Защиты объектов и информации»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

«Радиоэлектронные системы

Защиты объектов и информации»

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по выполнению комплекта № 2 лабораторных работ

на тему «Техническая обработка информации»

для студентов очной и заочной формы обучения

специальности 11.05.01 — радиоэлектронные системы и комплексы

УДК 681.3.81

004.056

Радиоэлектронные системы защиты объектов и информации: методические рекомендации по выполнению комплекта № 2 лабораторных работ на тему «Техническая обработка информации» для студентов очной и заочной формы обучения специальности 11.05.01 — радиоэлектронные системы и комплексы / СевГУ; сост. И.В. Лащенко. — Севастополь: Изд-во СевГУ, 2016. — 11 с.

Целью методических рекомендаций является оказание помощи студентам при самостоятельном изучении темы «Техническая обработка информации» дисциплины «Радиоэлектронные системы защиты объектов и информации», а также при выполне­нии и оформлении четырех лабораторных работ.

Методические рекомендации утверждены на заседании кафедры
радиоэлектроники и телекоммуникаций ____________ года,
протокол №___.

Методические рекомендации рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании методической комиссии института радиоэлектроники и информационной безопасности _____________, протокол № ___.

Рецензент:

Ответственный за выпуск: д-р техн. наук, профессор, и. о. заведующего

кафедрой радиоэлектроники и телекоммуникаций Афонин И. Л.

Издательский номер _/18

Методические указания

К циклу лабораторных работ

«Техническая защита информации.

Обнаружение и анализ каналов утечки информации»

по дисциплине

«Радиоэлектронные системы защиты объектов и информации»

для студентов очной и заочной форм обучения

Специальности 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы»

_______________________________________________________________

*Примечание: сведения теоретического характера в тексте методических указаний будут приведены в приложении

Лабораторные работы по теме «Обнаружение и противодействие каналам утечки информации» дисциплины «Радиоэлектронные системы защиты объектов и информации», ориентированные на практическое изучение методов технической защиты акустической информации, выполняются в едином цикле:

1) «Влияние формы и материалов конструкций на распределение акустических сигналов внутри и снаружи выделенного помещения»;

2) «Анализ характеристик источников радиоизлучений»;

3) «Методы акустической маскировки речевой информации в выделенном помещении»;

4) «Методы оценки эффективности комплекса мер по технической защите акустической информации».

Все задания выполняются для одного объекта.

Экспериментальные этапы предваряются теоретическими исследованиями.

Предварительное задание:

— описать объект (функциональные и инженерно-технические особенности) выделить цели защиты, охарактеризовать угрозы;

— разработать структурно-пространственную модель акустических каналов утечки речевой информации (АКУРИ) для заданного объекта;

— на этой модели выделить один-два наиболее вероятных канала и рассчитать разборчивость речи в контрольных точках объекта (выбранных по указанию преподавателя), используя в качестве исходных данных спектральные уровни акустического сигнала, характерные для спокойной речи (интегральный уровень =64 дБ).

При расчете в среде MATLAB использовать ПО «Анализ АКУРИ» (Приложение 1) , часть 1 «Расчет разборчивости речи».

Лабораторная работа №1

«Влияние формы и материалов конструкций на распределение акустических сигналов внутри и снаружи выделенного помещения»

1. Основные теоретические сведенияприведены в разделе 2.1 ВКР.

2. Расчетное задание

Рассчитать значения спектральных уровней акустического сигнала в 1/3 октавных полосах для идеального и реального АКУРИ для заданного объекта с размещением приемника внутри и за пределами выделенного помещения, аналогичного представленному на рис. 3.3 на расстоянии 1, 3, 5 м от источника в выделенном помещении и за его пределами. Определить разборчивость речи.

Лабораторная работа №2

«Обнаружение и анализ характеристик источников радиоизлучений»

1. Основные теоретические сведенияприведены в разделе 2.2 ВКР.

2. Предварительное задание

Изучить принципы действия и функциональные возможности поисковых средств, предназначенных для технической защиты информации. Обратить особо внимание на принципы работы комплексов радиомониторинга (учебные видеоматериалы в каталоге «ПО и справочные материалы к лабораторному комплексу «Методы противодействия утечке информации по техническим каналам»).

Составить сравнительную таблицу с описанием возможностей детекторов поля, сканирующих приемников и комплексов радиомониторинга.

Лабораторная работа №3

«Методы акустической маскировки речевой информации

В выделенном помещении»

Лабораторная работа №4

«Оценка эффективности комплекса мер

Библиографический список

1. Технические методы и средства защиты информации / Под ред. А. П. Зайцева, А. А. Шелупанова: учеб. пособие для студ. вузов. — М.: Машиностроение, 2009. — 508с.

2. Теоретические основы защиты информации от утечки по акустическим каналам: учебное пособие / Ю. А. Гатчин [и др.] . — Новосибирск: СГГА, 2008. — 31 с.

3. Хорошко, В. А. Методы и средства защиты информации / В. А. Хорошко, А. А. Чекатков; Под ред. Ю. С. Ковтанюк. — К.: ЮНИОР, 2003. — 505 с

4. Методы и средства защиты информации от утечки по техническим каналам [Электронный ресурс] / А. А. Хорев — Режим доступа: http://www.analitika.info/zaschita.php?page=1&full=block_article48 (дата обращения: 01.09.2015).

5. Петренко, В. И. Методика оценки технической защищенности речевой информации в выделенных помещениях / В. И. Петренко, К. М. Сагдеев // Известия ЮФУ. Технические науки. — 2.12. Тематический выпуск «Информационная безопасность». — С.121— 129.

6. Оформление текстовых работ: методические указания / СевГУ; сост. В. Г. Слёзкин, П. П. Ермолов. — Севастополь: Изд-во СевГУ, 2015. — 19 с.

Приложение 1

Программа «Анализ АКУРИ»

% Часть 1. РАСЧЕТ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ ПО ИЗВЕСТНЫМ СПЕКТРАЛЬНЫМ УРОВНЯМ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА В ОКТАВНЫХ ПОЛОСАХ

i=7; %i-количество октавных полос

fc=[125 250 500 1000 2000 4000 8000] % Среднегеометрическая частота полосы,Гц

fN=90; % нижняя частота диапазона речи, Гц

fV=11200; % верхняя частота диапазона речи, Гц

% используем в расчете справочные параметры акустического сигнала АС

% LS — интегральный уровень АС, измеряемый на расстоянии 1 м

LS=64; % спокойная речь, дБ

% LS7Т — интегральные уровни АС в спектральных полосах при LS=64

LS7T=[47 60 60 55 50 47 43]

LS7=LS7T % здесь - используем теоретические:

% далее могут использоваться уровни LS7,полученные экспериментальным или расчетным путем

% ЗАДАЙТЕ интегральные уровни АС LS7f в спектральных полосах /с фильтров/

%LS7=LS7f

% или

% РАСЧИТАЙТЕ изменения LS при возрастании расстояния r от источника

% r=3

% LS7r=LS7T-20*log10(r)

% LS7=LS7r

% или учитываем изменения LS при прохождении через конструкции

% Z=30 – коэффициент звукоизоляции двери ДСП, дБ

% если расстояния r от источника также задано

% r=3

% LS7rp=LS7T-20*log10(r)-Z

% LS7=LS7rp

% Расчет W - словесной разборчивости речи

% используем справочные данные:

% k — весовые коэффициенты, характеризующие вероятность наличия формант в октавной полосе

k=[0.01 0.03 0.12 0.20 0.30 0.26 0.07];

% A - средний спектральный модальный уровень формант в спектральной полосе, дБ;

A=[25 18 14 9 6 5 4]% из таблицы

% Рассчитаем DА — формантный параметр, характеризующий энергетическую избыточность дискретной составляющей АС

DA=LS7-A

% ОПРЕДЕЛИМ p – матрицу коэффициентов восприятия формант слуховым аппаратом

% человека, которые представляют собой вероятное относительное количество

% формантных составляющих речи, которые будут иметь уровни интенсивности вы­ше

% порогового значения восприятия.

% УЧТЕМ влияние шумов (непреднамеренных либо маскирующих)

% LN(i) - уровень шума (помехи) в i-й частотной полосе, дБ.

% ВВЕСТИ уровни шумов

LN7 = zeros(1,7) %(ПОКА равны 0)

% LN7=[///////] спектральные уровни шума (например, с фильтров LN7f)

q=LS7-LN7 % отношение «уровень речевого сигнала/уровень шума» в i-й частотной полосе, дБ

Q=LS7-DA-LN7

% поэлементно расчет матрицы р:

p = zeros(size(Q))

for i =1:length(Q)

if Q(i)>0

p(i) = 1-(0.78+5.46*exp(-0.0043*(27.3-Q(i)^2)))/(1+(10^0.1*abs(Q(i))));

else p(i) = (0.78+5.46*exp(-0.0043*(27.3-Q(i)^2)))/(1+(10^0.1*abs(Q(i))));

end

end

% как вариант (без учета условия Q<>0) возможен расчет не поэлементно, а матрицы в целом

% pp=1-(0.78+5.46*exp(-0.0043*(27.3-(Q).^2)))./(1+(10^0.1*abs(Q)))

p % вывод результата расчета матрицы р

% расчет R - интегрального индекса артикуляции речи (формантная разборчивость)

% Ri - спектральный индекс понимаемости речи

R7=k.*p

R=sum(R7)

% расчет словесной разборчивости речи W

if R<0.15

W=1.54*R^0.25*[1-exp(-11*R)]

else W=1-exp(-11*R/(1+0.7*R))

end

>> oktava Расчет для r=1 м без учета преднамеренных маскирующих шумов

fc =

125 250 500 1000 2000 4000 8000

LS7T =

47 60 60 55 50 47 43

LS7 =

47 60 60 55 50 47 43

A =

25 18 14 9 6 5 4

DA =

22 42 46 46 44 42 39

LN7 =

0 0 0 0 0 0 0

q =

47 60 60 55 50 47 43

Q =

25 18 14 9 6 5 4

p =

0 0 0 0 0 0 0

p =

-1.2211 0.1405 0.3526 0.3789 0.2461 0.1519 0.0091

R7 =

-0.0122 0.0042 0.0423 0.0758 0.0738 0.0395 0.0006

R =

0.2241

W =

0.8812

% Часть 2. РАСЧЕТ СПЕКТРАЛЬНЫХ УРОВНЕЙ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА В ОКТАВНЫХ И ДОЛЕОКТАВНЫХ ПОЛОСАХ

clc; clear; close all;

filename='f:\matlab\02.wav';

[y,Fs] = audioread(filename); % Считывание из файла "*.wav" и запись информации в матрицу y

player = audioplayer(y(1:(1*Fs)), Fs); % Создание объекта типа audioplayer

play(player); % Проигрывание

%создание октавных и долеоктавных фильтров

BandsPerOctave = 3; % 1/3 октавный

N = 6; % Filter Order

F0 = 1000; % Center Frequency (Hz)

% Fs = 32000; % Sampling Frequency (Hz)

f = fdesign.octave(BandsPerOctave,'Class 1','N,F0',N,F0,Fs);

F0 = validfrequencies(f);% можно посмотреть все возможные центральные частоты

F0 = F0(F0 > 90 & F0 < Fs/2 & F0 < 11201); % получилось - 21 фильтр

fm = F0';

Nfc = length(F0);

for i = 1:Nfc,

f.F0 = F0(i);

Hd(i) = design(f,'butter'); %#ok<SAGROW>

end

%

fvtool(Hd(11),'FrequencyScale','log','color','white'); % Анализ фильтра

%11го поддиапазона (1 000 кГц)

hfvt = fvtool(Hd,'FrequencyScale','log','color','white'); % Анализ всей

%группы фильтров

% Nx = 100000;

% SA2 = dsp.SpectrumAnalyzer('SpectralAverages',50,'SampleRate',Fs,...

% 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'FrequencyScale','Log',...

% 'RBWSource','Property','RBW',2000);

% yw = zeros(Nx,Nfc);

% tic,

% while toc < 15

% % Run for 15 seconds

% xw = randn(Nx,1);

% for i=1:Nfc,

% yw(:,i) = filter(Hd(i),xw);

% end

% step(SA2,yw);

% end

% figure

% plot(xw)

SA = dsp.SpectrumAnalyzer('SpectralAverages',50,'SampleRate',Fs,...

'PlotAsTwoSidedSpectrum',false,'FrequencyScale','Log',...

'YLimits', [-250 -0]);

% YLimits - Границы по оси Y

step1 = Fs/2;

% step1 = length(y);

n_step = floor(length(y)/step1);

Gi = zeros(n_step ,Nfc);

Gn = zeros(n_step ,Nfc);

G = zeros(n_step ,1);

for i = 1:n_step

z = y((step1*(i-1)+1):step1*i);

G(i) = sum(z.^2/length(z)); % Средняя плотность энергии во всей полосе частот

for j = 1:Nfc

reset(Hd(j));

zf = filter(Hd(j),z); % Фильтрация сигнала

Gi(i,j) = sum(zf.^2/length(zf)); % Средняя плотность энергии во одной полосе

% Спектр сигнала и спектр одной полосы

step(SA,[zf; z]');

% axis([0.0125 20 -150 -10]) % не работают для спектроанализатора

% pause(0.1) % можно вставить паузу заданной длины

% pause() % можно вставить ожидание нажатия любой клавиши

reset(SA); % Сброс спектроанализатора

end

i

pause(0.1)

end

for i = 1:n_step

Gn(i,:) = Gi(i,:)/G(i);

end

%--------------------------------------------------------------------------

% Построение распределения по частотам для всех участков звука

figure

h = axes();

surf((1:n_step)*step1/Fs,fm,Gn');

set(h,'Xlim',[1 n_step]*step1/Fs);

set(h,'Ylim',[0 fm(end)]);

set(h,'YScale','Log');

%--------------------------------------------------------------------------

% Построение распределения по частотам для 1 участка звука

figure

h1 = axes();

stem(fm,10*log10(Gn(1,:))) % Вместо 1 можно любой другой № кусочка звука

set(h1,'XScale','Log');

xlabel('Частота, Гц')

ylabel('Уровень в полосе, Дб')

Приложение 2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

«Радиоэлектронные системы

защиты объектов и информации»

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по выполнению комплекта № 2 лабораторных работ

на тему «Техническая обработка информации»

для студентов очной и заочной формы обучения

специальности 11.05.01 — радиоэлектронные системы и комплексы

УДК 681.3.81

004.056

Радиоэлектронные системы защиты объектов и информации: методические рекомендации по выполнению комплекта № 2 лабораторных работ на тему «Техническая обработка информации» для студентов очной и заочной формы обучения специальности 11.05.01 — радиоэлектронные системы и комплексы / СевГУ; сост. И.В. Лащенко. — Севастополь: Изд-во СевГУ, 2016. — 11 с.

Целью методических рекомендаций является оказание помощи студентам при самостоятельном изучении темы «Техническая обработка информации» дисциплины «Радиоэлектронные системы защиты объектов и информации», а также при выполне­нии и оформлении четырех лабораторных работ.

Методические рекомендации утверждены на заседании кафедры
радиоэлектроники и телекоммуникаций ____________ года,
протокол №___.

Методические рекомендации рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании методической комиссии института радиоэлектроники и информационной безопасности _____________, протокол № ___.

Рецензент:

Ответственный за выпуск: д-р техн. наук, профессор, и. о. заведующего

кафедрой радиоэлектроники и телекоммуникаций Афонин И. Л.

Издательский номер _/18

Методические указания

К циклу лабораторных работ

«Техническая защита информации.