Курсовая работа: Исследование помещения на виброакустическую защищенность

Курсовая работа: Исследование помещения на виброакустическую защищенность

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Сыктывкарский государственный университет»

Факультет информационных систем и технологий

Кафедра защиты информации

Курсовая работа по дисциплине

«Инженерно-техническая защита информации»

Исследование помещения на виброакустическую защищенность

(на примере деканата факультета ИСиТ)

Сыктывкар 2009

Содержание

Введение

1.Теоретические основы виброакустики

1.1 Краткие сведения из акустики

1.1.1 Распространение звуковых волн

1.1.2 Виды звуковых волн

1.1.3 Отражение и прохождение звука

1.1.4 Поглощение звуковых волн

1.2 Классификация акустических каналов утечки информации

2. Защита информации в выделенных помещениях

2.1 Модель угроз для информации через акустический канал утечки

2.2 Модель угроз для информации через виброакустический канал утечки

2.3 Модель угроз для информации за счет электроакустического преобразования и гетеродинного оборудования

3. Методики расчета

3.1 Расчет контролируемой зоны объекта и контрольных точек

3.2 Акустический и виброакустический контроль. Методика контроля

3.3 Размещение акустического излучателя передающего измерительного комплекса

4. Оценка защищенности ограждающих конструкций помещения от утечки информации по виброакустическому каналу (на примере деканата факультета ИСиТ)

4.1 Порядок проведения контроля защищенности помещения от утечки виброакустической речевой информации

4.2 Анализ объекта защиты

4.3 Измерение виброакустической защищенности помещения

Заключение

Список литературы

Введение

Для несанкционированного добывания информации в настоящее время используется широкий арсенал технических средств, из которых малогабаритные технические средства отражают одно из направлений в развитии современных разведывательных технологий. Выполняемые в портативном, миниатюрном и сверхминиатюрном виде, эти средства аккумулируют в себе новейшие научные, технические и технологические достижения электроники, акустики, оптики, радиотехники и других наук. Такие средства находят широкое применение, как в деятельности правоохранительных органов, так и иностранных технических разведок, в подпольном информационном обеспечении незаконных экономических, финансовых и криминальных организаций. В условиях рыночной экономики появление значительного числа конкурирующих между собой различных структур естественным образом создало определенное пространство, на котором применение подобных устройств технической разведки для добывания информации различной значимости является наиболее вероятным.

На сегодняшний день инженерно-техническая защита информации переживает бурный рост, и эта тенденция будет сохраняться в дальнейшем. Многие фирмы и организации заинтересованы в защите своих конфиденциальных данных и проводят мероприятия по пресечению их утечки. К таким мероприятиям относятся организационные, инженерно-технические решения в области защиты информации, а также защита информации в области компьютерных технологий.

В области защиты информации от утечки по техническим каналам по сей день одним из наиболее актуальных направлений остается обеспечение акустической непроницаемости защищаемых помещений. Акустические волны, которые создаются человеческой речью, воздействуют на ограждающие конструкции помещения (перегородки, стены, перекрытия, окна, двери) и инженерные системы (трубопроводы), передавая им часть своей энергии. Возникающие в конструкциях колебания, несмотря на свою слабость, могут быть приняты и усилены специальными приборами (например, электронными стетоскопами или лазерными микрофонами). Кроме того, в защищаемом помещении могут быть воздуховоды, вентиляционные шахты, печи, камины либо другие подобные системы, являющие собой акустическую «дыру», через которую речевая информация также может уходить за пределы помещения.

Необходимость проведения мероприятий по защите помещений от утечки речевой информации через виброакустические каналы регламентирована рядом нормативных и регулирующих документов. Существующие в этой области требования адресованы в первую очередь к информации, относящейся к разряду государственной тайны. Однако актуальность обозначенной проблемы вовсе не снижается, если речь идет о любой другой конфиденциальной информации, просто требования становятся рекомендациями.

Целью данной курсовой работы является исследование помещения на виброакустическую защищенность (на примере деканата факультета ИСиТ, кабинет №414). Для достижения этой цели были выделены следующие задачи:

-  уяснить теоретические основы виброакустики;

-  изучить классификацию и модель угроз акустических каналов утечки информации;

-  научиться рассчитывать методики оценки защищенности помещений от утечки речевой конфиденциальной информации по виброакустическим каналам;

-  оценить защищенность исследуемого помещения;

-  сформулировать меры по улучшению защиты помещения от утечки информации.

Объектом изучения курсовой работы является деканат факультета информационных систем и технологий, предметом изучения курсовой работы является прибор SVAN 959.

Для написания курсовой работы использовались данные прибора SVAN 959, а так же учебные пособия по данной тематике.

 
1.  Теоретические основы виброакустики

1.1 Краткие сведения из акустики

Шум - один из видов звука. В промышленной акустике термином шум обозначают любой нежелательный в данных условиях звуковой процесс. Всякий меняющийся и раздражающий звук является шумом. Физическая природа шума обусловлена колебательными движениями частиц упругой среды, распространяющимися в виде волн. Как физиологическое явление, шум определяется ощущением, воспринимаемым органом слуха при воздействии звуковых волн в диапазоне от 16 до 20000 Гц. Колебания ниже 16 Гц (инфразвуки) и выше 20000 Гц (ультразвуки) не воспринимаются органом слуха человека, но могут быть зарегистрированы приборами.

Колебательные возмущения, распространяющиеся от источника звука в окружающей среде, называются звуковыми волнами, а пространство, в котором они наблюдаются - звуковым полем.

Звуковая волна характеризуется звуковым давлением, длиной волны, частотой и законами распространения. Звуковое давление - разность между средним статическим давлением среды (при отсутствии звуковых волн) и мгновенным значением давления, которое возникает при наличии звуковых волн. Единица измерения звукового давления - паскаль (Па).

Длиной волны называют расстояние, измеренное вдоль направления распространения волны между ближайшими точками звукового поля, в которых фазы колебаний одинаковые.

Число колебаний в единицу времени называется частотой f (Гц), а время, в течение которого совершается полное колебание - периодом Т (с). Период и частота взаимосвязаны соотношением Т*f=1.

Скорость звука связана с длиной волны и частотой следующей зависимостью: c=l*f, где c - скорость звука, м/с; l - длина волны, м; f - частота колебаний, Гц. Скорость звука определяется свойствами среды: упругостью и плотностью.

Звуковые колебания, как и всякое волновое движение, подчиняются законам интерференции и дифракции. Процесс наложения друг на друга нескольких звуковых волн называется интерференцией. Если два колебания одинаковой частоты и амплитуды складываются в одной фазе, то амплитуда колебаний возрастает, если фазы противоположны, то уменьшается. Отклонение от прямолинейного распространения звуковых волн, огибание волнами препятствий называется дифракцией. Явление дифракции наблюдается в случае, когда размеры преграды или щели меньше длины волны. Если размеры преграды больше длины волны, то за ней образуется зона звуковой тени.

Пространство, в котором звуковые волны свободно распространяются, не встречая отражающих поверхностей, называется свободным звуковым полем. Звуковое поле можно считать свободным, если между давлением и расстоянием от источника звука существует обратно пропорциональная зависимость, т.е. при каждом удвоении расстояния звуковое давление уменьшается наполовину. В производственных или городских условиях свободные звуковые поля встречаются очень редко.

Область слухового восприятия шума в зависимости от значения звукового давления находится между порогом слышимости и порогом болевого ощущения. Порог слышимости - минимальное звуковое давление Р0, которое вызывает едва заметное ощущение звука, равно Р0=2*10-5 Па на частоте 1000 Гц. Порог болевого ощущения - максимальное звуковое давление Pmax, выше которого ухо не воспринимает звук, а ощущает только боль, равно примерно 2*102 Па.

Для удобства вычислений принято оценивать звуковое давление не в абсолютных, а в относительных единицах (белах- Б, децибелах- дБ) по отношению к пороговым значениям. Измеренные таким образом величины называются уровнями. Уровень L звукового давления выражается зависимостью L=20lgP/P0, где P0 - пороговое значение звукового давления (P0=2*10-5 Па). Диапазон изменений звукового давления составляет 0-107 Па, а диапазон соответствующего ему изменения уровней звукового давления - от 0 до 140 дБ. Уровень звуковой мощности источника Lp=10lgW/W0, где W0 - пороговое значение звуковой мощности (W0=10-12 Вт). Характеристики некоторых источников шума представлены в таблице 1:

Таблица 1. Характеристики некоторых источников шума

Шум	Интенсивность I, Вт/м2	Звуковое давление Р, Па	Уровни Ly, дБ
Порог слышимости:	10-12	2*10-5	0
Шорох листвы	10-11	6,3*10-5	10
Тиканье карманных часов	10-10	2*10-4	20
Шепот	10-9	6,3*10-4	30
Разговор:
тихий	10-8	2*10-3	40
обычный	10-7	6,3*10-3	50
Тихая музыка	10-6	2*10-2	60
Звук работающего пылесоса	10-5	6,3*10-2	70
Звон будильника	10-4	2*10-1	80
Звук при работе:
вентиляторной установки	10-3	6,3*10-1	90
турбокомпрессора	10-2	2,0	100
авиационного двигателя	10-1	6,3	110
пневматической дрели	1	2*10	120
Взлет реактивного самолета	10	6,3*10	130
Болевой порог:	102	2*102	140
Взлет ракеты	103	6,3*102	150

Уровни звукового давления нельзя складывать и вычитать как обычные числа. Для определения суммарного уровня звукового давления (далее УЗД) от нескольких источников шума в одной точке нужно учитывать их логарифмическую зависимость. Для сложения необходимо от УЗД перейти к абсолютным значениям интенсивности звука. Затем, просуммировав их, выполнить обратный переход к суммарному уровню интенсивности звука.

Как сложный звук шум может быть разделен на простые составляющие его тоны с указанием их интенсивности и частоты. Графическое изображение состава шума называется спектром и является важнейшей его характеристикой.

В зависимости от характера шума его спектр может быть линейчатым или дискретным, непрерывным или сплошным, смешанным или дискретно-непрерывным.

По характеру спектра шум может быть широкополосным или тональным (в спектре которого имеются выраженные дискретные тона).

В зависимости от частоты характер шума может быть низко-, средне- и высокочастотным. Низкочастотный шум имеет спектр с максимумом ЗД в области частот ниже 300 Гц, среднечастотный - 300-800 Гц и высокочастотный - выше 800 Гц. Шум, имеющий сплошной спектр и равные амплитуды всех составляющих в широкой области частот, называют белым шумом.

При проведении акустических расчетов и измерениях шумов чаще всего используют октавные полосы частот. Октавной полосой частот называется полоса частот, у которой отношение граничных частот f2/f1=2, например, для звуковых частот: 32.5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Если f2/f1=1,26, то ширина полосы равна 1/3 октавы: 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000 и т.д., до 8000 Гц.

Уровни P или W, отнесенные к октавным полосам частот, называют октавными уровнями, а уровни, отнесенные ко всем полосам частот - общими уровнями.

Для оценки шума одним числом, учитывающим субъективную оценку (физиологическое восприятие) его человеком, в настоящее время широко используется "уровень звука в дБА" - общий уровень звукового давления, измеряемый шумомером на кривой частотной коррекции А, характеризующую приближенно частотную характеристику восприятия шума человеческим ухом. Эта кривая коррекции А соответствует кривой равной громкости с уровнем звукового давления 40 дБ на частоте 1000 Гц. [1]

1.1.1. Распространение звуковых волн

Звуковые волны распространяются во всех направлениях. Такой процесс распространения удобно характеризовать волновым фронтом. Волновой фронт – это поверхность в пространстве, во всех точках которой колебания происходят в одной фазе.

1.1.2.  Виды звуковых волн

Плоские волны. Волновой фронт простейшего вида – плоский. Плоская волна распространяется только в одном направлении и представляет собой идеализацию, которая лишь приблизительно реализуется на практике. Звуковую волну в трубе можно считать приблизительно плоской, как и сферическую волну на большом расстоянии от источника.

Сферические волны. К простым типам волн можно отнести и волну со сферическим фронтом, исходящую из точки и распространяющуюся во всех направлениях. Такую волну можно возбудить с помощью малой пульсирующей сферы. Источник, возбуждающий сферическую волну, называется точечным. Интенсивность такой волны убывает по мере ее распространения, поскольку энергия распределяется по сфере все большего радиуса.

Принцип Гюйгенса. Он позволяет определять форму волнового фронта на протяжении всего процесса распространения. Из него следует также, что волны, как плоские, так и сферические, сохраняют свою геометрию в процессе распространения при условии, что среда однородна.

Дифракция звука. Дифракцией называется огибание волнами препятствия. Дифракция анализируется с помощью принципа Гюйгенса. Степень такого огибания зависит от соотношения между длиной волны и размером препятствия или отверстия. Если размеры препятствия намного больше длины волны, то звук отражается, а позади препятствия формируется зона акустической тени. Когда размеры препятствия сравнимы с длиной волны или меньше ее, звук дифрагирует в какой-то мере во всех направлениях. Это учитывается в архитектурной акустике. В нем это явление называется диффузией звука.

1.1.3. Отражение и прохождение звука

Когда звуковая волна, движущаяся в одной среде, падает на границу раздела с другой средой, одновременно могут происходить три процесса. Волна может отражаться от поверхности раздела, она может проходить в другую среду без изменения направления или изменять направление на границе, т.е. преломляться. Если коэффициент отражения по интенсивности, который определяет долю отраженной энергии, равен R, то коэффициент прохождения будет равен T = 1 – R.

Для звуковой волны отношение избыточного давления к колебательной объемной скорости называется акустическим сопротивлением. Волновое сопротивление газов гораздо меньше, чем жидкостей и твердых тел. Поэтому если волна в воздухе падает на толстый твердый объект или на поверхность глубокой воды, то звук почти полностью отражается.

1.1.4. Поглощение звуковых волн

Интенсивность звуковых волн в процессе их распространения всегда уменьшается вследствие того, что определенная часть акустической энергии рассеивается. В силу процессов теплообмена, межмолекулярного взаимодействия и внутреннего трения звуковые волны поглощаются в любой среде. Интенсивность поглощения зависит от частоты звуковой волны и от других факторов, таких, как давление и температура среды.

Поглощение волны в среде количественно характеризуется коэффициентом поглощения «a». Он показывает, насколько быстро уменьшается избыточное давление в зависимости от расстояния, проходимого распространяющейся волной.

Поглощение в твердых телах. Механизм поглощения звука вследствие теплопроводности и вязкости, имеющий место в газах и жидкостях, сохраняется и в твердых телах. Однако здесь к нему добавляются новые механизмы поглощения. Они связаны с дефектами структуры твердых тел. Дело в том, что поликристаллические твердые материалы состоят из мелких кристаллитов; при прохождении звука в них возникают деформации, приводящие к поглощению звуковой энергии. Звук рассеивается и на границах кристаллитов. Кроме того, даже в монокристаллах имеются дефекты типа дислокаций, вносящие свой вклад в поглощение звука. Дислокации – это нарушения согласования атомных плоскостей. Когда звуковая волна вызывает колебания атомов, дислокации смещаются, а затем возвращаются в исходное положение, рассеивая энергию вследствие внутреннего трения. [1]

Таким образом, мы познакомились с теорией виброакустики. При измерении прибором SVAN 959 нам будет легче изучить и понять измеряемые характеристики, а так же рассчитать коэффициент звукоизоляции.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5