Графоаналитический расчет звукоизоляции ограждающих конструкций помещения

• Введение
• 1. Теоретическая часть
• 2. Акт обследования помещения
• 2.1 Общая характеристика помещения
• 2.2 Частная модель угроз
• 3. Графоаналитический расчет звукоизоляции ограждающих конструкций помещения
• 4. Обоснование рекомендованных мер защиты
• 5. Экономическая часть
• Заключение
• Библиографический список
• Приложения

звукоизоляция защита информация безопасность

Аттестация объекта информатизации по требованиям безопасности информации представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий, в результате которых подтверждается, что на аттестационном объекте выполнены требования по безопасности информации, заданные в нормативно-технической документации, утвержденные государственными органами обеспечения безопасности информации и контролируемые при аттестации.

Обязательной аттестации подлежат объекты информатизации, предназначенные для обработки информации, составляющей государственную тайну, управления экологически опасными объектами, ведения секретных переговоров. В остальных случаях аттестация носит добровольный характер (добровольная аттестация) и может осуществляться по инициативе заказчика или владельца объекта информатизации.

Аттестация по требованиям безопасности информации предшествует началу обработки подлежащей защите информации и вызвана необходимостью официального подтверждения эффективности комплекса используемых на конкретном объекте информатизации меp и средств защиты информации.

В связи с этим целью данной курсовой работы было поставлена организация защиты информации в выделенном помещении и подготовка её к аттестационным мероприятиям.

1. Теоретическая часть

Звук — это упругие волны, колебательные движения частиц в упругой среде, вызванные каким-либо источником.

Звуковое поле — это область пространства, в которой распространяются звуковые волны, т. е. происходят акустические колебания частиц упругой среды (твердой, жидкой или газообразной), заполняющей эту область. Звуковое поле определяется изменением в каждой его точке одного из параметров, характеризующих звуковую волну: колебательная скорость частиц, звуковое давление и т. п.

Фронтом звуковой волны называют поверхность, объединяющую точки с одинаковой фазой колебания. По форме фронта различают три типа звуковых волн:

а) плоские — фронт в виде плоскости, нормальной к направлению распространения волны);

б) сферические — сферический фронт;

в) цилиндрические — фронт в виде боковой поверхности цилиндра.

Поскольку тип звуковой волны влияет на ее затухание в пространстве, на практике важно определить вид волны хотя бы приближенно. Если плоский источник звука имеет большие размеры, то вблизи него возникают плоские волны, и в этой области звуковое давление постоянно. По мере удаления от источника, плоская звуковая волна переходит в сферическую, распространяющуюся во всех направлениях. Фронт волны может определяться не только размерами источника звука, но и частотой (длиной звуковой волны). При низких частотах (большая длина волны) фронт, как правило, сферический, а при высоких частотах и малой длине волны — плоский.

Если источник звука расположен в помещении, то звуковые волны будут распространяться от источника звука до тех пор, пока не достигнут границ помещения или расположенных в нем ограждений, где часть звуковой энергии будет отражена, часть поглощена, а часть передана через несущие конструкции (рисунок 1.1).

Рис. 1.1 Схема прохождения звука через преграду

Уравнение баланса звуковой энергии выглядит следующим образом:

, , — интенсивности падающего, поглощенного, отраженного и прошедшего звука, соответственно.

Отношение интенсивности прошедшего звука к интенсивности падающего звука называется коэффициентом звукопроводности:

Звукоизоляцией называется величина, обратная коэффициенту звукопроводности. Звукоизоляция характеризует процесс отражения звука и является мерой степени звуконепроницаемости преграды. Значение звукоизоляции определяется следующим образом:

Коэффициент звукопоглощения определяется отношением интенсивности поглощенного в конструкции звука к интенсивности падающего:

Звукопоглощение характеризует физический процесс перехода звуковой энергии в тепловую, а коэффициент звукопоглощения (б) служит мерой звукопоглощения.

При распространении звука от различных источников звуковые волны могут взаимодействовать.

Интерференция — это сложение в пространстве нескольких волн, при котором в разных его точках возникает устойчивое во времени усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.

Распространение акустических волн в закрытых помещениях имеет свои особенности. Акустические волны многократно отражаются от предметов и ограждений, частично поглощаются при каждом столкновении (взаимодействии) с твердым телом. Интерференция происходит всякий раз, когда прямая волна, идущая от источника, встречается с отраженной волной от стен. Если две звуковые волны совпадают по фазе, то они усиливают друг друга, — человек слышит более громкий звук. Если же фазы двух волн противоположны, то теоретически волны могут погасить друг друга.

На самом деле интерференция звука происходит несколько иначе. Во-первых, звук от источника распределен по всему помещению. Во-вторых, поскольку интерференционная картина различна для разных частот, некоторые звуки вообще могут не погаситься. Для создания помещения с хорошей акустикой стараются сделать отраженный звук рассеянным, в результате чего в любую точку помещения со всех сторон приходят отраженные волны с совершенно рассогласованными фазами.

Дифракцией волн называется огибание ими препятствий. Объяснить дифракцию можно на основе принципа Гюйгенса. Согласно этому принципу каждую точку среды, в которую проникла звуковая волна, можно считать источником вторичных волн. Поэтому на краю огибаемого звуком тела образуется вторичный источник, от которого распространяется звуковая волна, проникая в область акустической тени (рисунок 1.2)

Рисунок 1.2 — Схема образования звуковой тени:

1 — препятствие; 2 — звуковая тень; 3 — источник звука; 4 — точка наблюдения Вследствие дифракции звук может огибать встречные препятствия, попадать в область геометрической тени, концентрироваться на отверстиях и т. п.

Распространение акустических волн в помещениях (их отражение, дифракция и т. п.) связано с длиной распространяющейся волны и размерами объектов, встречающихся на пути ее распространения.

Зная частоту и скорость звука, можно вычислить длину акустической волны из соотношения:

где х — скорость звука в соответствующей среде;

н — частота звуковой волны.

В воздухе при t = 0 °C и х = 331,5 м/с для н = 16 Гц длина максимальной волны речевого диапазона равна 20,7 м. При максимальной частоте н = 20 кГц минимальная длина звуковой волны в воздухе равна 16,5 мм.

Учитывая скорость распространения звука в воздухе (331,5−344 м/с), длина слышимых в воздухе звуковых волн колеблется от 1,5 см до 15 м.

Современная инженерная акустика накопила солидный арсенал средств и методов защиты от шума и звуковой вибрации.

По принципу действия различают следующие методы защиты от шума и звуковой вибрации:

· звукоизоляция;

· звукопоглощение;

· виброизоляция;

· вибропоглощение (вибродемпфирование).

Звукоизоляция — метод защиты от воздушного шума, основанный на отражении звука от бесконечной плотной звукоизолирующей преграды

Звукои виброизолирующие конструкции устанавливаются на пути распространения опасного звукового воздушного или структурного сигнала и служат для того, чтобы уменьшить уровень акустического давления опасного информационного воздушного или структурного акустического сигнала до уровня, не позволяющего осуществить его перехват соответствующими техническими средствами (лазерные системы, микрофоны, направленные микрофоны, стетоскопы и т. п.). Основной вклад в звукои виброизоляцию вносит отражение волн.

Рисунок 1.3 — Схема звукоизоляции:

1 — источник шума; 2 — бесконечная плотная звукоизолирующая преграда Звукоизолирующую способность конструкции характеризуют величиной звукоизоляции, определяемой соотношением:

где I_пад и I_пр — соответственно интенсивность волны, падающей на преграду и прошедшей через нее.

Простейшей звукоизолирующей преградой является плоская граница двух сред.

Наряду со звукоизоляционными конструкциями, действие которых основано на явлении отражения волн, в конструкциях защиты акустического канала широкое применение нашли диссипативные конструкции, уменьшающие интенсивность звуковых волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую.

Звукопоглощение — метод ослабления воздушного шума, использующий переход звуковой энергии в тепловую в мягкой звукопоглощающей (волокнистой или пористой) конструкции (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 — Схема звукопоглощения:

1 — твердая отражающая поверхность; 2 — звукопоглощающий материал; 3 — перфорированное покрытие Виброизоляция — метод снижения структурного звука, базирующийся на отражении вибрации в виброизоляторах (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 — Схема виброизоляции:

1 — источник вибрации; 2 — виброизоляторы, 3 — опорная поверхность Вибродемпфирование — способ защиты от звуковой вибрации, в котором используется переход вибрационной энергии в тепловую в вибродемпфирующих покрытиях (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 — Схема вибродемпфирования:

1 — виброизолируемая звукоизлучающая поверхность; 2 — вибродемпфирующее покрытие

Способы звукои виброизоляции и поглощения используются на практике как отдельно, так и в комбинации.

Активная шумозащита

Традиционные средства защиты от шума (звукоизолирующие перегородки, акустические экраны, звукопоглощающие покрытия) обычно плохо работают на низких частотах, и увеличение их эффективности требует больших дополнительных затрат. Активные системы шумозащиты используют длинные звуковые волны, связанные с низкочастотным звуком. Такие системы работают на принципе ослабляющей интерференции между акустическими полями, которые образованы «первичными» источниками шума (здесь под «первичным» понимается источник, звуковое поле от которого необходимо снизить) и специально созданными «вторичными» источниками (под «вторичным» здесь подразумевается источник, который формирует нужное звуковое поле). Работа активной шумозащиты представлена на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 — Схема устройства активной шумозащиты:

1 — источник шума; 2 — микрофон; 3 — усилитель; 4 — анализатор спектра; 5 — фазоинвертор; 6 — блок динамиков; 7 — область тишины Микрофон обнаруживает падающую звуковую волну и через фазоинвертор передает сигнал на динамик. Цель состоит в том, чтобы генерировать звуковую волну, находящуюся в противофазе с волной от «первичного» источника. Суперпозиция волн от «первичного» и «вторичного» источников вызывает их интерференцию, и в месте наложения волн создается область тишины. Эффект уменьшения шума наблюдается, если амплитуды сигналов, находящихся в противофазе, приблизительно равны.

Снижение шума активными методами может быть достигнуто в длинных трубопроводах или тоннелях, где звуковая волна плоская, а также в замкнутых объемах с диффузным характером акустического поля; в свободном пространстве, где образуется бегущая звуковая волна.

Реализация принципа активной шумозащиты возможна на низких частотах. Понятие «низкая частота» изменяется в зависимости от рассматриваемых условий. В тоннелях или трубах диапазон низкой частоты определяется условиями распространения плоской волны. В замкнутом объеме активное шумоподавление возможно на нескольких первых собственных частотах колебаний этого объема. Для снижения шума от источников в свободном пространстве расстояние между «первичным» и «вторичным» источниками должно быть меньше, чем длина волны звука, который надо снизить.

В трехмерном пространстве применение активной шумозащиты ограничивается ситуациями, когда расстояние между «первичными» и «вторичными» источниками имеет тот же порядок, что и длина звуковой волны. В связи с этим в помещениях, наименьшие размеры которых составляют несколько метров, верхняя частота, для которой возможно активное регулирование, лежит в диапазоне до нескольких сот герц.

2. Акт обследования помещения

2.1 Общая характеристика помещения

Обследуемое помещение — учебная аудитория Б4−112 располагается на 4-м из 4-х этаже здания Уральского государственного университета путей сообщения по адресу: город Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66 (приложение А). Размеры помещения:

1. Ширина 6 метров;

2. Длина 9.5 метров;

3. Высота 3 метра;

4. Площадь 57 метров квадратных.

Помещение планируется использовать для совещаний, в ходе которых предполагается обсуждение вопросов, содержащих государственную тайну. Максимальный гриф секретности — секретно. Помимо этого в нем будут проводиться учебные занятия.

Границами контролируемой зоны являются:

1. Стена, смежная с аудиторией Б4−110;

2. Стена, смежная с коридором четвертого этажа;

3. Торцевая стена здания (не граничит с другими помещениями);

4. Боковая стена здания (не граничит с другими помещениями);

5. Пол (капитальное перекрытие, смежное с лабораторией);

6. Потолок (капитальное перекрытие, не граничит с другими помещениями);

Входная дверь — деревянная, двустворчатая, с механическим замком.

Окна аудитории — пластиковые однокамерные стеклопакеты. Установлены плотные светонепроницаемые жалюзи. Выходят окна во внутренний двор университета. Водосточные трубы расположены на расстоянии 30 см и 1 м от крайних окон справа и слева соответственно. На расстоянии 40 метров от окон, расположено трехэтажное здание столовой, находящееся за пределами контролируемой зоны.

Аудитория имеет прочные железобетонные стены и перекрытия. Пол и потолок — капитальные перекрытия. На полу линолеум. На потолке подвесная конструкция из гипсовых панелей. Шесть пластиковых окон, с однокамерным стеклопакетом.

Описание линий, выходящих за пределы помещения:

1. Линия электропитания 220 В 50Гц, выходящая на распределительный щит, который расположен в электрощитовой Б4−111 (за пределами контролируемой зоны)

2. Линия пожарной сигнализации, выходящая на пульт пожарной сигнализации, находящийся на посту охраны на первом этаже здания. (Пост охраны находится за пределами контролируемой зоны. Линия имеет выход за пределы контролируемой зоны). Состоит из двух извещателей пожарно-дымовых. Линия охранной сигнализации, выходящая на пульт охранной сигнализации, находящийся на посту охраны на первом этаже здания. (Пост охраны находится за пределами контролируемой зоны. Линия имеет выход за пределы контролируемой зоны).

3. Линия городского радиовещания, имеющая выход за пределы контроллируемой зоны.

4. Линия системы центрального оповещения, имеющая выход за пределы контролируемой зоны. Состоящая из двух динамиков.

5. Линия управления системой кондиционирования, имеющая выход за пределы контролируемой зоны.

6. Линия центральной часофикации, имеющая выход за границы контролируемой зоны, на пульт управления.

7. Шина заземления, выходящая на распределительный щит, который расположен в электрощитовой Б4−111 (за пределами контролируемой зоны)

8. Линия ЛВС, выходящая за пределы контролируемой зоны.

Описание инженерных коммуникаций, выходящих за пределы помещения:

1. Трубы центрального отопления, уходящие в помещения, которые находятся ниже. Все трубы центрального отопления уходят в подвал здания, затем в виде подземных коммуникаций в систему городского отопления.

2. Воздуховод, соединяющий вентиляционные отверстия со сплит-системой, расположенной в помещении № Б4−110.

3. Воздуховод, соединяющий вентиляционные отверстия с системой центральной вентиляции.

Аудитория оснащена 19 столами, 17 стульями и 4 шкафами. Основных технических средств, предназначенных для обработки секретной информации, в помещении нет. В состав вспомогательных технических средств (далее — ВТСС), расположенных в помещении, входят:

Контроль доступа в здание Университета организован и осуществляется охранным предприятием, с которым заключен договор по предоставлению услуг. Прием, выдача и хранение ключа от аудитории Б4−112 осуществляется на посту охраны, находящемся на 1 этаже здания. Помещение снимают и ставят на сигнализацию на посту охраны. Информация, включая имя сотрудника и время, когда произведена операция, регистрируется в Журнале приема (сдачи) под охрану помещений там же.

Средства защиты информации в помещении отсутствуют.

2.2 Частная модель угроз

3. Графоаналитический расчет звукоизоляции ограждающих конструкций помещения

Для рассматриваемого помещения необходимо произвести расчет звукоизоляции конструкций, являющихся каналами непреднамеренного прослушивания, а именно:

1. Железобетонная стена, смежная с помещением Б4−110, толщиной 150 мм

2. Железобетонная стена, смежная с коридором 4 этажа, толщиной 400 мм с филенчатой дверью без прокладки (размеры двери 2×1,25 м).

Звукоизоляцию отдельных ограждающих конструкций рассчитываем графическим методом.

Железобетонная сплошная стена толщиной 150 мм.

Определение координат точки B частной характеристики:

Координаты точки частной характеристики изоляции воздушного шума определяем по графикам на рисунке 1.

— абсциссу точки B — f_B определяем в зависимости от толщины h, м ограждающей конструкции (рисунок 1, а).

— ординату точки B — R_B определяем в зависимости от поверхностной плотности m_э, кг/м² ограждающей конструкции (рисунок 1, б).

Характеристики материала (железобетон толщиной 150 мм):

— Объемная плотность 1600 кг/м³

— Поверхностная плотность 500 кг/м²

а) 1 —; 2 —; 3 —; 4 — ;

б) Материал стен: ж/б (железобетон)

а)

б)

Рисунок 1 — График для определения координат точки B

В соответствии с графиками для стены из железобетона толщиной 150 мм мы получаем следующие координаты точки B: f_B =250 Гц, R_B=41,5дБ. Построим график зависимости изоляции воздушного шума от частоты.

Рисунок 7 — частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным плоским ограждением

Таблица 1

Звукоизоляция кирпичной стены на средних частотах третьоктавных полос

Таблица 2. Определение индекса звукоизоляции железобетонной стены.

Определение индекса звукоизоляции железобетонной стены толщиной 150 мм

Определим индекс звукоизоляции внутренней железобетонной перегородки.

Сумма неблагоприятных отклонений составила 0 дБ, полученное значение намного меньше требуемого, которое составляет 32 дБ. Далее смещаем оценочную кривую вверх на 11 дБ и находим сумму неблагоприятных отклонений уже от смещенной оценочной кривой. На этот раз она составляет 28,5 дБ, что максимально приближается к 32 дБ и не превышает эту величину. За величину индекса изоляции принимаем значение смещенной оценочной кривой в 1/3- октавной полосе 500 Гц, т. е.

R_k(150мм)=54 дБ.

Железобетонная стена толщиной 400 мм с двустворчатой дверью.

Если ограждающая конструкция состоит из двух частей с различной звукоизоляцией (), R определяют по формуле

,

где S_i — площадь i-той части, м², R_i — изоляция воздушного шума i-той части.

По данной формуле рассчитываем звукоизоляцию железобетонной стены с двустворчатой деревянной дверью без уплотнителя.

Аналогичные расчеты для R₁₆₀ и R₂₀₀.

Аналогичные расчеты для R₃₁₅ и R₄₀₀.

Аналогичные расчеты для R₆₃₀ и R₈₀₀.

Результаты заносим в таблицу 4.

Получаем индекс звукоизоляции для железобетонной стены толщиной 400 мм с двустворчатой дверью без уплотнителя

R_{k(400мм+дв)}=30 дБ.

Таким образом, индексы звукоизоляции помещения равны R_k(150мм)=54 дБ и R_k(400мм+дв)=30 дБ. Так как звукоизоляция помещения определяется по звукоизоляции ограждающей конструкции, имеющей наименьшее значение, следовательно, звукоизоляция рассматриваемого помещения равна 30 дБ, что не соответствует категории 3.

3. Обоснование рекомендованных мер защиты

Согласно угрозам, рассмотренным в пункте 2.2. более подробно опишем меры защиты, которые необходимо предпринять.

1. Как было видно из расчета, дверь в железобетонной стене толщиной 400 мм является потенциальным каналом утечки информации, поэтому рекомендуется заменить её на более качественную модель со звукоизоляцией, а так же установить порог. Также в выделенных помещениях рекомендуется устанавливать так же тамбур перед дверью. В качестве уменьшения затрат на строительство возможно принять следующие организационные меры: на время совещаний исключить пребывание посторонних лиц в коридоре, прилегающем к помещению и смежных с ним помещениях, а так же перекрывать его и обеспечивать контроль доступа в коридор силами охраны. Так же эта организационная мера позволит исключить каналы утечки по воздуховодам системы вентиляции и кондиционирования, а так же позволит нам обойтись дверью с повышенной звукоизоляцией вместо построения тамбура, что существенно сократит затраты на построение системы защиты информации. Однако рекомендуется провести дополнительное специальное исследование на затухание опасного сигнала в воздуховодах на конце коридора.

2. Для исключения возможности съема информации по виброакустическим каналам с окна, ближайшего к водостоку на каждую стеклянную вставку необходимо установить виброизлучатели.

3. Чтобы исключить утечку информацию по цепям электропитания и заземления за счет акустоэлектрических преобразований такие ВТСС, как ноутбук и монитор на время закрытых совещаний должны быть отключены от сети. Монитор при этом должен быть специально проверен, так как может содержать в себе УНСИ. Ноутбук, как мобильное устройство, должно быть удалено за пределы помещения Б4−112.

4. Для защиты от утечки по слаботочным линиям необходимо использовать пассивные фильтры для слаботочных линий (например, МП-5). Все ВТСС, подключенные к данным линиям, должны пройти специальную проверку на предмет возможно внедренных УНСИ.

5. Настенные часы должны быть переведены в автономный режим, а линия электрочасофикации удалена из помещения. Так же часы должны пройти специальную проверку.

Технические характеристики выбранного комплекса защиты Соната АВ-3М

Система виброакустической и акустической защиты «Соната-АВ» модель 3 М, разработанная и производимая ЗАО «Анна», является техническим средством защиты акустической речевой информации, обрабатываемой в выделенных помещениях до 1 категории включительно, от утечки по акустическому и виброакустическому каналам путем постановки помех в диапазоне частот 90. .. 11 200 Гц. Не создает технических каналов утечки информации и может устанавливаться в выделенных помещениях до 1 категории включительно без применения дополнительных мер защиты.

Состав аппаратуры Соната-АВ модели 3М:

Основные технические характеристики генераторных блоков:

4. Экономическая часть

Таблица 5

Вариант комплекта средств и мер защиты

Заключение

В данном курсовом проекте были рассмотрены этапы подготовки помещения к мероприятиям по проверке соответствия требованиям безопасности информации, такие как:

1. Определение объекта, его описание и назначение.

2. Определение текущего набора оборудования в помещении.

3. Определение перечня возможных каналов утечки речевой информации

4. Составление модели возможных каналов утечки информации

5. Графоаналитический расчет звукоизоляции ограждающих конструкций

6. Проведение экономического анализа затрат на построение системы защиты информации Аналитические расчеты показали, что в текущем состоянии данное помещение не соответствует норме по обработке информации 3 категории. Следовательно, необходимо проведение дополнительных мероприятий направленных на защиту информации.

1. http://www.npoanna.ru/

2. http://voentelecom.ru/

3. К. А. Паршин, А. А. Копылова, Технология защиты речевой информации в помещениях: учеб.-метод.пособие — Екатеринбург: УрГУПС, 2010.-88с.

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Индексы звукоизоляции некоторых ограждающих конструкций

Приложение З

Индексы звукоизоляции дверных проемов