Ruido óptico externo del canal de comunicación de fibra óptica para evitar que las escuchas en el canal de fibra acústica filtren información de voz.

Ruido óptico externo del canal de comunicación de fibra óptica para evitar
que las escuchas en el canal de fibra acústica filtren información de voz

Se propone un método para evitar que las escuchas en un canal de fibra acústica filtren información de voz agregando radiación óptica con un espectro de modulación de ruido al flujo de luz de información. Se llevó a cabo una prueba experimental para comprobar la eficacia de neutralizar el canal de fuga según el método de articulación. Se discuten posibles esquemas para implementar el método, así como sus ventajas y desventajas.

La protección de la información de voz es un problema urgente en la sociedad moderna, que está asociado con la importancia de la información que se puede obtener de ella al escuchar conversaciones confidenciales y conversaciones sobre temas especiales en instituciones comerciales y gubernamentales [1]. En este sentido, existe una gran necesidad de analizar las tecnologías existentes e implementadas para el funcionamiento de los sistemas de información para detectar posibles fugas de información del habla.

El concepto de canal de fuga de fibra óptica acústica y los métodos para contrarrestarlo. utilizar

Actualmente uno de los más prometedores. direcciones desarrollo Las tecnologías de la información son tecnologías de fibra óptica, a partir de las cuales se construyen los sistemas de comunicación modernos, como líneas troncales o redes locales [2,3]. La fibra óptica penetra ampliamente en instituciones y apartamentos de ciudadanos, por lo tanto, si las comunicaciones de fibra óptica tienen lugar cerca o dentro de locales designados donde se pueden llevar a cabo negociaciones o conversaciones confidenciales sobre temas especiales, existe una amenaza real de fuga de información acústica (de voz) confidencial. información.

El canal acústico de fibra óptica está asociado con la grabación no autorizada de información de voz (escucha) a través de canales de fibra óptica estándar para transmitir información para diversos fines de una institución determinada [4,5]. En el canal de fuga, el campo acústico del soporte de información afecta la fibra óptica de los sistemas de información estándar construidos con tecnologías de fibra óptica y provoca la modulación del flujo de luz en la fibra óptica o en los equipos de red en frecuencias acústicas. Los métodos digitales de transmisión de información, utilizados con mayor frecuencia en los sistemas de comunicación modernos, permiten que esto se haga sin interrumpir el funcionamiento de todo el sistema, ya que el nivel de impacto acústico del flujo de luz reduce ligeramente la relación señal-ruido. El flujo luminoso puede ser generado por un equipo estándar o creado especialmente por un intruso. El flujo de luz modulado por voz a través de comunicaciones de fibra óptica estándar puede ir mucho más allá del lugar de negociación, donde un atacante puede demodularlo y registrarlo. Las distancias de propagación de la señal pueden alcanzar cientos de kilómetros dependiendo de la estructura de la red de cable, lo que se debe a la baja atenuación de la señal óptica en la fibra óptica. Por ejemplo, los teléfonos modernos de fibra óptica [6,7], utilizados para configurar sistemas de comunicación, se utilizan a distancias de más de 200 km.

Actualmente, existen muchos métodos y soluciones técnicas para proteger la información del habla de fugas a través de radiación electromagnética lateral e interferencias, canales vibroacústicos y acústicos [1]. El uso por parte de los atacantes de un nuevo tipo de canal de fuga de información de voz: fibra óptica acústica — puede crear serios problemas para los sistemas de seguridad, lo que está asociado con el uso generalizado de nuevas tecnologías para la transmisión de información basada en cables de fibra óptica, así como con principios físicos no estándar de formación de canales, cuyas contramedidas técnicas actualmente no existen. en su totalidad.

Todos los métodos principales para contrarrestar la fuga de información de voz a través de canales de guía de ondas influyendo en el entorno del canal se pueden dividir en los siguientes tipos:

• aislamiento acústico del entorno del canal de transmisión — un método pasivo, que consiste en reducir la influencia de la influencia acústica en el medio del canal de transmisión;
• filtrar el soporte de información en el canal de transmisión — un método que consiste en no pasar una señal con información de voz confidencial a través del canal;
• enmascarar el soporte de información en el canal de transmisión — un método que consiste en ocultarlo añadiendo una señal de enmascaramiento especial;
• entorno ruidoso del canal de transmisión — un método activo que implica la creación de interferencias artificiales y ruido en frecuencias acústicas.

Cada método tiene sus propias desventajas y ventajas. En particular, el último tipo de contraataque a otros es más eficaz cuando se requiere una solución rápida y a corto plazo al problema de proteger las negociaciones confidenciales de manera sencilla y eficaz.

Se conocen métodos para neutralizar los efectos de los campos acústicos en un cable óptico mediante el uso de una funda aislante del sonido especial de la fibra y el cable, que reduce la influencia de las vibraciones y el sonido en los parámetros de la luz en las líneas de comunicación de fibra óptica. Por ejemplo, los fabricantes de cables deben fabricar cables ópticos resistentes a cargas de vibración con aceleraciones de hasta 40 m/s2 en el rango de frecuencia de 10 a 200 Hz [8]. Sin embargo, esto no proporciona una protección completa contra la fuga de información de voz desde el canal de fibra óptica acústica, lo que está asociado con la posibilidad de crear contacto acústico con el cable ya sea involuntariamente durante la instalación y operación, o intencionalmente por parte de un intruso.

Se conocen métodos para neutralizar la influencia local de los campos acústicos en un cable óptico incluyendo en la línea de comunicación de fibra óptica un equipo especial que restablece los parámetros de los pulsos de luz en ella, — Repetidores, regeneradores de señal. Por ejemplo, un dispositivo de desacoplamiento optoelectrónico para 1 puerto SC ORU-1 o 2 puertos SC ORU-2 producido por la Empresa Unitaria Estatal Federal KBPM (Moscú) [9]. El principio de funcionamiento del dispositivo está asociado con la conversión de una señal óptica en eléctrica y la posterior conversión inversa en una señal óptica, libre de ruido, incluido el de naturaleza acústica. Además de los equipos especiales, cualquier equipo de fibra óptica activo en la red destruye inevitablemente el canal de fuga de fibra óptica acústica, ya que en él se restablece la modulación digital original y los efectos de ruido desaparecen. Pero el uso de equipos de red especiales y/o activos conlleva en sí el riesgo de formación de fugas, lo que requiere un mantenimiento especial, colocación cerca de las instalaciones protegidas en un gabinete especial, controles regulados de funcionamiento, etc. Además, dichos equipos requieren una protección especial contra fugas debido a la radiación electromagnética lateral y a las interferencias asociadas con los componentes electrónicos del equipo y los circuitos de suministro de energía eléctrica de la red.

Se conocen métodos y dispositivos para neutralizar canales acústicos de fuga de información de voz a través de varios canales de guía de ondas para transmitir información, por ejemplo, en líneas de abonados telefónicos, redes eléctricas y otros sistemas de cables eléctricos, mediante ruido acústico en el entorno cercano al línea o la línea misma. Por ejemplo, un generador de ruido a lo largo de la red de suministro de energía y las líneas de tierra «Sonata-RS1» (ZAO ANNA, Moscú) [10], diseñado para la protección activa contra la fuga de información en forma de señales eléctricas informativas que surgen en la red de suministro de energía, sistema de puesta a tierra, comunicaciones de ingeniería, etc.

Sin embargo, no se conocen métodos similares para contrarrestar las escuchas en canales de transmisión de información de fibra óptica, lo que se debe a la novedad del problema. Este artículo propone uno de los métodos para proteger la información del habla basado en agregar una señal óptica del espectro de ruido a la señal de información.

Experimento sobre la protección activa de la información del habla contra fugas a través de un canal de fibra acústica

La esencia de la solución técnica de protección propuesta es que para neutralizar el canal de fuga de fibra óptica acústica, se introduce radiación óptica en frecuencias acústicas con ruido u otro espectro especial en el canal de transmisión de información de fibra óptica estándar, lo que genera ruido/enmascara el flujo de luz de información en la red. Por lo tanto, se produce ruido/enmascaramiento de cualquier información acústica (de voz) que pueda transmitirse sin autorización a través de comunicaciones de fibra óptica junto con el tráfico de la red de información o, en lugar de ello, utilizando una fuente de luz externa. La eficacia del canal de fuga se puede controlar mediante el método articulatorio, que consiste en determinar la inteligibilidad del habla transmitida. En el caso más simple, la inteligibilidad W está determinada por la proporción de palabras entendidas correctamente por el operador sobre el número total de palabras de prueba transmitidas, expresada como porcentaje [1,11].

En un stand de investigación de laboratorio creado, se llevó a cabo un estudio experimental del efecto del ruido óptico de un canal de comunicación de fibra óptica sobre la eficiencia de la formación de canales de fuga, que incluye los siguientes elementos (Fig. 1):

• una línea de comunicación en forma de cable óptico comercial multicapa dual de más de 30 m de largo junto con un cable adicional que cierra la línea formando un anillo;
• al final del En el cable se coloca un teléfono probador de fibra óptica “Rubin-021” con modulación de luz analógica;
• en lugar de un micrófono, se conecta una computadora portátil al probador a través de la salida lineal de la tarjeta de audio, que reproduce Grabaciones de señales de voz de prueba.

Arroz. 1. Dispositivo experimental para estudiar la protección activa
de la información del habla contra fugas a través de un canal de fibra óptica acústica utilizando el método del ruido óptico del canal de comunicación.
1 — Teléfono probador de fibra óptica «Rubin-021», 2 — cable de fibra óptica dual,
3 — acoplador de fibra óptica,
4 — dispositivo para ingresar una señal óptica de ruido externo desde un reproductor MP3 con archivos de audio de varias entradas de ruido a través del teléfono probador Rubin-021,
5— auriculares (auriculares) para controlar la inteligibilidad del habla,
6 — computadora para entrada de voz.

Fig. 2. Resultados de un estudio experimental de la eficacia de un canal de fuga de información del habla
de fibra acústica basado en la dependencia de la inteligibilidad W del habla de prueba del nivel de ruido relativo SNR.

Luz flujo en salir El probador telefónico es modulado por la señal de voz y, propagándose a lo largo del cable de fibra óptica, anillo,  regresa al teléfono del probador, donde el operador lo demodula y lo escucha a través de auriculares. El nivel de profundidad de modulación de la luz se ajusta mediante programación en la computadora portátil desde el nivel 0 hasta el valor 100%. Para no destruir el amplificador de micrófono del probador telefónico, la conexión se realizó mediante divisores de 1:10 y 1:100. El operador escucha a través de los auriculares un sonido claro, no contaminado por ruidos externos o extraños y con una inteligibilidad del 100%. Aunque se detecta ruido en la línea de transmisión interna durante la escucha, no afecta la inteligibilidad del habla. El sonido es casi claro cuando se utiliza el láser a una longitud de onda de 1310 nm, y aparece un ruido menor a una longitud de onda de 1550 nm.

En el punto de cortocircuito óptico del cable, se enciende un acoplador de fibra óptica para que la luz externa introducida en el cable se difunda hacia el detector fotorreceptor del teléfono probador y se superponga a la señal de voz útil. Para ingresar una señal de ruido de luz externa, se utilizó un segundo teléfono de prueba «Rubin-021», la señal de ruido del reproductor flash se suministró a la entrada del micrófono del teléfono. El tipo de señal de ruido se seleccionó entre un conjunto de ruidos previamente grabados en la misma. Las características de este canal son similares al canal principal.

El experimento consistió en registrar la inteligibilidad del habla W (en %) de una señal de voz transmitida a través de un cable óptico, dependiendo de su nivel LV en dB y del nivel de ruido óptico LN en dB. Los valores absolutos de los niveles de las señales de voz y ruido no son importantes para el experimento, ya que la inteligibilidad del habla se ve afectada únicamente por su diferencia en dB. Por tanto, la relación entre los niveles de señal y el ruido SNR = (LV-LN). Los valores de presión sonora de la señal y el ruido se registraron con un sonómetro midiendo los niveles de sonido creados en los auriculares a partir de las señales de voz y ruido por separado.

La objetividad de la medición de la inteligibilidad del habla W se logra mediante la generación de voz por computadora basada en un motor de audio estándar. En este caso, la identidad del habla en todos los parámetros principales puede considerarse muy alta. El uso de varias combinaciones de palabras de prueba no permite al operador adivinar las palabras habladas, lo que aumenta la objetividad del cálculo de W. La precisión se ve afectada por el hecho de que el reconocimiento de palabras de oído fue realizado por un solo operador. cuya objetividad quedó registrada en comparación con otros operadores independientes. Nuestras estimaciones de precisión de medición son del orden del 5 %.

Los resultados de los estudios experimentales se presentan en la Fig. 2. El curso de la dependencia W(SNR) tiene una forma estándar, que se observa en canales de comunicación acústicamente ruidosos. Con una relación señal-ruido del habla SNR<0, la inteligibilidad del habla es inferior al 50% y cae rápidamente a medida que disminuye hasta que se vuelve imposible de entender, y con SNR>0 tenemos un habla bien entendida con una inteligibilidad superior al 50%. El nivel de ruido SNR=0 es un valor límite que permite estimar la profundidad de modulación de ruido requerida para neutralizar un canal de fuga, lo cual es consistente con estimaciones para otros tipos de canales de fuga.

Los resultados experimentales obtenidos se puede utilizar en el desarrollo de dispositivos de protección de la información del habla contra fugas a través de un canal de fibra óptica acústica.

Análisis de estudios experimentales y recomendaciones para su uso

La prevención de escuchas a través de comunicaciones de fibra óptica mediante la introducción de radiación adicional en el canal de fibra óptica se implementa mediante dispositivos especiales. Un posible diseño de dicho dispositivo se presenta en forma de diagrama de bloques generalizado en la Fig. 3. El dispositivo de protección es un generador de luz de banda ancha con un espectro de modulación de ruido en la salida de fibra óptica, que se implementa sobre la base de elementos estándar o especialmente creados. Como fuente de luz, es necesario utilizar un generador de un espectro de radiación de banda ancha modulado por una señal de ruido especial en frecuencias acústicas. El uso de una fuente de luz de banda ancha permite crear ruido/enmascaramiento del canal de fibra óptica en todo el rango espectral y eliminar el uso de fuentes de luz especiales de banda estrecha para formar un canal de fuga. De hecho, el uso de fuentes de luz externas de banda estrecha en un canal de fuga es un método peligroso para las escuchas ilegales, ya que permite obtener una alta relación señal-ruido mediante la instalación de filtros ópticos selectivos que cortan toda otra radiación en el canal. canal de comunicación.

Figura 3. Diagrama de bloques generalizado de un método y dispositivo para ruido óptico en un canal de transmisión de información de fibra óptica.
1 — Generador de luz de banda ancha con espectro de modulación de ruido en salida de fibra óptica,
2 -fuente de luz de banda ancha, 3 -generador de señales eléctricas en frecuencias de audio (reproductor),
4 — acoplador de fibra óptica.

El dispositivo está incluido en el canal de fibra óptica del sistema estándar en los puntos de conexión desmontables y puede funcionar de forma continua o sólo durante reuniones y negociaciones confidenciales. Cuando está apagado, el dispositivo no debería afectar el funcionamiento del sistema de comunicación. Cuando se enciende, el dispositivo de protección, dependiendo de los modos de funcionamiento, puede neutralizar completamente el funcionamiento del sistema de comunicación cuando la intensidad de la señal de ruido óptico externo excede la intensidad de otras señales (información) en el canal de comunicación, o no tener efecto sobre el funcionamiento cuando la intensidad de la señal de ruido es insignificante en comparación con las mismas señales.

La radiación en un cable óptico se puede introducir en la fibra óptica de los sistemas estándar en los lugares de conexiones desmontables usando adaptadores de conexión estándar o sin romper la fibra usando un dispositivo especial de entrada/salida de señal óptica en un microcurva. La entrada más sencilla es utilizar un acoplador óptico de formato estándar 2->1. El generador está conectado a una de las 2 entradas. La dirección en la que es necesario generar interferencia se selecciona conectando los conectores restantes del acoplador que cierra la línea de comunicación. Por ejemplo, encender el acoplador (Fig. 3) le permite protegerse contra escuchas en la dirección derecha del dispositivo que distribuye la luz del generador. La radiación también se puede introducir en la fibra óptica y emitirse utilizando dispositivos de entrada/salida de radiación en la curva, como RNOTOM 550 (Hakuto Co., Ltd., Japón) [12], FOD 5503 (KB Fiber Optical Devices, Rusia) [13] o dispositivo de entrada/salida de energía óptica sin fibra FCD-10B de EXFO (Canadá) [14]. Sin embargo, los dispositivos de E/S tienen una eficiencia limitada en términos de longitudes de onda y color del recubrimiento de la fibra, lo que limita su uso en la práctica.

Conclusión

El artículo analiza el método de ruido óptico de un canal de comunicación y dispositivos prácticos de trabajo para evitar escuchas a través de un canal de fibra óptica acústica y la fuga de información del habla. Se muestra la alta eficiencia del método con su correcta implementación y también se señalan las desventajas asociadas con la necesidad de reducir el ruido en un amplio espectro óptico. El trabajo es un desarrollo de la Solicitud de invención [15].

Literatura

1. Khaliapin D.B. Protección de la información. ¿Estás siendo escuchado a escondidas? Protégete. — M.: NOU SHO «BAYARD», 2004. — 431 p.
2. Semenov A.B. Subsistemas de fibra óptica de SCS modernos. — M.: Academia de TI: DMKPress, 2007 — 632 págs.
3. Bailey D., Wright E. Fibra óptica: teoría y práctica. Por. del ingles — M.: KUDITS-PRESS, 2008 — 320 seg.
4. Grishachev V.V., Khalyapin D.B., Shevchenko N.A. Análisis de amenazas de fuga de información del habla a través de comunicaciones de fibra óptica. //Problemas de seguridad de la información. — 2008. -№4. — P.12-17.
5. Grishachev V.V., Khalyapin D.B., Shevchenko N.A., Merzlikin V.G. Nuevos canales para la fuga de información confidencial del habla a través de subsistemas de fibra óptica de SCS //Tecnología especial. — 2009. — No. 2. — P.2-9.
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7. Rudnitsky V.B., Sumkin V.R. Teléfonos modernos de fibra óptica. //Photon-Express. — 2005. — No. 8. — P.42-44.
8. Reglas para el uso de cables de comunicación óptica, dispositivos ópticos pasivos y dispositivos para soldar fibras ópticas: aprobados. Ministerio de Tecnologías de la Información y Comunicaciones de Rusia. Federación 19/04/2006. orden No. 47 (registrada por el Ministerio de Justicia de Rusia el 28 de abril de 2006, registro No. 7772)
9. Dispositivo de desacoplamiento optoelectrónico para 1 puerto SC ORU-1 o 2 puertos SC ORU-2 //Moscú, Folleto publicitario de FSUE KBPM.
10. Generador de ruido para la red de alimentación y líneas de tierra “Sonata-RS1”. //Moscú, folleto publicitario de JSC «ANNA».
11. Pokrovsky N.B. Cálculo y medición de la inteligibilidad del habla //M.: Svyazizdat, 1962. — 392 seg.
12. Dispositivo de entrada/salida de señal de curvatura de fibra — HAKTRONICS FOTOM-550. //Hakuto Co., Ltd., Japón (http://photom.hakuto.jp).
13. Acoplador de pinza para ropa de fibra óptica. Modelo FOD 5503. Instrucciones de funcionamiento. //KB de dispositivos de fibra óptica (http://fod.ru). Dispositivo de entrada/salida de señal óptica FCD-10B. Instrucciones de funcionamiento p/n 1037015 //EXFO Electro-Optical Engineering Inc., Canadá, marzo de 2003 (exfo).
14. Solicitud n.º 2009115677 Federación de Rusia. Método y dispositivo para la protección activa de información de voz confidencial contra fugas a través de un canal de fibra óptica acústico basado en ruido óptico externo/V.V. Grishachev, D.B Khalyapin, N.A. Shevchenko. — declaración 27/04/2009.