bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2020-18-6-81-87bsuir-2789Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSСинтез измерительного композитного сигнала для оценки защищенности речевых сигналов при дискретно-квантованном преобразованииSynthesis of a measuring composite signal for assessing the security of speech signals during discrete-quantized transformationЖелезнякВ. К.ZheleznjakV. K.

Железняк Владимир Кириллович, т.н., профессор, заведующий опытно-экспериментальной лабораторией технической защиты информации

211440, Республика Беларусь, Витебская обл., г. Новополоцк, ул. Блохина, 29

тел. +375-29-212-74-47

Zheleznjak Vladimir Kirilovich, D.Sci., Professor, Head of the Research Experimental Laboratory of Technical Information Protection

211440, Republic of Belarus, Vitebsk region, Novopolotsk, Blokhina str., 29

tel. +375-29-212-74-47

v.zheleznjak@psu.byЛавровС. В.LavrovS. V.

аспирант

г. Новополоцк

PG Student

Novopolotsk

ФилипповичА. Г.FilipovichA. G.

к.т.н., главный специалист

г. Минск

PhD, Chief Specialist

Minsk

БарановскийМ. М.BaranouskiM. M.

главный специалист

г. Минск

Chief Specialist

Minsk

Полоцкий государственный университетPolotsk State UniversityОперативно-аналитический центр при Президенте Республики БеларусьOperational and Analytical Center under the Aegis of the President of the Republic of Belarus2020011020201868187Copyright © Железняк В.К., Лавров С.В., Филиппович А.Г., Барановский М.М., 20202020Железняк В.К., Лавров С.В., Филиппович А.Г., Барановский М.М.Zheleznjak V.K., Lavrov S.V., Filipovich A.G., Baranouski M.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/2789

Цель работы – системно проанализировать и обобщить высокоточный измерительный сигнал для оценки защищенности в каналах утечки в шумах высокого уровня дискретно-квантованным представлением речевых сигналов принципами амплитудно-импульсной модуляции. Установлено, что дискретизация по времени и квантование по уровню высокоскоростных высококачественных речевых сигналов для преобразования в цифровую форму являются основными источниками утечки информации. Показано, что для определения степени защищенности информации при высококачественной высокоскоростной передаче в широкополосных каналах передачи информации необходимо использовать сложный измерительный (тестовый) композитный сигнал. Требования к измерительному сигналу определяются особенностями дискретно-квантованного представления речевых сигналов. В качестве измерительного сигнала предложено использовать периодическую импульсную последовательность треугольной формы. Измерительный сигнал треугольной формы имеет преимущество перед гармоническим сигналом в процессе выделения шума квантования, так как позволяет достичь более высокой точности при его обработке. Для оценки защищенности канала, обусловленного амплитудно-импульсной модуляцией, используется гармонический сигнал, сформированный из периодической импульсной последовательности треугольной формы методом преобразования Фурье. Использование предложенного измерительного композитного сигнала позволяет установить его численную зависимость с численным значением сигнала, принятого в качестве нормированного, и сравнить для принятия решения о защищенности речевого сигнала. Представленные в статье материалы являются оригинальными и могут быть использованы при оценке защищенности каналов утечки речевых сигналов, преобразованных в цифровую форму. Кроме того, полученные результаты позволяют проводить дальнейшие исследования защищенности речевых сигналов при их обратном преобразовании из цифровой формы в исходный сигнал.

The purpose of the work is to systematically analyze and generalize a high-precision measuring signal for assessing the security in leakage channels in high-level noise by discrete-quantized representation of speech signals using the principles of amplitude-pulse modulation. It has been established that time sampling and level quantization of high-speed high-quality speech signals for digitalization are the main sources of information leakage. It is shown that to determine the degree of information security for high-quality high-speed transmission in broadband information transmission channels, it is necessary to use a complex measuring (test) composite signal. Requirements for the measuring signal are determined by the features of the discretequantized representation of speech signals. It is proposed to use a periodic pulse sequence of a triangular shape as a measuring signal. The triangular measurement signal has an advantage over the harmonic signal in the quantization noise extraction process, since allows you to achieve higher accuracy when processing it. To assess the security of the channel due to pulse-amplitude modulation, a harmonic signal is used, formed from a periodic pulse sequence of a triangular shape by the Fourier transform method. The use of the proposed measuring composite signal makes it possible to establish its numerical dependence with the numerical value of the signal taken as normalized and compare it to make a decision about the security of the speech signal. The materials presented in the article are original and can be used to assess the security of the channels of leakage of speech signals converted into digital form. In addition, the results obtained make it possible to carry out further studies of the security of speech signals during their reverse conversion from digital form to the original signal.

защита информацииканал утечки речевого сигналадискретно-квантованныйкомпозитный сигналinformation securityspeech information leakage channeldiscrete-quantizedcomposite signalReferencesЖелезняк В.К., Рябенко Д.С., Лавров С.В. Системный подход: защита информации, помехозащищенность, помехоустойчивость. Вестник Полоцкого государственного университета. 2016;4:2-7.Zheleznjak V.K., Ryabenko D.S., Lavrov S.V. [System approach: information protection, noise immunity, noise stability]. Herald of Polotsk State University. 2016;4:2-7. (In Russ.)Железняк В.К. Защита информации от утечки по техническим каналам. Санкт-Петербург: ГУАП; 2006.Zheleznjak V.K. [Information leakage protection through technical channels]. St. Petersburg: SUAI, 2006. (In Russ.)Железняк В.К., Раханов К.Я. Цифровая обработка сигналов с линейно-частотной модуляцией частотно-временным преобразованием Вигнера для оценки разборчивости речи. Вестник Полоцкого государственного университета. 2019;4:16-26.Zheleznjak V.K., Rahanov K.Ya. [Digital treatment of a signal with linear-frequency modulation of frequency-temporary transformation of wigner to estimate the curability of speech]. Herald of Polotsk State University. 2019;4:16-26. (In Russ.)Бураченок И.Б. Железняк В.К. Частотно-временные характеристики широкополосных ЛЧМ-сигналов в полосах равной разборчивости. Вестник Полоцкого государственного университета. 2015;12:7-11.Zheleznjak V.K., Burachonak I.B. [Time-frequency features of broadband chirp signals in the bands of equal intelligibility]. Herald of Polotsk State University. 2015;12:7-11. (In Russ.)Железняк В.К., Рябенко Д.С., Бураченок И.Б. Оценка нормативных показателей защищенности речевого сигнала в аналоговой и цифровой форме. Современные средства связи: материалы XX международной научно-практической конференции. 2015;142-144.Ryabenko D.S., Zheleznjak V.K., Burachonak I.B. [Assessment of standard indicators of the security of a speech signal in analog and digital form]. Modern means of communication: materials of the XX international scientific and practical conference. 2015;142-144. (In Russ.)Железняк В.К., Лавров С.В., Барановский М.М., Филиппович А.Г. Математическая модель каналов утечки речевых сигналов при дискретно-квантованном преобразовании. Доклады БГУИР. 2020;18(4):89-95.Zheleznjak V.K., Lavrov S.V., Baranouski M.M., Filipovich A.G. [Mathematical model of speech signal leakage channels during discrete-quantified conversion]. Doklady BGUIR = Doklady BGUIR. 2020;18(4):89-95. (In Russ.)Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. Москва: Наука; 1977.Tsypkin Ya.Z. [Foundations of the theory of automatic systems]. Moscow: Science; 1977. (In Russ.)Бартон Д.К., Вард Г.Р. Справочник по радиолокационным измерениям. Москва: Советское радио; 1976.Barton D.C., Ward G.R. [Handbook of radar measurements]. Moscow: Soviet radio; 1976. (In Russ.)Колесник В.Д., Полтырев Г.Ш. Курс теории информации. Москва: Наука; 1992.Kolesnik V.D., Poltyrev G.Sh. [Information theory course]. Moscow: Science; 1992. (In Russ.)Железняк В.К., Бурачёнок И.Б., Рябенко Д.В. Критерии оценки защищенности от утечки речевых сигналов. Известия Национальной академии наук Беларуси. 2017;1:122-128.Zheleznjak V.K., Burachonak I.B., Ryabenko D.S. [Assessment criteria of voice signal leakage protection]. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. 2017;1:122-128. (In Russ.)Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое приложение. Москва: Вильямс; 2007.Sklyar B. [Digital communication. Theoretical foundations and practical application]. Moscow: Williams; 2007. (In Russ.)Стейн С., Джонс. Дж. Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений. Москва: Связь; 1971.Stein S., Jones. J. [Principles of modern communication theory and their application to the transmission of discrete messages]. Moscow: Communication; 1971. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.