Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Численное моделирование в ANSYS поля давлений при мероприятиях по обеспечению защиты информации от утечки по акустоэлектрическому каналу

# 10, октябрь 2009
автор: Мурашов М. В.

УДК.621.382.26    

МГТУ имени Н.Э. Баумана

zi@bmstu.ru

 

Введение

Одними из возможных каналов утечки речевой информации из выделенных помещений (ВП), в которых установлены вспомогательные технические средства и системы (ВТСС), являются акустоэлектрические и акустоэлектромагнитные каналы утечки информации.

Поэтому при аттестации выделенных помещений проводится контроль ВТСС на подверженность акустоэлектрическим преобразованиям, измеряются параметры побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) ВТСС, а также проводится контроль эффективности средств, используемых для защиты ВТСС.

Проверке на подверженность акустоэлектрическим преобразованиям подлежат все ВТСС, установленные в выделенных помещениях, линии которых имеют выход за пределы контролируемой (охраняемой) зоны (КЗ). К таким ВТСС относятся телефонные аппараты внешних и внутренних систем связи, громкоговорители сетей оповещения, радиотрансляции и т.д.

            Измерения параметров побочных электромагнитных излучений проводятся для ВТСС, имеющих в своем составе высокочастотные генераторы (например, радио-, телевизионные приемники и др.).

Контроль эффективности защиты ВТСС осуществляется инструментально-расчетным методом, который реализуется с использованием аттестованной измерительной аппаратуры общего применения [1].

При проведении контроля осуществляются следующие действия:

  • оцениваются наличие и реальные границы КЗ;
  • определяются вспомогательные технические средства и системы, имеющие соединительные линии, выходящие за пределы КЗ;
  • определяются вспомогательные технические средства и системы, имеющие в своем составе высокочастотные генераторы;
  • устанавливаются возможные места установки аппаратуры съема информации за границей контролируемой зоны, а также места возможного доступа и подключения к соединительным линиям ВТСС аппаратуры съема информации;
  • осуществляется выбор аппаратуры контроля (метода контроля) и мест (контрольных точек) ее размещения;
  • проводятся необходимые измерения и расчеты;
  • оформляются результаты контроля.

Существует методика проведения проверки вспомогательных технических средств на подверженность акустоэлектрическим преобразованиям.

Целью данной работы является усовершенствование существующей методики проведения проверки вспомогательных технических средств на подверженность акустоэлектрическим преобразованиям, что позволит более точно определить требуемое количество средств защиты информации (СЗИ) для выделенного помещения, а также позволит определить места монтажа СЗИ.

 

Постановка задачи

Моделируется комната, в которой около стены находится источник звука.

Исходные данные модели:

1.Размеры комнаты:

-        Длина: 10 м;

-        Ширина: 7 м;

-        Высота: 3 м.

2. Размеры источника:

                     - Длина: 0,5 м;

                     - Ширина: 1 м;

                     - Высота: 0,01 м.

  3. Плотность воздуха: 1,184 кг/ м3 .

  4. Скорость звука: 331,46 м/с.

  5. Тип колебаний: гармонические.

  6. Среда: изотермическая.

Расчеты проводились с использованием конечно-элементного программного комплекса ANSYS [2]. При моделировании в программном комплексе ANSYS [2,3] решаются уравнения газовой динамики Навье-Стокса и уравнение неразрывности потока. Акустическое волновое уравнение решается со следующими  допущениями [4]:

  • Газ сжимаемый (плотность меняется с изменением давления);
  • Вычисления проводятся по модели невязкого газа;
  • Средние плотность и давление одинаковы во всем поле газа.

Использовались акустические конечные элементы типа FLUID30.

Определялось влияние на распределение звукового давления в комнате следующих параметров:

1.      Частота звука;

2.      Амплитуда колебаний;

3.      Коэффициент поглощения.

Для этого были просчитаны 40 вариантов в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1 – Исходные данные для вариантов расчетов

Частота, Гц

Коэффициент поглощения

Амплитуда, м

  1. 100 Гц
  1. 0,015
  2. 0,03
  3. 0,05
  4. 0,1

1.0,003

2.0,005

  1. 500 Гц
  1. 0,015
  2. 0,03
  3. 0,05
  4. 0,1

1.0,003

2.0,005

  1. 1500 Гц
  1. 0,015
  2. 0,03
  3. 0,05
  4. 0,1

1.0,003

2.0,005

  1. 1800 Гц
  1. 0,015
  2. 0,03
  3. 0,05
  4. 0,1

1.0,003

2.0,005

  1. 2300 Гц
  1. 0,015
  2. 0,03
  3. 0,05
  4. 0,1

1.0,003

2.0,005

В результате были получены значения отклонений давления звукового поля от обычного атмосферного давления (20x10-6 Н/м2). Все результаты соответствуют допустимым уровням отклонений.

 

Результаты

Результаты расчета распределения звукового давления в комнате для двух вариантов показаны на рис.1 и 2. Максимальные и минимальные величины давления для частот 100Гц и 500Гц даны в таблице 2. Зависимости давления от частоты и от коэффициента поглощения показаны на рис.3-10.

Рис. 1. Результат расчетов – частота: 100 Гц, амплитуда 0,003 м, коэффициент поглощения 0,015

 

Рис. 2. Результат расчетов – частота: 500 Гц, амплитуда 0,005 м, коэффициент поглощения 0,015

 

 

 

Таблица 2 – Рассчитанные величины давлений для частот 100Гц и 500Гц

Исходные данные

Давление, Па

Давление, Дб

100 Гц, 0,003 м,

0,015

-0,003251

0,00349

-44,22

44,84

100 Гц, 0,003 м,

0,03

-0,00923

0,003

-39,66

43,52

100 Гц, 0,003 м,

0,05

-0,001563

0,003

-37,86

43,52

100 Гц, 0,003 м,

0,1

-0,001147

0,003

-35,17

43,52

100 Гц, 0,005 м,

0,015

-0,00533

0,005713

-48,51

49,12

100 Гц, 0,005 м,

0,03

-0,00315

0,005

-43,95

47,96

100 Гц, 0,005 м,

0,05

-0,002561

0,005

-42,15

47,96

100 Гц, 0,005 м,

0,1

-0,001879

0,005

-39,46

47,96

500 Гц, 0,003 м,

0,015

-0,007827

0,010036

-51,85

34,01

500 Гц, 0,003 м,

0,03

-0,006493

0,008951

-50,23

53,02

500 Гц, 0,003 м,

0,05

-0,005354

0,007769

-48,55

51,79

500 Гц, 0,003 м,

0,1

-0,004299

0,005972

-46,65

49,5

500 Гц, 0,005 м,

0,015

-0,01286

0,016616

-56,16

58,39

500 Гц, 0,005 м,

0,03

-0,01064

0,014812

-54,52

57,39

500 Гц, 0,005 м,

0,05

-0,008742

0,012837

-52,81

56,15

500 Гц, 0,005 м,

0,1

-0,006965

0,009846

-50,84

53,85

 

Рис. 3. График зависимости давления от частоты (значение амплитуды 0,003 м, коэффициент поглощения 0,015)

Рис. 4. График зависимости давления от частоты (значение амплитуды 0,005 м, коэффициент поглощения 0,05)

Рис. 5. График зависимости давления от частоты (значение амплитуды 0,003 м, коэффициент поглощения 0,03)

Рис. 6. График зависимости давления от частоты (значение амплитуды 0,005 м, коэффициент поглощения 0,1)

Рис. 7. График зависимости давления от коэффициента поглощения (значение амплитуды 0,003 м, частота 100 Гц)

Рис. 8. График зависимости давления от коэффициента поглощения (значение амплитуды 0,005 м, частота 500 Гц)

Рис. 9. График зависимости давления от коэффициента поглощения (значение амплитуды 0,003 м, частота 1800 Гц)

Рис. 10. График зависимости давления от коэффициента поглощения (значение амплитуды 0,005 м, частота 2300 Гц)

Определено следующее влияние изменяемых параметров на давление:

·         Изменение частоты при неизменной амплитуде колебаний и коэффициенте поглощения:  При росте частоты идёт рост давления до частоты 1500 Гц, после уровень давления падает и потом опять начинает расти. При увеличении коэффициента поглощения, уровень давления снижается. При увеличении амплитуды, значение уровня давления увеличивается.

·         Изменение коэффициента поглощения при неизменной амплитуде колебаний и частоте: При увеличении коэффициента поглощения, уровень давления снижается. При увеличении частоты, значение уровня давления вырастает. При увеличении амплитуды, значение уровня давления также возрастает.

            Из проведённого анализа следует вывод, что все изменявшиеся параметры значительно и нелинейно влияют на акустическое давление в комнате, что подтверждает необходимость численных расчетов.

Заключение

Проведение моделирования позволяет упростить работу по проведению измерений для проверки ВТСС на подверженность акустоэлектрическим преобразованиям. Для достижения такого упрощения необходимо перед проведением измерений провести численные расчеты. По полученным результатам можно сказать, в каком конкретном месте необходимо проводить измерения. Таким образом, математическое моделирование позволяет не только упростить работы по проведению измерений, но также и сделать их более эффективными.


Список литературы

1. Хорев А.А. Оценка эффективности защиты вспомогательных технических средств. / Специальная техника, 2007, ╧ 2. – С.12-18.

2. Басов К.А. ANSYS: справочник пользователя. – М.: ДМК Пресс, 2005. – 640 с.
3. Ihlenburg F, Babuska I, Sauter S, - Reliability of finite element methods for the numerical computation of waves / Adv ENg Soft - 1997, V28 - P. 417-424

4. Acoustics: Basic Physics, Theory and Practice / Filippi P., Habault D., Lefebvre J-P., Bergassoli A., - Paris: Elsevier, -1999. -317p.
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2020 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)