Технические каналы утечки акустической (речевой) информации. Продолжение. Начало № 3 2004 год.

ХОРЕВ Анатолий Анатольевич, доктор технических наук, профессор

ТЕХНИЧЕСКИЕ КАНАЛЫ УТЕЧКИ АКУСТИЧЕСКОЙ (РЕЧЕВОЙ) ИНФОРМАЦИИ

Продолжение.
Начало № 3 2004 год.

Прямые акустические технические каналы утечки информации

В прямых акустических (воздушных) технических каналах утечки информации средой распространения акустических сигналов является воздух. В качестве датчиков средств разведки используются высокочувствительные микрофоны, преобразующие акустический сигнал в электрический (рис. 1).

Рис. 1. Схема прямого акустического технического канала утечки информации

В аппаратуре акустической разведки используются микрофоны различных типов с чувствительностью 30 — 50 мВ/Па, обеспечивающие регистрацию речи средней громкости на удалении до 10 — 15 м от источника речи. При этом частотный диапазон составляет в основном от 50 – 100 Гц до 6 – 15 кГц.

Перехват акустической (речевой) информации из выделенных помещений по данному каналу может осуществляться:

— с использованием портативных устройств звукозаписи, скрытно установленных в выделенном помещении;

— с использованием электронных устройств перехвата информации (закладных устройств) с датчиками микрофонного типа (преобразователями акустических сигналов, распространяющихся в воздушной среде), скрытно установленных в выделенном помещении, с передачей информации по радиоканалу, оптическому каналу, электросети 220 В, телефонной линии, соединительным линиям ВТСС и специально проложенным кабелям;

— с использованием направленных микрофонов, размещенных в близлежащих строениях и транспортных средствах, находящихся за границей контролируемой зоны;

— без применения технических средств (из-за недостаточной звукоизоляции ограждающих конструкций выделенных помещений и их инженерно-технических систем) посторонними лицами (посетителями, техническим персоналом), при их нахождении в коридорах и смежных помещениях (непреднамеренное прослушивание).

Использование тех или иных средств акустической разведки определяется возможностью доступа в контролируемое помещение посторонних лиц.

В том случае, если имеется постоянный неконтролируемый доступ в выделенное помещение, в нем заранее могут быть установлены миниатюрные микрофоны, соединительные линии которых выводятся в специальные помещения, где устанавливается регистрирующая или передающая аппаратура. Причем длина соединительного кабеля может достигать 5000 м как, например, в системе PK 1055-SS [1]. Такие системы перехвата акустической информации часто называют проводными системами (рис. 2).

Рис. 2. Перехват речевой информации с использованием
проводной микрофонной системы

Чтобы микрофоны не были обнаружены, они выпускаются в сверхминиатюрном исполнении (диаметр менее 2,5 мм) и камуфлируются под предметы интерьера помещений. Современные технологии позволяют изготавливать субминиатюрные микрофоны, которые легко установить за занавеской, в оконной раме или в раме картины.

Для повышения качества перехваченных разговоров микрофоны устанавливаются, как правило, вблизи мест возможного ведения разговоров, например, стола в комнате для ведения переговоров или кафедры в конференц-зале.

Регистрирующая или передающая аппаратура устанавливается, как правило, в местах, доступ в которые затруднен. В качестве регистрирующей аппаратуры используются, как правило, цифровые магнитофоны с длительным временем непрерывной записи (от 60 до 300 часов и более).

Для повышения качества и обеспечения возможности коррекции записанного разговора используются стереомагнитофоны и эквалайзеры.

При использовании стереомагнитофонов появляется возможность за счет стереоэффекта дифференцировать и отделять от информативной разговорной речи такие помехи, как шумы бытовых приборов, внешние уличные шумы и т.д.

Эквалайзеры представляют собой специальные устройства с набором различных фильтров: фильтров верхних и нижних частот, полосовых, октавных, чебышевских и других фильтров. Эти фильтры включаются по определенной программе в зависимости от характера искажений сигнала и помех.

Наряду с эквалайзерами для повышения разборчивости речи используются специальные программно-аппаратные комплексы, в состав которых комплексов входят:

— устройство ввода/вывода речевых сигналов, включающее аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи;

— блок специализированного сигнального процессора, предназначенная для реализации в реальном масштабе времени процедур цифровой обработки речевых сигналов, в частности шумоподавления;

— ПЭВМ со специальным программным обеспечением и другие средства.

Типовой комплекс позволяет устранять шумы и искажения путем использования следующих методов:

— адаптивной фильтрации с регулировкой скорости и порогов адаптации, числа коэффициентов, задержки с выбором типа алгоритма фильтра;

— компенсации влияния АЧХ канала звукозаписи с помощью “слепого” прецизионного выравнивания спектра;

— использования полосного (более 2000 полос) эквалайзера реального времени;

— фильтрации с помощью различных фильтров (ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ);

— частотного вычитания (удаления стационарных и медленно меняющихся по спектру помех);

— удаления импульсных помех;

— динамической фильтрации;

— нелинейных амплитудных преобразований.

При этом устраняются следующие типы искажений: шумы транспортных средств, сетевые наводки, типовые помехи телефонной сети и радиоканалов, плавная музыка, шумы бытовой техники (шум вентилятора, пылесоса, холодильника и т.п.), широкополосные и медленно меняющиеся шумы, компенсация неравномерности АЧХ диктофона и т.п.

Помещения оборудуются системой прослушивания микрофонного типа в основном при строительстве или реконструкции объекта.

Если посторонние лица не имеют постоянного доступа в выделенное помещение, но имеется возможность его регулярного кратковременного посещения под различными предлогами (например, для проверки системы освещения, кондиционирования или уборки помещения), то для перехвата речевой информации могут использоваться портативные устройства звукозаписи (в основном цифровые диктофоны), которые скрытно устанавливаются в интерьерах помещений, как правило, непосредственно перед проведением закрытого мероприятия (рис. 3). После окончания мероприятия диктофон из помещения изымается. Такие устройства также могут камуфлироваться под предметы повседневного обихода, например книги, письменные приборы, пачки сигарет и т.д.

Рис. 3. Перехват речевой информации с использованием портативных
устройств звукозаписи с датчиками микрофонного типа,
скрытно установленных в выделенном помещении

В настоящее время зарубежными и отечественными фирмами выпускается огромное количество портативных цифровых диктофонов, которые очень легко спрятать практически в любом помещении. Цифровые диктофоны могут быть встроены в авторучку, наручные часы и т.п.

Современные портативные цифровые диктофоны имеют миниатюрные размеры (объем менее 2 – 3 см³) и вес (6 – 20 грамм), оборудуются встроенными и миниатюрными выносными микрофонами, имеют автоматическую регулировку уровня записи (динамический диапазон 60 – 70 дБ), устройство управления включения записи голосом (VAS), позволяют фиксировать время, длительность разговора и т.д. Частота дискретизации речевого сигнала составляет от 8 до 64 кГц и более.

Длительность непрерывной записи в цифровых диктофонах в основном определяется емкостью, а, следовательно, и размерами аккумуляторной батареи. Например, диктофон Edic-mini B5 при размерах диктофона 24х44х8 мм обеспечивается время непрерывной записи до 17 ч, а диктофон Edic-mini B2 при размерах ? 18х55 мм – до 200 ч.

Недостатком способа перехвата речевой информации с использованием портативных диктофонов является необходимость повторного проникновения в выделенное помещение с целью изъятия диктофона и прослушивания записанных разговоров. Такого недостатка лишены электронные устройства перехвата информации (закладные устройства).

Под закладными устройствами обычно понимают портативные устройства съема информации, скрытно внедряемые (закладываемые) в выделенные помещения, в том числе в ограждающие конструкции, оборудование, предметы интерьера, а также в технические средства и системы обработки информации, вспомогательные технические средства и системы и передающие перехваченную информацию на приемный пункт по различным каналам.

Закладные устройства можно классифицировать по типу используемых датчиков, виду исполнения, типу источника питания, способам передачи информации и ее кодирования, способу управления передатчиком, месту установки, и т.д. (табл. 1).

 Таблица 1. Классификация электронных устройств перехвата речевой информации (закладных устройств)

Закладные устройства перехвата речевой информации с датчиками микрофонного типа часто называют акустическими закладками. Они могут быть выполнены в виде отдельного модуля, как правило, в форме параллелепипеда, или закамуфлированы под предметы повседневного обихода: пепельницу, электронный калькулятор, электролампочку, зажигалку, наручные часы, авторучку, вазу и т.п. В обычном исполнении объем закладного устройства без элементов питания составляет от 0,5 – 1,3 см³ до 10 – 20 см³.

Питание акустических закладок осуществляется от автономных источников питания (аккумуляторов, батарей), электросети переменного тока или телефонной сети. В зависимости от мощности излучения и типа источника питания время работы акустической закладки составляет от нескольких часов до нескольких суток и даже месяцев. При электропитании от сети переменного тока или телефонной линии время их работы не ограничено.

Перехватываемая акустическими закладками информация может или записываться с использованием портативных устройств звукозаписи, или передаваться к внешним средствам регистрации по радио- и оптическому каналам, электросети переменного тока, телефонным линиям и т.д. В качестве внешних устройств регистрации речевой информации наиболее широко используются цифровые магнитофоны (диктофоны), устанавливаемые в местах сбора разведывательной информации.

Акустические закладки, передающие информацию по радиоканалу, представляют собой специальные миниатюрные радиоредатчики и часто называются радиозакладками (рис. 4).

Рис. 4. Перехват речевой информации с использованием электронных устройств перехвата информации (закладных устройств) с датчиками микрофонного типа, скрытно установленных в выделенном помещении, с передачей информации по радиоканалу (радиозакладками)

Для передачи информации используются VHF (метровый), UHF (дециметровый) и GHz (ГГц) диапазоны длин волн. Наиболее часто используются диапазоны частот: 130 — 174 МГц; 350 – 450 МГц; 850 – 950 МГц и 1100 – 1300 МГц. Однако не исключено использование и других поддиапазонов. Например, радиозакладка SIM-A-31T работает в диапазоне 10,5 ГГц [6].

В радиозакладках в основном используются простые сигналы с частотной широкополосной (WFM) или узкополосной (NFM) модуляцией частоты. При использовании широкополосной частотной модуляции ширина спектра излучаемого сигнала составляет 30 – 120 кГц. Для использования узкополосной частотной модуляции необходима кварцевая стабилизация частоты передатчика, но при этом можно существенно сузить спектр передаваемого сигнала (до 6 – 10 кГц), и, следовательно, значительно увеличить дальность передачи информации (при условии, что для приема будет использоваться специальный приемник).

Дальность передачи информации во многом зависит от мощности излучения и вида используемой модуляции. Например, при мощности передатчика 1 мВт и узкополосной частотной модуляции (NFM) дальность передачи информации составляет до 100 м. Как правило, без использования ретрансляторов, дальность передачи не превышает 300 – 500 м.

Для повышения скрытности используются сложные сигналы (например, шумоподобные или с псевдослучайной перестройкой несущей частоты и т.п.) и различные способы кодирования передаваемой информации. Например, в радиозакладках SIM-PR-9000T и PK-1970 используются шумоподобные сигналы с фазовой манипуляцией и шириной спектра соответственно 5 и 4 МГц, а в радиозакладках SIM-A-70 и РК-1945-SS – псевдослучайная перестройка несущей частоты [1, 5, 6].

Из способов кодирования применяется аналоговое скремблирование речевого сигнала (как правило, инверсия спектра) и цифровое кодирование, заключается в преобразовании речевого сигнала в цифровой вид с последующим шифрованием по одному из алгоритмов. Например, в радиозакладке PK-2010 S используется простая инверсия спектра с точкой инверсии 1,862 кГц, в PK-1380-SS и PK-540-SS – сложная инверсия спектра сигнала, а в SIM-PR-9000T и РК-1970 – цифровое шифрование [1, 5, 6].

Современные радиозакладки оборудуются системой дистанционного управления, которое используется для включения и выключения передатчика, а также изменения параметров излучаемого сигнала и режимов работы (как, например, в PK-2010 S) [1, 5]. В таких закладках в дежурном режиме напряжение подается только на радиоприемное устройство, постоянно готовое к приему сигнала управления, при получении которого подается команда на включение передатчика. Как правило, сигналы управления передаются в VHF и UHF диапазонах длин волн. Для исключения ложных срабатываний сигнал управления кодируется.

Использование системы дистанционного управления значительно повышает скрытность ее использования, а также увеличивает время работы.

Для повышения скрытности работы в некоторых закладках используется разделение этапов съема и передачи информации (закладки с промежуточным накоплением) [6]. Они имеют в своем составе цифровой накопитель, приемник сигналов дистанционного управления и специальный передатчик для ускоренной передачи информации. В таких закладках в течение некоторого времени осуществляет перехват акустической информации, преобразование ее в цифровой вид и запись во внутреннюю память закладки. Передача информации осуществляется через определенные промежутки времени или по команде дистанционного управления. Соотношение времени накопления и времени передачи может составлять от 40:1 до 120:1. Различают закладки с коротким временем (несколько секунд) и длительным (от нескольких десятков минут до нескольких десятков часов). Например, для закладки с соотношением времени накопления и времени передачи 100:1 при времени накопления 3 с информация будет передаваться короткими пакетами, длительностью 30 мс с периодичностью 3 с, а при времени накопления 24 ч раз в сутки в течение времени менее 15 мин.

Для приема передаваемой информации в таких системах используются специальные устройства, включающие скоростные приемники информации и скоростные накопители информации с функцией нормального воспроизведения.

Разновидностью дистанционно управляемых акустических закладок являются, так называемые “аудиотранспондеры” (“аudiotransponder”), представляющие собой микропередатчики, в которых роль задающего генератора выполняет внешний высокочастотный генератор [4, 6]. То есть такая закладка начинает работать только при облучении ее мощным гармоническим высокочастотным зондирующим (опорным) сигналом. Приемник транспондера выделяет зондирующий сигнал и подает его на модулятор. В качестве модулирующего используется сигнал, поступающий с микрофонного усилителя. Модулированный высокочастотный сигнал переизлучается, при этом его частота может смещается относительно несущей частоты зондирующего сигнала. Время работы транспондеров составляет несколько месяцев, так как потребляемый ток как в дежурном, так и рабочем режимах незначителен. Например, аудиотранспондер” SIM-ATP-16 обеспечивает время работы 2000 – 4000 ч, при этом дальность действия системы составляет до 500 м [6].

Недостатком радиозакладок является возможность обнаружения их радиоизлучений специальными приемниками. С целью устранения этого недостатка разработаны закладные устройства, передающие информацию по оптическому каналу в инфракрасном, невидимом глазу диапазоне (0,8 – 1,1 мкм). Такие закладки иногда называют “инфракрасными” или ИК-закладками (рис. 5). Инфракрасный передатчик преобразует акустические колебания в световые, используя при этом широтно-импульсную модуляцию. Для приема информации, передаваемой такими закладками, используются приемники оптического излучения. Дальность передачи информации составляет несколько сот метров. Например, инфракрасный передатчик STG-4403 обеспечивает передачу информации на расстояние до 500 м [2, 8].

Рис. 5. Перехват речевой информации с использованием электронных устройств перехвата информации (закладных устройств) с датчиками микрофонного типа, скрытно установленных в выделенном помещении, с передачей информации по оптическому каналу в инфракрасном диапазоне длин волн (ИК-закладками)

Кроме радио и оптического канала для передачи информации используются линии электропитания силовой сети 220 В (рис. 6). Такие закладки часто называют сетевыми. Они могут быть установлены в электрические розетки, удлинители, бытовую аппаратуру, питающуюся от сети переменного тока, или непосредственно в силовую линию. Для приема информации, передаваемой сетевыми закладками, используются специальные приемники, подключаемые к силовой сети в пределах здания (силовой подстанции).

Рис. 6. Перехват речевой информации с использованием электронных устройств перехвата информации (закладных устройств) с датчиками микрофонного типа, скрытно установленных в выделенном помещении, с передачей информации по электросети 220 В (сетевыми закладками)

Принцип работы сетевой закладки мало чем отличается от принципа работы обычной радиозакладки, у которой в качестве антенны используется силовой провод, но при этом в основном используют частоты от 40 до 600 кГц (в ряде случаев могут использоваться частоты до 5 – 10 МГц).

С использованием сетевых закладок возможна передача информации на расстояния до 300 500 м в пределах одного или нескольких зданий, питающихся от одной низковольтной шины трансформаторной подстанции [2, 3, 8].

Кроме сети электропитания для передачи информации широко используются телефонные линии связи. Наибольшее распространение среди таких закладок нашли устройства типа “телефонного уха”, прием информации с которых может осуществляться с обычного или сотового телефона (рис. 7) [8]. Данное устройство включает в себя контроллер состояния телефонной линии, дешифратор, электронный коммутатор, микрофонный усилитель и непосредственно микрофон, устанавливаемый в контролируемом помещении. Устройство включается в разрыв телефонной линии, соединенной с телефоном, номер которого известен (“телефоном-наблюдателем”).

Рис. 7. Перехват речевой информации с использованием электронных устройств перехвата информации (закладных устройств) с датчиками микрофонного типа, скрытно установленных в выделенном помещении, с передачей информации по телефонной линии на низкой частоте (закладки типа “телефонное ухо”)

В таком устройстве после набора номера телефона-наблюдателя” абонент транслирует в линию специальный кодированный тональный (звуковой) сигнал, вырабатываемый небольшим по размерам кодовым устройством (“бипером”). В момент передачи сигнала “бипер” подносится к телефонной трубке. Контроллер телефонной линии закладки подавляет один — два сигнала вызова, что обеспечивает скрытность работы устройства, и подает кодированный сигнал на дешифратор, где осуществляется его сравнение с эталонным, заранее введенным в память закладки. При совпадении передаваемого и эталонного сигналов контроллер телефонной линии закладки шунтирует линию сопротивлением 600 Ом (при этом АТС переключает “телефон-наблюдатель” на прием-передачу информации), а электронный коммутатор подключает к линии микрофон, что обеспечивает звонящему абоненту возможность прослушивания разговоров, ведущихся в помещении, где он установлен. К одному устройству контроля может подключаться более пяти микрофонов.

Дальность передачи при использовании такой закладки практически не ограничена, так как вызов можно осуществлять по международным каналам телефонной связи. Выключение устройства происходит автоматически, когда подслушивающее лицо прерывает связь или при поднятии трубки на телефоне-наблюдателе”. Питание устройства осуществляется от телефонной линии, поэтому срок службы такой закладки практически не ограничен.

Способы внедрения закладных устройств во многом зависят от режима доступа в служебные помещения.

Если доступ в помещение не контролируется, то закладные устройства могут быть установлены в интерьерах помещения, предметах повседневного обихода, радиоаппаратуре, розетках электросети и электрических приборах, технических средствах связи и их соединительных линиях и т.п. Наиболее вероятна установка закладок при профилактических работах на системах электропитания, связи и сигнализации или уборке помещений.

Если доступ в помещение контролируется, но там даже в течение короткого времени могут находиться посетители (чаще всего это кабинеты, приемные или комнаты отдыха руководящего состава), то закладки могут быть установлены или путем замены предметов, постоянно находящихся в данном помещении, на аналогичные, но оборудованные закладками, или непосредственно в интерьерах помещения, например под креслом или столом, под подоконником, за занавеской и т.п., или даже в смятой пачке сигарет или куске картона, брошенных в урну.

Закладки могут быть закамуфлированы в предметах и вещах, “случайно” забытых посетителем, например в авторучке, калькуляторе, кейсе, шляпе и т.д. Закладки могут быть установлены в сувенирах или предметах повседневного обихода, подаренных руководителю, в средствах иностранного производства, поставляемых по предварительным заказам предприятий и учреждений. Они также могут быть установлены в импортную и отечественную аппаратуру при ее гарантийном обслуживании или ремонте.

Если требуется организовать прослушивание разговоров в помещении, доступ в которое невозможен, то для прослушивания разговоров в помещении могут использоваться направленные микрофоны.

Разведка может вестись из соседних зданий или автомашин, находящихся на автостоянках, прилегающих к зданию.

С использованием направленных микрофонов возможен перехват речевой информации из выделенных помещений при наличии открытых оконных проемов (форточек или фрамуг) в условиях города (на фоне транспортных шумов) на расстояниях до 50 — 100 м. За городом при оптимальных условиях дальность разведки может составлять до 100 — 150 м днем и до 500 м в ночное время.

В основном используются три вида направленных микрофонов: параболические (рефлекторные), трубчатые (“микрофон-труба”) и плоские (микрофонные решетки) микрофоны.

Параболический микрофон имеет параболический отражатель, в фокусе которого находится обычный высокочувствительный микрофон.

Наиболее простым по конструкции является направленный микрофон “Большое ухо”, выпускаемый в Германии. Основой устройства является параболоид вращения диаметром 43 см, в фокусе которого помещен электретный микрофон, подключенный ко входу малошумящего усилителя низкой частоты, анного на четырех операционных усилителях, конструктивно оформленных в одном корпусе интегральной микросхемы.

“Микрофон-труба” представляет собой трубчатую фазированную приемную акустическую антенну, нагруженную на высокочувствительный микрофон или решетку микрофонов, включенных последовательно.

Характерным представителем такого типа микрофонов является микрофон “Акустическое ружье”. Микрофон имеет несколько десятков тонких трубок с длинами от нескольких сантиметров до метра и более. Эти трубы собирают в пучок: длинные в центре, короткие – по наружной поверхности пучка. Концы трубок с одной стороны образуют плоский срез, входящий в предкапсюльный объем микрофона. Звуковые волны, приходящие к приемнику по осевому направлению, проходят в трубки и поступают в предкапсюльный объем в одинаковой фазе, и их амплитуды складываются арифметически. Звуковые волны, приходящие под углом к оси, оказываются сдвинутыми по фазе, так как трубки имеют разную длину. Следовательно, их суммарная амплитуда будет значительно меньше.

Дальность приемов сигналов подобных микрофонов может быть увеличена за счет использования большего числа трубчатых элементов.

“Микрофон-труба” может быть закамуфлирован под зонт, трость или выполнен в обычном исполнении.

Так называемые “плоские” направленные микрофоны появились сравнительно недавно и представляют собой акустическую антенную решетку, включающую несколько десятков микрофонов. Они могут встраиваться в стенку атташе-кейса или вообще носиться в виде жилета под рубашкой или пиджаком. Дальность их действия сравнительно ниже по отношению к первым двум типам направленных микрофонов и составляет 30 — 50 м.

Окончание — №5 2004 год.      читать… 

Литература

1. Anti-riot equipment: Catalog. – Germany: PK Electronik International FRG.
2. Audiotel International Limited: Catalog.
3. Discrete surveillance: Catalog. – Germany: Helling.
4. Miniatur – Audiosender: Catalog. — Germany, Hildenbrand-Elektronic Gmb. H.
5. Professional general export catalog. The № 1. Government supplier of surveillance technology. – Germany: PK Electronik International FRG, 1994.
6. Security & Electronic System GmbH: Catalog. – Germany: SIM.
7. Survival: Catalog. – Communication Control Systems.
8. Specialized Security Systems: Catalog. – USA: American International corporation.
9. Направленные микрофоны: мифы и реальность. bnti