RU2084888C1

RU2084888C1 - Acoustic method for protecting data medium from unauthorized copying

Info

Publication number: RU2084888C1
Application number: RU93019543A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Зинченко; Б.Г. Парфенов; В.В. Волга
Original assignee: Фирма "ХЭЛПА" ЛТД
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: electronic acoustics. SUBSTANCE: with ultrasound radiated into medium under check, use is made of one or more radiation points and zone under check is given additional acoustic characters. In case of radiation frequency variation, amplitude-frequency or phase-frequency responses of acoustic field are recorded and in case of variations in these responses, information is erased from data medium. EFFECT: improved reliability of data medium protection. 2 cl

Description

Изобретение относится к области электронной акустики и может быть использовано при создании системы охраны различного назначения, в том числе носителей информации повышенной конфиденциальности, кодовых датчиков и других устройств. The invention relates to the field of electronic acoustics and can be used to create a security system for various purposes, including storage media of high confidentiality, code sensors and other devices.

При этом объем, охваченный системой охраны, рассматривается как состоящий из двух частей зоны, содержащей охраняемые объекты, например, жилые помещения, и контролируемой зоны, например, область входной двери в жилые помещения. Аналогично охраняемым объектом может быть блок хранения информации, ключ к ней и т.д. а контролируемой зоной может быть корпус устройства. Контролируемая зона может частично или полностью охватывать зону, содержащую охраняемые объекты, например, салон автомобиля. Moreover, the volume covered by the security system is considered to consist of two parts of the zone containing the protected objects, for example, living quarters, and the controlled zone, for example, the area of the entrance door to the living quarters. Similarly, a protected object may be an information storage unit, a key to it, etc. and the controlled area may be the device case. The monitored area may partially or fully cover the area containing the protected objects, for example, the passenger compartment.

Под защитой информации от несанкционированного доступа к ней понимается комплекс мер, препятствующих ее несанкционированному копированию. The protection of information from unauthorized access to it means a set of measures that prevent its unauthorized copying.

Под защищаемой конфиденциальной информацией понимается как собственно конфиденциальная информация, часть ее, ключ к ней, часть его так и их совокупностью /Далее по тексту информация/. Protected confidential information is understood as confidential information itself, part of it, a key to it, part of it and their combination / Hereinafter referred to as information /.

Известен способ передачи ультразвуковых колебаний от излучателя к приемнику, используемый в линиях задержки, основанный на создании акустического поля на фиксированной несущей частоте в объеме среды, проводящей ультразвук, например, в стекле, представляющей собой электроакустическую систему с распределенными параметрами и слабо выраженными индивидуальными признаками, путем излучения в нее ультразвука в заданной точке, формировании заданных параметров акустического поля путем многократного отражения ультразвукового пучка от стенок, расширения, рассеивания и поглощения его в среде, сужения в узкий луч путем отсекания боковых составляющих введением в среду специальных поглощающих включений на заданных участках области прохождения и отражения ультразвукового пучка, измерении параметров ультразвукового поля в заданной его точке [1]
Сущность способа заключается в следующем.A known method of transmitting ultrasonic vibrations from the emitter to the receiver, used in delay lines, based on the creation of an acoustic field at a fixed carrier frequency in the volume of the medium conducting ultrasound, for example, in glass, which is an electro-acoustic system with distributed parameters and weakly expressed individual characteristics, by radiation of ultrasound into it at a given point, the formation of specified parameters of the acoustic field by repeatedly reflecting the ultrasonic beam from the wall , Extension, spreading and absorption in its environment, narrowing to a narrow beam by cutting off the side components in the medium introducing special absorbing inclusions at predetermined sites field of transmission and reflection of the ultrasonic beam, the ultrasonic measurement field parameters at a given point it [1]
The essence of the method is as follows.

При подаче возбуждающего электрического сигнала на пьезоэлектрический преобразователь-излучатель, закрепленный в заданной точке на одной из поверхностей объема среды, в нее, вследствие пьезоэфекта с частотой возбуждающего электрического сигнала, будут излучаться ультразвуковые колебания в виде ультразвукового пучка. Многократно отразившись от стенок, ограничивающих объем среды, они достигнут другой заданной точки, в которой размещен пьезоэлектрический преобразователь-приемник. На его выходе, вследствие пьезоэфекта, возникает электрический сигнал, несущий информацию о параметрах акустического поля в точке его размещения. Во избежание паразитных эффектов, ультразвуковой пучок сужает путем отсекания его боковых составляющих поглощающими включениями, размещенными на пути этих составляющих. Использование такой системы в качестве контролируемой зоны защищаемого объема позволяет применить предлагаемый способ для защиты информации от несанкционированного доступа к ней, поскольку при этом неизбежно нарушение физических свойств среды в участке доступа. Это, в свою очередь, приведет к изменению параметров сигнала на выходе преобразователя-приемника, что может служить сигналом, свидетельствующим факт несанкционированного доступа. When an exciting electric signal is supplied to a piezoelectric transducer-emitter, fixed at a given point on one of the surfaces of the medium volume, ultrasonic vibrations in the form of an ultrasonic beam will be emitted into it, due to the piezoelectric effect with the frequency of the exciting electric signal. Repeatedly reflected from the walls that limit the volume of the medium, they will reach another predetermined point at which the piezoelectric transducer-receiver is placed. As a result of the piezoelectric effect, an electric signal arises at its output, carrying information about the parameters of the acoustic field at its location. In order to avoid spurious effects, the ultrasonic beam narrows by cutting off its side components with absorbing inclusions placed in the path of these components. The use of such a system as a controlled area of the protected volume allows you to apply the proposed method to protect information from unauthorized access to it, since in this case a violation of the physical properties of the environment in the access area is inevitable. This, in turn, will lead to a change in the parameters of the signal at the output of the converter-receiver, which can serve as a signal indicating the fact of unauthorized access.

Недостатки способа. The disadvantages of the method.

1. Практически полное отсутствие индивидуальных признаков, выраженных в случайных технологических отклонениях /в пределах допусков/ параметров физически однородных и неоднородных участков электроакустической системы. 1. Almost complete absence of individual features expressed in random technological deviations / within tolerances / parameters of physically homogeneous and heterogeneous sections of the electro-acoustic system.

2. Ограничение числа точек /практически до одной/, в которых осуществляют контроль параметров акустического поля и фиксированная частота излучения, что сужает возможность использования индивидуальных признаков электроакустической системы для защиты информации. 2. The limitation of the number of points (almost to one) at which the acoustic field parameters are controlled and the radiation frequency is fixed, which narrows the possibility of using individual features of the electro-acoustic system to protect information.

Эти недостатки снижают уровень защиты информации от несанкционированного доступа, облегчает сам доступ, позволяет с большой вероятностью воспроизвести как само устройство хранения информации так и саму информацию делают рассматриваемый способ малопригодным для использования в системах защиты информации. These shortcomings reduce the level of information protection against unauthorized access, facilitate access itself, and make it possible to reproduce both the information storage device and the information itself make the method under consideration unsuitable for use in information protection systems.

Известен также способ защиты объектов от несанкционированного проникновения внутрь защищаемого объема /салон автомобиля, жилое помещение, офисы и др. /, основанный на создании акустического поля в контролируемой зоне защищаемого объекта, заполненного воздушной средой, проводящей ультразвук, как в электроакустической системе с распределенными параметрами и обладающей индивидуальными признаками, путем излучения ультразвука в контролируемую зону из заданной точки, его многократного отражения, рассеивания и поглощения на физически однородных и неоднородных участках среды /например, на элементах конструкции и случайно размещенных предметах внутри салона автомобиля/, измерении параметров ультразвукового акустического поля в другой заданной точке контролируемой зоны, определении их изменения, превышающего заданный, учитывающий индивидуальные признаки электроакустической системы уровень, вызванного несанкционированным проникновением в охраняемый объем [2]
Сущность способа заключается в следующем.There is also a method of protecting objects from unauthorized entry into the protected volume / car interior, living quarters, offices, etc. /, based on the creation of an acoustic field in the controlled area of the protected object filled with air that conducts ultrasound, as in an electro-acoustic system with distributed parameters and possessing individual characteristics, by emitting ultrasound into a controlled area from a given point, repeatedly reflecting it, scattering and absorbing onto one physically native and heterogeneous parts of the environment (for example, on structural elements and randomly placed objects inside the car), measuring the parameters of the ultrasonic acoustic field at another specified point in the controlled area, determining their change in excess of a predetermined level, taking into account individual signs of the electro-acoustic system, caused by unauthorized entry into protected volume [2]
The essence of the method is as follows.

При подаче на излучатель ультразвука, в качестве которого используют пьезоэлектрический преобразователь типа МУП-2, электрического сигнала заданной частоты, им излучаются ультразвуковые колебания в воздушную среду, заполняющую охраняемый объем, например, салон автомобиля. При распространении по объему ультразвуковой пучок расширяется, отражается от различных препятствий, рассеивается, частично поглощается. Такими препятствиями являются стенки, стекла, днище и т.д. а также различные случайно размещенные предметы, которые вместе формируют индивидуальные признаки всей электроакустической системы, которые в свою очередь переносятся на индивидуальные признаки акустического поля, отражающиеся на его параметрах в каждой точке, а именно как случайные величины, характеризующие эти параметры и присущие только данному экземпляру электроакустической системы. Сформированное таким образом акустическое поле воздействует на приемник ультразвука, размещенный в другой заданной точке, в качестве которого также широко используют преобразователь типа МУП-2, на выходе которого, вследствие этого воздействия, возникает электрический сигнал. Уровню этого сигнала ставят в соответствие некий пороговый уровень сигнала срабатывания исполнительного устройства, причем путем регулировок, например, регулировкой усилия, осуществляют при этом учет индивидуальных признаков электроакустической системы. When ultrasound is supplied to the emitter, using a MUP-2 type piezoelectric transducer, of an electric signal of a given frequency, it emits ultrasonic vibrations into the air that fills the protected volume, for example, a car interior. When propagating in volume, the ultrasound beam expands, is reflected from various obstacles, scattered, partially absorbed. Such obstacles are walls, glass, bottom, etc. as well as various randomly placed objects that together form individual characteristics of the entire electro-acoustic system, which in turn are transferred to the individual characteristics of the acoustic field, reflected on its parameters at each point, namely as random variables characterizing these parameters and inherent only to this electroacoustic instance system. The acoustic field generated in this way acts on the ultrasound receiver located at another predetermined point, which is also widely used as a MUP-2 transducer, the output of which, due to this action, causes an electric signal. The level of this signal is associated with a certain threshold level of the actuation signal of the actuator, and by adjusting, for example, adjusting the force, the individual characteristics of the electro-acoustic system are taken into account.

Недостатки способа. The disadvantages of the method.

1. Количество информации, характеризующей индивидуальные признаки системы, неконтролируемо, носит случайный характер и недостаточно для надежной защиты информации при использовании для этого данного способа. 1. The amount of information characterizing the individual features of the system is uncontrolled, is random in nature and not sufficient for reliable protection of information when using this method.

2. Существенное снижение эффективности использования способа защиты, вызванное ограничением числа точек, в которых осуществляют контроль параметров акустического поля /на практике до одной/ при фиксированной рабочей частоте. 2. A significant decrease in the efficiency of using the protection method, caused by the limitation of the number of points at which the acoustic field parameters are monitored / in practice, to one / at a fixed operating frequency.

Указанные недостатки снижают надежность защиты и повышают вероятность несанкционированного доступа к носителю защищаемой информации. These shortcomings reduce the reliability of protection and increase the likelihood of unauthorized access to the medium of protected information.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности защиты носителя информации от несанкционированного доступа. The technical result of the invention is to increase the reliability of protection of the information carrier from unauthorized access.

Он достигается тем, что в акустическом способе защиты носителя информации от несанкционированного ее копирования, заключающегося в том, что в контролируемую зону носителя информации излучают ультразвук и измеряют в ней параметры акустического поля, при изменении которых стирают информацию с носителя, излучение ультразвука осуществляют в одной или нескольких точках контролируемой зоны, которой придают дополнительные акустические признаки, изменяют частоту излучения ультразвука и регистрируют амплитудно-частотные или фазо-частотные характеристики акустического поля в одной или нескольких точках контролируемой зоны, а при изменении параметров этих характеристик стирают информацию с носителя информации. It is achieved by the fact that in the acoustic method of protecting the information carrier from unauthorized copying, which consists in the fact that ultrasound is emitted into the controlled area of the information carrier and the acoustic field parameters are measured in it, when the information is erased from the carrier, the ultrasound radiation is carried out in one or several points of the controlled zone, which is given additional acoustic features, change the frequency of ultrasound radiation and record the amplitude-frequency or phase-frequency characteristics of the acoustic field at one or more points of the controlled area, and when changing the parameters of these characteristics, information is erased from the information carrier.

Кроме того, технический результат достигается тем, что дополнительные акустические признаки придают путем создания в контролируемой зоне дополнительных электрофизических неоднородных участков. In addition, the technical result is achieved by the fact that additional acoustic features are given by creating additional electrophysical heterogeneous areas in the controlled area.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.

Индивидуальные признаки электроакустической системы с распределенными параметрами выражаются прежде всего в том, что на пути распространения ультразвука встречаются участки среды, отличающиеся от остальных электрофизическими свойствами, например, воздушные пузырьки в полимерах и т.д. Это приводит к отражению, рассеиванию и поглощению в различной степени ультразвука на таких участках. Будучи хаотически расположенными по объему среды, такие участки имеют случайные координаты, характеризующие их размещение. Таким образом возникают случайные характерные размеры, определяющие характерные частоты, на которых формируются случайные параметры акустического поля даже в одной его контрольной точке. Осуществляя измерение этих параметров на разных рабочих частотах в одной или нескольких точках наблюдают случайные функции /АЧХ/, отражающие индивидуальные признаки системы. Число этих признаков возрастает если учесть случайный характер формы, размеров, ориентации упомянутых неоднородных участков среды, клеевых соединений преобразователей, рельефа поверхности, ограничивающей контролируемую зону, дополнительные индивидуальные признак, придаваемые ей. Каждому такому признаку соответствуют случайные амплитуды, частоты, фазы, времена задержек электрического сигнала на выходе приемника ультразвука, представленные в виде случайных чисел. Эти числа используют для хранения защищаемой информации, например, в качестве кода в блоках ее хранения и обработки, окруженных корпусом, представляющим собой звукопроводящую среду и являющимся контролируемой зоной одновременно. В него осуществляют излучение ультразвука как в электроакустическую систему с распределенными параметрами и содержащую упомянутые индивидуальные признаки. Именно в него осуществляют излучение ультразвука и в нем создают основную группу индивидуальных признаков. Будучи в сущности блоком памяти или его частью, при несанкционированном доступе он будет неизбежно разрушен на участке доступа, что приведет к необратимому изменению совокупности индивидуальных признаков, они дадут иную совокупность случайных чисел, с которой не "знакома" система, что в свою очередь эквивалентно невоспроизводимому "стиранию" или разрушению защищаемой информации. Таким образом защищаемая информация как бы защищает сама себя. The individual signs of an electro-acoustic system with distributed parameters are expressed primarily in the fact that on the path of ultrasound propagation there are sections of the medium that differ from the others in electrophysical properties, for example, air bubbles in polymers, etc. This leads to reflection, scattering and absorption to varying degrees of ultrasound in such areas. Being randomly located over the volume of the medium, such sections have random coordinates characterizing their placement. Thus, random characteristic sizes arise that determine the characteristic frequencies at which random parameters of the acoustic field are formed even at one of its control points. Carrying out the measurement of these parameters at different operating frequencies at one or more points, random functions (AFC) are observed that reflect the individual characteristics of the system. The number of these signs increases if we take into account the random nature of the shape, size, orientation of the aforementioned inhomogeneous sections of the medium, adhesive joints of the transducers, the relief of the surface that limits the controlled area, additional individual characteristics attached to it. Each such sign corresponds to random amplitudes, frequencies, phases, delay times of the electrical signal at the output of the ultrasound receiver, presented in the form of random numbers. These numbers are used to store protected information, for example, as a code in the blocks of its storage and processing, surrounded by a housing, which is a sound-conducting medium and is a controlled zone at the same time. Ultrasound is emitted into it as into an electro-acoustic system with distributed parameters and containing the aforementioned individual features. It is in it that the radiation of ultrasound is carried out and in it the main group of individual signs is created. Being essentially a memory block or its part, with unauthorized access it will inevitably be destroyed in the access area, which will lead to an irreversible change in the set of individual characteristics, they will give another set of random numbers with which the system is not "familiar", which in turn is equivalent to irreproducible “erasing” or destroying protected information. Thus, the protected information protects itself, as it were.

Способ опробован в лабораторных условиях на макете. Он представлял собой заготовку из эпоксидной смолы размером 55х27х17 м, в которую были внедрены вкрапления из пенопласта с характерными размерами 1,5 2,5 мм. На боковые поверхности заготовки были наклеены 5 пьезоэлементов /п.э./. На один из них подавался электрический сигнал от генератора с других снимался сигнал на осциллограф. Уровни сигналов на каждом из п.э. отличались друг от друга случайным образом, различие достигало величин от 1 до порядка и более. При переходе от одной частоты 220 кГц к другой 280 кГц это различие изменялось. После имитации несанкционированного доступа путем сверления в заготовке отверстия диаметpом 1 мм резко изменилось как соотношение сигналов на п.э. на этих частотах, так и различие в этих сигналах при этих частотах вплоть до обратного. Таким образом подтверждена работоспособность предлагаемого способа. The method is tested in laboratory conditions on the layout. It was an epoxy billet with a size of 55x27x17 m, in which inclusions of foam with characteristic dimensions of 1.5 to 2.5 mm were introduced. Five piezoelectric elements / pe / were pasted onto the side surfaces of the workpiece. An electric signal from the generator was applied to one of them; the signal was taken from the others to the oscilloscope. Signal levels at each of p. differed from each other randomly, the difference reached values from 1 to an order or more. In the transition from one frequency of 220 kHz to another 280 kHz, this difference changed. After simulating unauthorized access by drilling holes in the workpiece with a diameter of 1 mm, it sharply changed as the ratio of signals per p.p. at these frequencies, and the difference in these signals at these frequencies up to the opposite. Thus confirmed the efficiency of the proposed method.

Сопоставительный анализ заявленного способа с прототипом показывает, что он отличается от известного следующими признаками:
1. Информацию размещают в контролируемой зоне.A comparative analysis of the claimed method with the prototype shows that it differs from the known following features:
1. Information is placed in a controlled area.

2. Придают электроакустической системе дополнительно необходимое количество индивидуальных признаков. 2. Give the electro-acoustic system an additional required amount of individual features.

3. Осуществляют излучение в контролируемую зону ультразвука в одной или нескольких точках. 3. Carry out radiation in a controlled area of ultrasound at one or more points.

4. Изменяют частоту излучения. 4. Change the frequency of radiation.

5. Измеряют параметры акустического поля в одной или нескольких точках. 5. Measure the parameters of the acoustic field at one or more points.

Claims

1. The acoustic method of protecting the information carrier from unauthorized copying, which consists in the fact that ultrasound is emitted into the controlled area of the information carrier and the acoustic field parameters are measured in it, when changed, the information from the medium is erased, characterized in that the radiation of ultrasound is carried out in one or several points of the controlled area, which give additional acoustic features, measure the frequency of ultrasound radiation and record the amplitude-frequency or phase-frequency characteristics acoustic field characteristics at one or several points of the controlled zone, and when changing the parameters of the amplitude-frequency or phase-frequency characteristics, the information is erased from the information carrier.

2. The method according to p. 1, characterized in that additional acoustic features are given to the controlled area of the information carrier by creating additional electrophysical heterogeneous sections in it.