 75 МГц до 110 МГц.

3. Посилаючись на таблицю регламенту, графік щільності розміщення радіозасобів і графік спектру радіочастотного діапазону м.Запоріжжя в діапазоні від 75 МГц до 110 МГц, відповісти на контрольні питання.

 

Зміст звіту

1. Таблиця регламенту радіозв'язку із суб'єктивною оцінкою якості переданих інформаційних сигналів, у залежності від смуги пропускання високочастотного тракту приймачів і виду модуляції інформаційного сигналу.

2. Графік щільності розміщення радіозасобів.

3. Графік щільності зайнятості спектру радіочастотного діапазону м.Запоріжжя в діапазоні від 75 МГц до 110 МГц.

4. Таблиця регламенту радіозасобів м. Запоріжжя.

1.6 Контрольні питання

1. Що таке регламент радіозв'язку?

2. На які діапазони поділяються радіочастоти?

3. Які різновиди модуляції застосовуються у випадках ефірного передавання інформації?

4. Як впливає ширина смуги пропускання високочастотного тракту приймача на якість прийнятого сигналу?

1. До яких висновків приводить аналіз графіків щільності розміщення радіозасобів за критерієм можливого розміщення радіоканалу закладного пристрою.
2. Які відомі вам технології з виявлення несанкціонованих радіопередавальних засобів?
3. Які документи регламентують розподіл радіочастот в Україні?
4. Які радіостанції та телевізійні канали було виявлено під час моніторингу радіодіапазону?

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1.Постанова Кабінету Міністрів України № 803 та №803-а від 12.10.1995р., якою затверджено Національна таблиця розподілу смуг радіочастот України.

2.Хорошко В.А., Чекатков А.А. Методи і засоби захисту інформації/Під. ред. Ю.С. Катанюка – к.: Видавництво Юніор, 2003,- 504с.

3.Петраков А.В., Лагутин В.С. Защита абонентского телетрафика – М.: Радио и связь, 2001. – 504 с.

4.Петраков А.В., Основы практической защиты информации. 3-е изд. Учебное пособие. – М.: Радио и связь, 2001. 368 с.

5.Інструкція з експлуатації приймача Р-313.

6.Інструкція з експлуатації селективного мікровольтметра SMV 8.5.

7.Сєдов С.А. Індивідуальні відеозасоби: телеантени, телевізори, відеомагнітофони, відеокамери, відеопрогравачі, відеодиски.: Довідковий посібник. - К.: Наук. думка, 1990.-752с.

 

 

ДОДАТКИ

Додаток А

Таблиця А.1- Розподіл частот для району №1 відповідно до міжнародного регламенту радіозв'язку

Частота, МГц	Розподіл по службах
28,00 …29,70	Радіоаматорська
30,005...30,01	Фіксована, рухома, служба космічної експлуатації (СКЕ)
30,01...37,5	Фіксована, рухома, служба космічних досліджень (СКД)
32,000... 45,000	Рухома таксі, міські служби
37,5...38,25	Фіксована, рухома, радіоастрономічна
38,25...47,0	Фіксована, рухома, СКД
42,000	Промислові ВЧ-пристрої
46,610... 46,900	Бездротовий телефон (базова станція)
49,000	Бездротовий телефон (трубка)
47,0..68,0	Радіомовна
68,0...74,8	Фіксована, рухома (за винятком повітряної). У країнах СНД радіомовлення (68,0...73,0)
74,8..75,2	Повітряна радіонавігаційна
75,2..87,5	Фіксована, мобільна (за винятком повітряної)
81,360	Промислові ВЧ- пристрої
87,5..108,0	Радіомовна
108,0..117,975	Повітряна радіонавігаційна
117,975..137,0	Повітряна і супутникова рухома
137,0..138,0	Фіксована, рухома (за винятком повітряної), СКИ, СКЭ
138,0... 144,0	Повітряна рухома
144,0... 146,0	Аматорська, аматорська супутникова
146,0... 149,9	Фіксована, рухома (за винятком повітряної)
148,000... 149,000	Міліція, військові
149,9... 150,05	Радіонавігаційна супутникова
150,025... 150,900	Радіотелефон «Алтай»
150,05... 156,7625	Фіксована, рухома (за винятком повітряної), радіоастрономічна
156,7625...156,8375	Морська рухома (сигнали небезпеки)
156,8375...174,0	Фіксована, рухома, радіомовна
174,050... 174,900	Радіотелефон «Алтай-1»
174,0.. 230,0	Радіомовна, рухома, фіксована
230,0..328,6	Фіксована, рухома, СКЕ, радіоастрономічна
240,000....317,000	Канали супутникового зв'язку
300,537...300,767	Радіотелефон (абоненти)
301,137... 302,612	Радіотелефон «Алтай-3» (абоненти)
302,637...305,812	Радіотелефон «Алтай-3» (абоненти)
305,437...315,813	Радіотелефон
329,600...335,000	Повітряний флот (зв'язок з літаком)
336,537...336,763	Радіотелефон
337,137...338.612	Радіотелефон «Алтай-3» (центр)
338,637...340,112	Радіотелефон «Алтай-3» (центр)
340,137...340,813	Радіотелефон «Алтай-3» (центр)
341,438...341,813	Радіотелефон (центр)
400,100...401,000	Метеосупутники
432,000	Радіоаматори
453,025...457,475	Стільниковий телефон NMT-450 (абоненти)
460,000	Промислові ВЧ- пристрої
463,025...467,475	Стільниковий телефон NMT-450 (центр)
328,6..335,4	Повітряна радіонавігаційна
335,4..399,9	Фіксована, рухома
399,9..400,05	Радіонавігаційна супутникова
400,05..400,15	Супутникова служба стандартних частот і сигналів точного часу
400,15...406,0	Служба метеорології СКД, СКЕ, фіксована, рухома
406,0... 406,1	Рухома супутникова
406,1...430,0	Фіксована, рухома (за винятком повітряної), радіолокаційна
430,0...440,0	Аматорська, радіолокаційна
440,0...470,0	Фіксована, рухома (за винятком повітряної)
470,0..790,0	Радіомовна
790,0.. 960,0	Фіксована, рухома (за винятком повітряної), радіомовна, радіонавігаційна
835,900...883,700	Стільниковий радіотелефон AMPS (центр)
890,900...893,700	Стільниковий радіотелефон GSM (абоненти)
935,900...938,700	Стільниковий радіотелефон GSM (центр)
960,0..1215,0	Повітряна, радіонавігаційна
1240,00...1300,00	Радіоаматори

Додаток Б

 

Таблиця  Б.1- Частотні параметри каналів телевізійного мовлення

 

Діапазон	Номер каналу	Смуга частот радіоканалу, МГц	Частоти несівних (МГц) зображення і звукового супроводу
I	1	48,5... 56,6	49,75	56,25
	2	58,0... 66,0	59,25	67,75
II	3	76,0... 84,0	77,25	83,75
	4	84,5... 92,0	85,25	91,75
	5	92,0... 100,0	93,25	99,75
III	6	174,0... 182,0	175,25	181,75
	7	182,0... 190,0	183,25	189,75
	8	190,0... 198,0	191,25	197,75.
	9	198,0... 206,0	199,25	205,75
	10	206,0... 214,0	207,25	213,75
	11	214,0... 222,0	215,25	221,75
	12	222,0... 230,0	223,25	229,75
IV	21	470,0... 478,0	471,25.	477,75
	22	478,0... 486,0	479,25	485,75
	23	486,0... 494,0	487,25	493,75
	24	494,0... 502,0	495,25	501,75
	25	502,0... 510,0	503,25	509,75
	26	510,0... 518,0	511,25	517,75
	27	518,0.. 526,0	519,25	525,75
	28	526,0... 534,0	527,25	533,75
	29	534,0... 542,0	535,25	541,75
	30	542,0... 550,0	543,25	549,75
	31	550,0... 558,0	551,25	557,75
	32	558,0... 566,0	559,25	565,75
	33	566,0... 574,0	567,25	573,75
	34	574,0... 582,0	575,25	581,75
V	35	582.0... 590,0	583,25	589,75
	36	990.0... 598,0	591,25	597,75
	37	598,0... 606,0	599,25	605,75
	38	606,0... 614,0	607,25	613,75
	39	614.0... 622,0	615,25	621,75
	40	622,0... 630,0	623,25	629,75
	41	630,0... 638,0	631,25	637,75
	42	638,0... 646,0	639,25	645,75
	43	646,0... 654,0	647,25	653,75
	44	654,0... 662,0	655,25	661,75
	45	662,0... 670,0	663,25	669,75
	46	670,0... 678,0	671,25	677,75
	47	678,0.. 686,0	679,25	685,75
	48	686,0... 694,0	687,25	693,75
	49	694,0... 702,0	695,25	701,75
	50	702,0... 710,0	703,25	709,75
	51	710,0... 718,0	711,25	717,75
	52	718,0... 726,0	719,25	725,75
	53	726,0... 734,0	727,25	733,75
	54	734,0... 742,0	735,25	741,75
VІ	55	742,0... 750,0	743,25	749,75
	56	750,0... 758,0	751,25	757,75
	57	758,0... 766,0	759,25	765,75
	58	766,0... 774,0	767,25	773,75
	59	774,0.. 782,0	775,25	781,75
	60	782,0... 790,0	783,25	789,75

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

Поширення звуку в трубах

 

Для труби зручно користатися поняттями об'ємного зсуву й об'ємної швидкості. Цими поняттями користуються і у випадку поширення звукової хвилі у відкритому просторі.

Об'ємний зсув U_о визначають як

U_o = u*S,

де   u – зсув часток середовища;

S – поперечний переріз труби.

Об'ємну швидкість Q визначають як

Q= v*S,

де v – швидкість коливань часток середовища;

  S – поперечний переріз труби.

У практиці акустичних вимірів використовують наступні значення акустичних опорів середовища:

§ хвильовий;

§ питомий;

§ повний.

Хвильовим опором Z називають відношення

Z=p/Q,,

де р –величина звукового тиску;

Q - об'ємна швидкість.

Хвильовий опір Z з питомим акустичним опором x пов'язаний співвідношенням:

Z= x /S.

Повний опір

Z _S =F/v= x *S=Z*S²,

де: v – швидкість коливань повітряного середовища,

F – частота.

Якщо джерело звуку знаходиться в одному кінці труби з постійним поперечним перерізом, а інший кінець труби вилучений у нескінченність, то в такій трубі утвориться плоска хвиля, що біжить. При цьому передбачається, що поперечні розміри труби значно менше довжини хвилі.

У трубі кінцевих розмірів за наявності закритих кінців відбувається відбиття звукових хвиль від цих кінців. При цьому утворяться дві рухомі хвилі, з зустрічним напрямком руху. Їхня сума

P= p₊exp[iw(t-x/c)]+p_-exp[iw(t+x/c)]=

=(p₊-p_-)exp[iw(t-x/c)]+2p_-cos(wx/c)exp(iwt).

де р₊, р_- - амплітуди звукового тиску в хвилях, що йдуть від джерела звуку («пряма» хвиля) і в напрямку джерела (відбита хвиля);

(р₊ - р_-) - амплітуда тиску рухомої хвилі, яка рухається, у томуж позитивному напрямку, що і «пряма» хвиля;

с- швидкість звукових хвиль у середовищі;

2p_-cos(wx/c) - амплітуда тиску стоячої хвилі.

Вхідна питома акустична провідність кінцевої труби, закритої з обох кінців

Y_вх=1/x_вх=(1/x₁+1/x2)cos(wl_т/c)+i(1/x_c)(1+(x_c)²/(x₁x₂))sin(wl_т/c),

де: x₁ і x₂ - питомі акустичні опори відбивних матеріалів, які знаходяться на кінцях труби;

x_c - питомий акустичний опір середовища в трубі;

l_т -— довжина труби.

Для частот w=npс/l_т або f=nc/2l_т, для яких довжина хвилі зв'язана з довжиною труби співвідношенням l_т=nl/2 (де n — будь-яке ціле число), вхідний питомий акустичний опір є чисто активним і мінімальним.

Ці частоти називають резонансними частотами труби.

Для труби довжиною 1 м резонансні частоти будуть наступними:

n=1, f_1p=c/2l_т=343/2*1=172 Гц;

n=2, f_2p=c/l_т=343/1=343 Гц;

n=3, f_3p=3*343/2 =515Гц, і так далі.

На частотах w=((2n-1)/2)pс/l_т, для яких довжина труби пов'язана з довжиною хвилі співвідношенням l_т=(2n-1)l/4, де вхідний питомий акустичний опір має чисто реактивний характер і за величиною досягає максимуму називають антирезонансними. Для тієї ж труби антирезонансні частоти наступні:

n=1, f_1ар= 87,5Гц;

n=2, f_2ар=257Гц;

n=3, f_3ар=429Гц, і так далі.

Для повітря вхідний питомий акустичний опір труби чисельно дорівнює акустичному опору повітря для плоскої хвилі, але з множником (-j) тобто він має реактивний характер.

 

Мікрофони органного типу

Шляхом використання системи резонансних трубок різної довжини створюються мікрофони органного типу (по аналогії з відомим музикальним інструментом), які характеризуються високими спрямованими властивостями. З метою покращення спрямовуючих властивостей таких мікрофонів можливо застосування їх разом з параболічними дзеркалами, як то показано на рис. 2.3.

 

Рисунок 2.3- Геометрія мікрофону органного типу з параболічним дзеркалом

 

Трубки у таких мікрофонів розташовуються по колу або по спіралі (рис. 2.4-а, -б) – у залежності від їх кількості. Таким чином конструюються спрямувальні пристрої спрямованих мікрофонів. При цьому найбільш довга трубка розташовується в центрі структури.

а)

б)

 

Рисунок 2.4- Розташування трубок в конструкціях мікрофонів органного типу

Порядок виконання роботи

1. Вивчіть функціональну схему робочого місця (рис 2.5) для дослідження спрямованих мікрофонів.

 

Ген. –генератор НЧ; Г- гучномовець;

М- мікрофон; Вимір. – низькочастотний мікровольтметр В6-9.

 

Рисунок 2.5 - Функціональна схема робочого місця для дослідження спрямованих мікрофонів.

 

2. Вивчіть інструкцію з експлуатації селективного низькочастотного мікровольтметра В6-9 і технічні характеристики мікрофона МД-80.

3. Розрахуйте довжину труби для нижньої частоти мовного сигналу 300 Гц.

4. Розрахуйте резонансні і антирезонансні частоти даної труби.

5. Розрахуйте комплект труб з першими резонансами на середніх рівноартикуляційних частотах для смуги частот мовного сигналу 300-3400 Гц, (500, 650, 800, 950, 1125, 1300, 1500, 1700, 1875, 2050, 2225, 2425, 3100Гц). Визначте перші антирезонансні частоти для даних труб.

6. Проведіть дослідження діаграми спрямованості мікрофона МД-80 (відстань L=1м; напруга на гучномовці від генератора звуку V=1В; частота джерела звуку 1 кГц):

§ без акустичних насадок;

§ з насадкою з однієї труби, розрахованої на резонанс нижньої частоти спектру мовного сигналу (у смузі частот 300-3400 Гц з відліком двох частот між середніми частотами рівноартикуляційних смуг мовного сигналу);

§ з насадкою з декількох труб, розрахованих на резонанс середніх частот рівноартикуляційних смуг мовного сигналу (у смузі частот 300-3400 Гц) – на частотах 500, 1000, 3000 Гц..

 

Зміст звіту

1.Призначення і різновиди мікрофонів.

2. Розрахунок труби для нижньої частоти спектра мовного сигналу (300 Гц).

3.Розрахунок труб для центральних частот рівноартикуляційних смуг.

4.Графіки коефіцієнтів спрямованості для мікрофона:

§ без акустичних насадок;

§ з насадкою з однієї труби, розрахованої на резонанс нижньої частоти спектру мовного сигналу;

§ з насадкою з декількох труб, розрахованих на резонанс середніх частот рівноартикуляційних смуг мовного сигналу;

 

2.6 Контрольні питання

1. Де застосовуються  спрямовані мікрофони?

2. Яким чином використовуються мікрофони для отримання інформації?

3. Як діють спрямовуючі акустичні пристрої?

4. Які основні параметри і характеристики спрямовуючих акустичних пристроїв та їх різновиди?

5. Проведіть аналіз графіків коефіцієнта спрямованості для різних акустичних насадок і різних частот.

6. Як класифікуються мікрофони за їх призначенням?

7. Як працюють і для чого призначені конденсаторні мікрофони?

8. Що являють собою конденсаторно-електретні мікрофони і де вони  застосовуються?

9. Що являють собою стрічкові мікрофони та для чого вони призначаються?

10. Що собою являють радіомікрофони?

11. Яким чином використовуються мобільні телефони у ролі радіозакладних пристроїв?

 

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Сидоров И.Н. Димитров A.A. Микрофоны и телефоны.-М: Радио и связь, 1993.

2. Хорошко В.А., Чекатков А.А. Методи і засоби захисту інформації/Під. ред. Ю.С. Катанюка – К..: Видавництво Юніор, 2003,- 504с.

3. Петраков А.В., Лагутин В.С. Зщита абонентского телетрафика – М.: Радио и связь,  2001. – 504 с.

4. Петраков А.В., Основи практической защиты информации. 3-е изд. Учебное  пособие. – М.: Радио и связь, 2001. 368 с.

5. Акустика: Справочник / А.П. Єфимов и др.; Под ред М.А. Сапожкова. – 2-е изд., перераб и доп. – М.: Радио и связь, 1989. – 336с.

6. Вемян Г.В. Передача речи по линиям электросвязи. -М.: Радио и связь, 1985. – 272с.

7. Сайт фирмы ООО «Электрет». www. electret. ru

8. Сайт фирмы «Октава». www. octava. ru

9. Сайт www.crime.ru. (Акустические каналы. Применение микрофонов в разведке)

10. Сайт www. rambler. ru, раздел “Техника”. (Классификация микрофонов. Акустические каналы.)

 

ДОДАТОК - Б

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Мета і задачі досліджень

1. Вивчити основні методи, параметри і характеристики, що визначають якість утаємничення мовних сигналів у каналах зв'язку.

2. Вивчити принципи дії і параметри пристроїв маскування мовного сигналу.

3. Вивчити методи виміру якості мовного сигналу.

4. Дослідити розбірливість слів у різних точках тракту перетворення мовного сигналу.

5. Дослідити спектри сигналів у різних точках тракту перетворення.

6. Розрахувати розбірливість слів для досліджуваної схеми маскування.

Скремблери

У системах зв'язку відомо два основні методи утаємничення мовних сигналів, що розрізняються за способом передавання по каналах зв'язку: аналогове скремблювання ідискретизація мови з подальшим шифруванням. Під скремблюванням розуміється зміна характеристик мовного сигналу таким чином, що одержаний модульований сигнал, володіючи властивостями нерозбірливості і невпізнання, займає ту ж смугу частот, що і початковий сигнал.

Кожний з цих методів має свої переваги і недоліки.

Так, для аналогових скремблерів характерна присутність під час передавання в каналі зв'язку фрагментів початкового відкритого мовного повідомлення, перетвореного в частотній і (або) часовій області. Це означає, що зловмисники можуть спробувати перехопити і проаналізувати передавану інформацію,, на рівні звукових сигналів. Досвід свідчить, що новітні алгоритми аналогового скремблювання здатні забезпечити дуже високий рівень утаємничення.

Цифрові скрмблери не передають якої-небудь частини початкового мовного сигналу. Мовні компоненти кодуються в цифровий потік даних, який змішується з псевдовипадковою послідовністю, що виробляється ключовим генератором по одному з криптографічних алгоритмів. Підготовлене таким чином повідомлення передається за допомогою модему в канал зв'язку, на приймальному кінці якого проводяться зворотні перетворення з метою отримання відкритого мовного сигналу.

Технологія створення широкосмугових систем, призначених для утаємничення мови, добре відома, а її реалізація не уявляє особливих труднощів. При цьому використовуються такі методи кодування мови, як АДІКМ (адаптивна диференціальна  імпульсно-кодова модуляція), ДМ (дельта-модуляція) і т.ін. Але представлена таким чином дискретизована мова може передаватися лише по спеціально виділеним широкосмуговим каналам зв'язку із смугою пропускання 4,8–19,2 кГц. Це означає, що вона не придатна для передачі по лініях телефонної мережі загального користування, де необхідна швидкість передавання даних повинна складати не менше 2400 бит/с. У таких випадках використовуються вузькосмугові системи, головною проблемою при реалізації яких є висока складність алгоритмів зняття мовних сигналів, здійснюваних у вокодерних пристроях.

За допомогою дискретного кодування мови з подальшим шифруванням завжди досягався високий ступінь утаємничення. Раніше цей метод мав обмежене застосування в наявних вузькосмугових каналах із-за низької якості відновлення передаваної мови. Досягнення в розвитку технологій низькошвидкісних дискретних кодерів дозволили значно поліпшити якість мови без зниження надійності утаємничення.

Аналогові скремблери

Аналогові скремблери підрозділяються на:

· мовні скремблери простих типів на базі часових і (або) частотних перестановок мовного сигналу (рис. 3.1);

· комбіновані мовні скремблери на основі частотно-часових перестановок відрізків мови, представлених дискретними відліками, із застосуванням цифрової обробки сигналів (рис. 3.2).

Цифрові системи утаємничення мови підрозділяються на широкосмугові (рис. 3.3) і вузькосмугові (рис. 3.4).

 

Рисунок 3.1- Схема простого мовного скремблера

Рисунок 3.2- Схема комбінованого мовного скремблеру

Оцінюючи рівень захисту систем закриття мови, слід зазначити, що це поняття вельми умовне. При цьому слід констатувати, що у ряді виробів основні рівні захисту визначаються, як тактичний і стратегічний, що в деякому розумінні перекликається з поняттями практичної і теоретичної стійкості криптосистем утаємничення я даних.

 

Рисунок 3.3. Схема широкосмугової системи утаємничення мови

Рисунок 3.4. Схема вузькосмугової системи утаємничення мови

Тактичний, або низький, рівень використовується для захисту інформації від прослуховування сторонніми особами на період, вимірюваний від хвилин до днів. Існує багато простих методів і способів забезпечення такого рівня захисту з прийнятною стійкістю.

Стратегічний, або високий, рівень захисту інформації від перехоплення використовується в ситуаціях, які мають на увазі, що висококваліфікованому, технічно добре оснащеному фахівцю буде потрібно для дешифрування перехопленого повідомлення період часу від декількох місяців до декількох років.

Слід зазначити, що таке поняття, як якість відновленої мови, є достатньо умовним, оскільки під ним звичайно розуміють факт пізнання абонента і розбірливість сигналу, що приймається.

Аналогове скремблювання

Серед сучасних пристроїв утаємничення мовних сигналів найбільше розповсюдження мають пристрої, що використовують метод аналогового скремблювання. Це дозволяє, по-перше, понизити вартість таких пристроїв, по-друге, ця апаратура застосовується в більшості випадків в стандартних телефонних каналах із смугою 3 кГц, по-третє, вона забезпечує комерційну якість дешифрованої мови, і, по-четверте, гарантує достатньо високий ступінь утаємничення.

Аналогові скремблери перетворюють початковий мовний сигнал за допомогою зміни його амплітудних, частотних і часових параметрів в різних комбінаціях. Скрембльований сигнал потім може бути переданий по каналу зв'язку в тій же смузі частот, що і відкритий. У апаратах такого типу використовується один або декілька наступних принципів аналогового скремблювання.

1. Скремблювання в частотній області: частотна інверсія (перетворення спектру сигналу за допомогою гетеродину і фільтру), частотна інверсія і зсув (частотна інверсія із змінним стрибкоподібним зсувом несівної частоти), розділення смуги частот мовного сигналу на ряд піддіапазонів з подальшою їх перестановкою і інверсією.

2. Скремблювання в часовій області — розбиття фрагментів на сегменти з перемішуванням їх за часом з подальшим прямим і (або) інверсним прочитуванням.

3. Комбінація часового і частотного скремблювання.

Як правило, всі перестановки яким-небудь чином виділених сегментів або ділянок мови в часовій і (або) в частотній областях здійснюються за законом псевдовипадкової послідовності (ПВП). ПВП виробляється шифратором з ключом, який змінюється від одного мовного повідомлення до іншого.

На стороні приймача виконується дешифрування цифрових кодів, одержаних з каналу зв'язку, і перетворення їх в аналогову форму. Системи, робота яких заснована на такому методі, є достатньо складними, оскільки для забезпечення високої якості передаваної мови потрібна висока частота дискретизації вхідного аналогового сигналу і, відповідно, висока швидкість передачі даних (не менше 2400 бод). За таким же принципом можна розділити і пристрої дискретизації мови з подальшим шифруванням.