Методы защиты информации в канале связи

· методы, основанные на ограничении физического доступа к линии и аппаратуре связи

· методы, основанные на преобразовании сигналов в линии к форме, исключающей (затрудняющей) для злоумышленника восприятие или искажение содержания передачи.

Методы первой группы в рассматриваемом варианте построения защищенной связи имеют весьма ограниченное применение, так как на основном протяжении линия связи находится вне ведения субъекта, организующего защиту. В то же время, по отношению к аппаратуре терминала и отдельных участков абонентской линии применение соответствующих мер необходимо.

Ограничение физического доступа предполагает исключение (затруднение):

 - непосредственного подключения аппаратуры злоумышленника к электрическим цепям аппаратуры абонентского терминала;

 - использования для перехвата информации электромагнитных полей в окружающем пространстве и наводок в отходящих цепях, сети питания и заземления;

 - получение злоумышленником вспомогательной информации об используемом оборудовании и организации связи, облегчающей последующее несанкционированное вмешательство в канал связи.

Методы преобразования речевого сигнала:

-аналоговый

-А. Частотные преобразования

-А1.Инверсия спектра

-А2.Перестановка полос

-А2.1.Статическая перестановка

-А2.2.Переменная перестановка под управлением криптоболоков

-Б. Временные преобразования

-Б1.Временная инверсия

-Б2.Перестановка отрезков

-Б2.1.Статическая перестановка

-Б2.2.Переменная перестановка под управлением криптоблока

- цифровой:

-B.Преобразование в код с последующим шифрованием:

-B1.Кодирование звука со скоростью 32-64Кб/сек.

-В2.Кодирование голоса со скоростью 1,2-4,8Кб/сек.

АБ – комбинированные мозаичные преобразования = связь А1 и Б1,

связь А2.2. и АБ, Б2.2. и АБ

Способы и средства защиты информации в функциональных каналах связи. Защита речевой информации в канале связи путем преобразования сигнала. Защита цифровой информации.

Способы защиты от утечки по радиоэлектронному каналу: Вид радиоэлектронного канала утечки информации  - Способы защиты

Информационное скрытие(является программным типом скрытия информации. Оно достигается изменением или созданием ложного информационного портрета сообщения, физического объекта или сигнала.) - Энергетическое скрытие

Электрический КУИ (возникает за счет нежелательных электромагнитных связей между двумя цепями) - Шифрование, дезинформирование - Экранирование Заземление   Фильтрация Ограничение Отключение Использование буферных устройств  - Линейное зашумление

Электромагнитный КУИ (возникает за счет различного вида побочных электромагнитных излучений (ЭМИ)) - Шифрование, дезинформирование - Экранирование Заземление  - Пространственное зашумление

Для защиты информации, передаваемой по функциональным каналам связи наиболее эффективным является применение информационных методов скрытия информации, а именно шифрования. Следует отметить, что для защиты информации, передаваемой по радиоканалу, из технических методов защиты именно информационные будут единственно приемлемы. Это объясняется тем, что носитель информации (электромагнитная волна) не имеет четких границ в пространстве и локализовать ее какими либо техническими средствами невозможно.

Для защиты информации, передаваемой по проводным линиям связи возможно применить методы энергетического скрытия. Это возможно из-за того, что проводник имеет четкие границы в пространстве. Для защиты от бесконтактного съема из пассивных способов применяют экранирование кабелей с заземлением экрана, из активных – линейное зашумление.

Для защиты от утечки информации по электрическому каналу из пассивных способов применяют фильтрация, ограничение опасных сигналов, защитное отключение, а также экранирование линий, выходящих за пределы контролируемой зоны с заземлением экранирующей оболочки. В отличие от защиты проводного функционального канала связи, в этом случае экранируются участки проводника, проходящие рядом с техническими средствами и другими проводниками, несущими информацию ограниченного доступа, с целью исключения взаимного влияния и наведения в проводнике, выходящем за пределы контролируемой зоны информационного сигнала.

Средства защиты

Фильтры - электронные устройства, которые пропускают сигналы одного диапазона (диапазонов) частот и не пропускают другого (других) диапазонов. Если фильтр пропускает сигналы низких частот и не пропускает сигналы высоких частот, то такие фильтры называются фильтры низких частот (ФНЧ). Если наоборот, то фильтры высоких частот (ВФЧ). ФНЧ используют для исключения (ослабления) просачивания информационных сигналов ТСПИ(технические средства приема, обработки, хранения и передачи информации), имеющих более высокие частоты, в цепи электропитания, заземления, в линии, выходящие за пределы контролируемой зоны.

Ограничение опасных сигналов заключается в том, что электронное устройство – ограничитель, пропускает сигналы высокого уровня и не пропускает слабые сигналы, которые могут возникнуть в результате наводок или на выходе элементов, обладающих «микрофонным эффектом».

Фильтр сетевой ФАЗА-1-10 предназначен для предотращения утечки информации от ПЭВМ и других технических средств передачи информации по линиям питающей сети, выходящими за пределы выделенного помещения или за границы контролируемой зоны, за счет подавления наводок опасных (информативных) сигналов.

Активным способом защиты является линейное зашумление. Системы линейного зашумления (СЛЗ) применяются в случаях:

· недостаточных уровней переходных затуханий между влияющими и подверженными влиянию кабелями и соединительными линиями;

· воздействия на цепи, провода и устройства вспомогательной аппаратуры низкочастотных электромагнитных полей основной аппаратуры;

· наличия электроакустических преобразований во вспомогательной аппаратуре.

Изделие Соната-РК1 предназначено для активной защиты объектов ЭВТ (объектов информатизации) от утечки информации в форме информативных электрических сигналов и наводок по сети электропитания, системе заземления, инженерным коммуникациям, а также за счет паразитных электромагнитных излучений. Зашумление цепей электропитания и заземления осуществляется путем непосредственной подачи электрического сигнала в линии и (или) возникновения шумового сигнала от излучения, создаваемого изделием.

К мероприятиям защиты информации от утечки по электромагнитному каналу с использованием пассивных средств относятся локализация излучений путем экранирования и заземления технических средств, а также экранирование целых помещений.

Изделие обеспечивает снижение уровней ПЭМИН от устанавливаемых технических средств в широком диапазоне частот и предназначены для экранирования рабочих мест и помещений для обработки режимной информации и проведения испытаний (мониторинга) различной радиоэлектронной на наличие ПЭМИН (Побочные ЭлектроМагнитные Излучения и Наводки).

К техническим мероприятиям с использованием активных средств относятся пространственное зашумление.

Системы пространственного электромагнитного зашумления коллективные (СПЗ-К) или индивидуальные (СПЗ-И) применяются для создания маскирующих помех в окружающем ОТСС(Основные технические средства и системы) или ВТСС(Вспомогательные технические средства и системы) пространстве.

В состав СПЗ, как правило, входит следующее оборудование:

· генераторы шума;

· усилители, обеспечивающие необходимую мощность маскирующих шумов в заданном диапазоне частот;

· оконечные устройства (антенны) для создания магнитной и электрической составляющих маскирующих помех системы пространственного электромагнитного зашумления коллективной (СПЗ-К), однообмоточные или трехобмоточные «точечные» излучатели в системе пространственного электромагнитного зашумления индивидуальной (СПЗ-И), кабельная и распределительная сеть линейного зашумления в СПЗ-К;

· согласующие и коммутирующие устройства;

· пульты контроля токов и напряжений в оконечных устройствах.

Устройство активной защиты информации ВЕТО-М предназначено для радиоэлектронного подавления технических средств негласного съема информации и систем дистанционного управления, использующих радиоканал, а также маскировки побочных электромагнитных излучений технических средств и систем, обрабатывающих конфиденциальную информацию и (или) установленных в помещениях, предназначенных для проведения секретных совещаний. Помимо задач противодействия техническим средствам разведки прибор может использоваться для блокирования каналов дистанционного управления радиоуправляемых взрывных устройств.

Защита речевой информации в канале связи путем преобразования сигнала.

Существует несколько типов преобразования.

1. Преобразования с инверсией спектра и статическими перестановками спектральных компонент речевого сигнала

Процесс инверсии спектра сигнала при передаче и его восстановления при приеме иллюстрируется на рисунке 2. 

Схема инвертора представляет собой балансный смеситель. При частоте гетеродина (маломощный генератор электрических колебаний, применяемый для преобразования частот сигнала в супергетеродинных радиоприёмниках, приёмниках прямого преобразования, волномерах и пр.) Fг, равной сумме граничных частот Fн и Fв преобразуемого сигнала (3700 Гц для стандартного телефонного канала с Fн = 300 Гц и Fв = 3400 Гц) нижняя полоса частот после смесителя воспроизводится в исходной полосе частот, т.е. в полосе канала в инверсном виде. При приеме производится повторная инверсия и исходный сигнал восстанавливается.

Качество восстановленной речи зависит от качества (на передающей и на приемной сторонах) смесителей, фильтров, ограничивающих спектр входного сигнала и выделяющих нижнюю полосу частот преобразованного сигнала, а также от коррекции на приемной стороне частотных искажений канала, влияние которых также сказывается инверсно: затухание канала в высокочастотной части спектра на приеме сказывается в низкочастотной части сигнала и наоборот.

При перехвате сигнал с инвертированным спектром может быть легко восстановлен любым аналогичным аппаратом, а при соответствующей тренировке — воспринят человеком непосредственно.

Для повышения стойкости защиты некоторые изготовители вводят переменную частоту гетеродина, устанавливаемую партнерами по договоренности в форме числового кода-пароля, вводимого в аппарат при переходе в защищенный режим.

Возможности такого дополнительного частотного сдвига, приводящего к несовпадению спектра передаваемого сигнала и номинальной частотной полосы канала связи и, соответственно, к ухудшению качества восстановленной речи, ограничены несколькими сотнями герц. Достигаемый эффект весьма условен. При прослушивании восстановленного сигнала, в случае неравенства частот гетеродинов на передаче и на приеме, в первый момент возникает ощущение неестественной и непонятной речи, которое, однако, почти не мешает воспринимать ее смысл после некоторой адаптации.

Наиболее существенным положительным качеством рассматриваемого преобразователя) является её автономность, т.е. отсутствие необходимости во взаимной синхронизации передающего и приемного аппарата и, соответственно, отсутствие задержки связи на время проведения синхронизации и возможных срывов защищенного режима из-за качества канала, недостаточного для проведения синхронизации. Если удалось установить связь в открытом режиме после включения партнерами инверторов будет реализован и защищенный режим.

Положительными качествами такой аппаратуры также являются:

• дешевизна (цены инверторов спектра порядка 30 — 50 USD);

• возможность построения схем, не вносящих задержку сигнала;

• малая критичность к качеству используемого канала связи и предельная простота в управлении.

Аппаратура может включаться между телефонным аппаратом и линией в стандартный двухпроводной стык между телефонным аппаратом и микротелефонной трубкой, может использоваться в виде накладки на микротелефонную трубку с акустической передачей преобразованного сигнала. Переход в защищенный режим происходит по взаимной договоренности партнеров после установления соединения. Переход происходит немедленно после нажатия соответствующей клавиши (или другого управляющего действия). Включение и выключение защищенного режима осуществляется каждым партнером самостоятельно, синхронизация действий не требуется.
При разговоре в линии прослушивается характерный сигнал, по структуре полностью повторяющий передаваемую речь. Восстановленный сигнал имеет высокое качество. В дешевых аппаратах с недостаточной фильтрацией возможно наличие свистящих тонов и изменение тембра голоса говорящего. Наличие посторонних шумов в помещении, из которого ведется передача, сказывается на качестве восстановленного сигнала так же, как в открытом режиме, на стойкость защитного преобразования почти не влияет.

2. Преобразования с временными перестановками (скремблированием) и временной инверсией элементов речевого сигнала со статическим законом перестановки.

Данный класс аппаратуры требует наличия в своем составе блока запоминания сигнала с управляемым доступом по записи и считыванию. Временная перестановка элементарных отрезков речевого сигнала и восстановление их последовательности на приеме занимают соответствующий интервал времени. Поэтому обязательным свойством такой аппаратуры является заметная задержка сигнала на приемной стороне. Процессы преобразования сигнала показаны на рисунке 4.

Чем меньше длительность элементарных отрезков, на которые разбивается исходный речевой сигнал и чем больше элементов участвуют в операции перестановки, тем сложнее процесс восстановления речи по перехваченному линейному сигналу.

Однако при передаче по каналу связи возникают краевые искажения элементарных отрезков. При восстановлении речи на приемной стороне это приводит к появлению “сшивок”, ухудшающих качество восстановленного сигнала. С учетом характеристик реальных телефонных каналов длительность элементарных отрезков сигнала ограничена снизу на уровне 15 — 20 миллисекунд.

Увеличение числа перемешиваемых элементов мозаики — увеличение “глубины перестановки” — ограничено возрастанием задержки восстановленного сигнала на приеме. При диалоге заметные неудобства возникают при задержке более 0,3 сек, а при задержке более 1 сек диалог становится невозможным. Оба указанных фактора определяют глубину перестановки на уровне 16 — 64 элементарных отрезков речи.

Маскирующее воздействие на структуру сигналов в линии связи может быть достигнуто временной инверсией (воспроизведением в обратном направлении по отношению к записи) всех или отдельных отрезков. Такое преобразование неэффективно на коротких отрезках (с продолжительностью менее длительности одного элементарного звука речи). Применение длинных отрезков уменьшает возможность их перемешивания. Поэтому временная инверсия применяется исключительно как дополнительное преобразование в комбинации с временными перестановками. При этом наиболее эффективна временная инверсия всех отрезков.

Временные перестановки и временная инверсия при правильном выборе параметров перестановки исключают непосредственное прослушивание речи в канале связи, но при анализе записи или при оперативном анализе сигнала на месте перехвата статическая перестановка, повторяющаяся из кадра в кадр, легко выявляется по спектральным и амплитудным связям отрезков, в результате чего исходная речь может быть восстановлена с применением несложной аппаратуры (ПЭВМ с аудиоплатой).

В то же время по своему составу и сложности алгоритма аппаратура с фиксированными перестановками незначительно отличается от аппаратуры с переменными перестановками, управляемыми криптоблоком. Поэтому в настоящее время для цепей защиты информации применяются почти исключительно аппараты с переменными перестановками.

3. Преобразования с временными или частотными перестановками (скремблированием) с переменными перестановками под управлением криптоблока и комбинированные мозаичные преобразования

Применение переменных перестановок позволяет значительно затруднить восстановление исходной речи по перехвату сигнала в канале. При правильном выборе криптоалгоритма удачный подбор перестановки на одном интервале никак не способствует подбору перестановок на последующих интервалах. Кроме того, введение криптоалгоритма с индивидуальным ключом исключает возможность использования для перехвата однотипного аппарата.

Аппаратура строится на базе сигнальных процессоров, имеет в своем составе АЦП(Аналого-цифровой преобразователь — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код), ЦАП(Цифро-аналоговый преобразователь — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал), криптоблок управления перестановкой, систему ввода или формирования ключа. Обязательным этапом рабочего процесса является начальная синхронизация взаимодействующих аппаратов и их последующая подсинхронизация.

Как следствие, эта аппаратура заметно дороже аппаратуры частотной инверсии — 200 - 400 USD за единицу.

Основными положительными качествами аппаратуры мозаичных преобразований — скремблеров — являются:

• относительно высокая стойкость защиты передаваемого речевого сигнала, исключающая его непосредственное прослушивание даже при наличии группы высокотренерованных аудиторов и требующая для восстановления речи значительных затрат времени при использовании специализированных измерительно-вычислительных комплексов, применяемых государственными спецслужбами;

• относительно низкая стоимость;

• простота эксплуатации (для моделей, специально разработанных для непрофессионального пользователя).

К недостаткам данного класса аппаратуры следует отнести:

• задержку восстановленного сигнала на приемной стороне, требующую привыкания и затрудняющую диалог;

• наличие эха, зависящего от параметров коммутируемой линии связи;

• задержку связи на время прохождения процесса синхронизации аппаратов;

• возможность срыва синхронизации на плохих каналах.