Главная База знаний "Allbest" Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника Разработка учебно-лабораторного стенда для изучения волоконно-оптического канала утечки акустической информации

Разработка учебно-лабораторного стенда для изучения волоконно-оптического канала утечки акустической информации

Создание макета стенда. Изучение эффекта модуляции светового потока внешним акустическим полем. Хищение цифровой информации, методы подсоединения к оптоволокну. Сущность расчетного метода оценки разборчивости речи. Защищенность штатного переходника.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 18.11.2013
Размер файла 3,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Рис. 4.9 - Конфигурация эксперимента

В ходе данного эксперимента изменяемой величиной было выбрано расстояние от источника до фотоприемника, т.к. в дальнейшем выяснилось, что расстояние акустического излучателя до лазерных устройств особого значения, при качественной фокусировке, в пределах помещения средних размеров, не имеет.

Таким образом, можно выявить следующую закономерность: расстояние от источника лазерного излучения до приемника имеет гораздо меньшее значение, нежели качество фокусировки. Именно качественная фокусировка позволяет передать максимальное количество световой энергии на фотоприемник, в свою очередь именно это позволяет донести до фотоприемника промодулированный световой сигнал.

Так как заданная частота тонального сигнала после всех преобразований регистрируется на связке «нановольтметр-осциллограф» на той же самой частоте, это свидетельствует о том, что в данном случае вибрационная составляющая воздействия ничтожно мала. Иначе бы приборы регистрировали усиление сигнала не только на этой частоте, но и на близких резонансных частотах.

Выявленная закономерность свидетельствует о том, что вероятнее всего модулировалась воздушная среда в промежутке между источником лазерного излучения и фотоприемником. Полученные результаты позволяют провести аналогию с принципом работы лазерного микрофона.

Фрагмент полученных данных с осциллографа представлен ниже, а в полном объеме графические результаты представлены в Приложении 1.

Рис. 4.10 - Показания осциллографа без звукового воздействия

Рис. 4.11 - Показания осциллографа при звуковом воздействии

Результаты серии измерений для обоих лазеров приведены в сводной диаграмме, представленной ниже:

Рис. 4.12 - Диаграмма сравнения средних уровней сигналов

Принцип работы лазерного микрофона

Рассмотрим более подробно физические процессы, происходящие при перехвате речи с помощью лазерные системы акустической разведки (ЛСАР). Зондируемый объект - обычно оконное стекло - представляет собой своеобразную мембрану, которая колеблется со звуковой частотой, создавая фонограмму разговора. Генерируемое лазерным передатчиком излучение, распространяясь в атмосфере, отражается от поверхности оконного стекла и модулируется акустическим сигналом, а затем воспринимается фотоприёмником, который и восстанавливает разведываемый сигнал.

В данной технологии принципиальное значение имеет процесс модуляции, который можно описать следующим образом. Звуковая волна, генерируемая источником акустического сигнала, падает на границу раздела воздух-стекло и создает своего рода вибрацию, то есть отклонения поверхности стекла от исходного положения. Эти отклонения вызывают дифракцию света, отражающегося от границы. Если размеры падающего оптического пучка малы по сравнению с длиной 'поверхностной' волны, то в суперпозиции различных компонент отраженного света будет доминировать дифракционный пучок нулевого порядка. В этом случае, во-первых, фаза световой волны оказывается промодулированной по времени с частотой звука и однородной по сечению пучка, а во-вторых, пучок 'качается' с частотой звука вокруг направления зеркального отражения.

Необходимо учитывать, что на качество принимаемой информации оказывают влияние следующие факторы:

параметры используемого лазера (длина волны, мощность, когерентность и т.д.);

параметры фотоприемника (чувствительность и избирательность фотодетектора, вид обработки принимаемого сигнала и т. д.);

параметры атмосферы (рассеяние, поглощение, турбулентность, уровень фоновой засветки и т.д.);

качество обработки зондируемой поверхности (шероховатости и неровности, обусловленные как технологическими причинами, так и воздействием среды - грязь, царапины и проч.);

уровень фоновых акустических шумов;

уровень перехваченного речевого сигнала; конкретные местные условия.

Все эти обстоятельства накладывают свой отпечаток на качество фиксируемой речи, поэтому нельзя принимать на веру данные о приеме с дальности в сотни метров - эти цифры получены в условиях полигона, а то и расчетным путем.

4.7 Эксперимент №2: «Оценка защищенности оптоволоконного кабеля»

Этот эксперимент непосредственно связан с изучением эффекта модуляции штатного светового потока в волоконно-оптической линии связи. В рамках эксперимента используется штатный применяемый на практике в области сетевых коммуникаций оптический патч-корд.

В данном эксперименте применяется следующая конфигурация компонентов: все компоненты расположены на одном столе; по аналогии с предыдущим экспериментом используются лазерный излучатель и Фотометр; вместо открытой воздушной среды используется оптоволоконный патч-корд, на один конец которого фокусируется лазерный излучатель, а другой конец выведен к точке приема Фотометра; акустический излучатель находится в непосредственной близости от оптоволоконного кабеля, и в рамках данного эксперимента именно расстояние между ними является ключевым фактором.

Описанная конфигурация представлена на рисунке ниже.

Рис. 4.13 - Конфигурация эксперимента

Полученные в ходе эксперимента данные так же заносятся в сводную таблицу для последующего анализа и наглядного отображения.

Рис. 4.14 - Диаграмма сравнения средних уровней сигналов

Полученные сравнительные значения позволяют судить о том, что штатный волоконно-оптический патч-корд достаточно устойчив к внешнему высокочастотному акустическому воздействию. Сложность обнаружения четкого модулируемого сигнала заключается в том, что в данном случае преобладает виброакустическая составляющая, чему свидетельствует тот факт, что эффект наблюдался при непосредственном контакте корпуса акустического излучателя с оптоволоконным кабелем или, в меньшей степени, при очень малом расстоянии между ними. Так как в данном случае эффект модуляции происходит через виброакустическое воздействие, то регистрация модуляции наблюдается в том числе и на резонансных частотах, а не только на заданных нами 2 кГц.

Используемое в данном эксперименте оборудование не позволяет с одинаковой эффективностью отслеживать модуляцию сразу на нескольких частотах. Применяемый набор приборов и методика измерений позволяет эффективно отслеживать только небольшой участок частотной полосы в один подход эксперимента. Таким образом, применение более дорогостоящей техники позволит обойти это ограничение.

Фрагмент полученных данных с осциллографа представлен ниже, а в полном объеме графические результаты представлены в Приложении 2.

Рис. 4.15 - Показания осциллографа без звукового воздействия

Рис. 4.16 - Показания осциллографа при звуковом воздействии

4.8 Эксперимент №3: «Оценка защищенности штатного переходника»

Данный эксперимент во многом аналогичен проведенному ранее и описанному в разделе 4.7. конфигурация текущего эксперимента включает в себя следующие компоненты и особенности:

расположение компонентов аналогично предыдущему эксперименту, за исключением того, что исследуемой точкой приложения акустического воздействия является штатный волоконно-оптический переходник ST-типа, расположенный в середине волоконно-оптической линии;

так же, кроме использования лазерных излучателей красного и зеленого цветовых диапазонов, в данном случае будет использоваться порт оптического рефлектометра, функцией которого является визуализация повреждений волоконно-оптической линии;

акустический излучатель по аналогии с предыдущим экспериментом так же будет находиться либо вблизи переходника, либо будет осуществляться их непосредственный контакт; в сводную таблицу заносится наилучшее значение.

Конфигурация представлена на следующем рисунке:

Рис. 4.17 - Конфигурация эксперимента

На следующем рисунке изображено соединение двух оптических волокон посредством переходника ST-типа и акустический излучатель тонального сигнала в непосредственной близости от него.

Рис. 4.18 - Переходник ST-типа и акустический излучатель

Применяемый в оптическом рефлектометре визуализатор повреждений является лазерным излучателем на длине волны порядка 650 нм, таким образом, он аналогичен применяемому ранее лазерному излучателю красного цвета, но при его использовании решается проблема необходимости фокусировки лазерного луча в точке входа в изучаемую волоконно-оптическую линию.

Рис. 4.19 - Диаграмма сравнения средних уровней сигналов

Сравнительный анализ полученных в ходе эксперимента измерений позволяет судить о том, что порт визуализации повреждений оптического рефлектометра так же может быть использован для выявления модуляции в изучаемой волоконно-оптической линии. При этом, ввиду наличия отсутствия вышеописанных недостатков обычных лазерных излучателей, данные, полученные при использовании данного порта, более репрезентативны. Таким образом, использование лазерного излучателя рефлектометра гораздо удобнее в применении, так как нет необходимости в проведении работ по фокусировке.

Физический принцип столь явного изменения уровня модуляции по сравнению с экспериментом по оценке защищенности оптоволоконного кабеля можно объяснить следующим образом: стык оптических волокон, реализуемый оптическим переходником, может иметь некоторые изъяны. Самым очевидным изъяном является неплотный контакт двух волокон. Неплотность этого соединения может быть вызвана нарушением технологии сборки на стадии монтажа волоконно-оптической линии, либо являться следствием внешнего воздействия, в том числе и действий злоумышленника.

Так или иначе, полученная неплотность соединения оптических волокон будет иметь высокую чувствительность к внешнему акустическому воздействию. Это обусловлено тем, что корпус переходника так же является хорошим закрытым резонатором. Таким образом, наблюдаемый эффект можно сравнить с эффектом, увиденным ранее в эксперименте с открытым лазером. Аналогия заключается в том, что при внешнем акустическом воздействии происходит динамическое изменение длины дистанции пробега светового потока в среде передачи. В обоих случаях на фотоприемном устройстве регистрируется разная плотность фотонов в единицу времени, что регистрируется последующим оборудованием как изменение уровня напряжения. Именно эта незначительная разница является следствием эффекта модуляции.

Наилучший результат был получен при непосредственном контакте переходника с корпусом акустического излучателя при облучении тональным сигналом.

Фрагмент полученных данных с осциллографа представлен ниже, а в полном объеме графические результаты представлены в Приложении 3.

Рис. 4.20 - Показания осциллографа без звукового воздействия (3-3RF silence)

Рис. 4.21 - Показания осциллографа без звукового воздействия (3-3RF sound)

4.9 Эксперимент №4: «Переходник в составе оптического кросса»

Данный эксперимент повторяет эксперимент, проведенный В.В. Гришачевым в его ранее упомянутых статьях. Конфигурация стенда в этом эксперименте соответствует заявленной ранее в разделе 4.3:

конфигурация, по сути, является аналогичной той, что описана в предыдущем эксперименте (раздел 4.8.), но переходник закреплен в адаптерной планке штатного оптического кросса КРН-8/16;

расположение акустического излучателя будет выполнено по аналогии с предыдущим экспериментом (вблизи / непосредственный контакт); итоговая конфигурация будет выбрана по наилучшему результату.

Конфигурация элементов стенда для данного эксперимента представлена на рисунке ниже:

Рис. 4.22 - Конфигурация эксперимента

Как и было сказано ранее, эксперимент принципиально не отличается от предыдущего, за исключением присутствия оптического кросса. Его наличие обусловлено тем, что такая конфигурация наиболее близка к реальной конфигурации оптической линии, используемой в практике сетевых коммуникаций. Следовательно, данные, полученные в этом эксперименте, является показателем защищенности помещения от утечки по волоконно-оптической линии связи в случае наличия в помещении волоконно-оптического кросса.

На рисунке ниже изображена реализация стенда, собранного в лаборатории кафедры Защиты информации.

Рис. 4.23 - Стенд в сборе

Результаты измерений показывают, что оптический кросс, по крайней мере без крепления на стену, является не слишком хорошим резонатором, что отображено на сводной диаграмме средних значений мощности сигналов, представленной ниже:

Рис. 4.24 - Диаграмма сравнения средних уровней сигналов

Для сравнения на этой диаграмме так же представлены результаты предыдущего эксперимента, чтобы нагляднее показать разницу в степени модуляции. Объяснить эту разницу можно тем, что большое значение имеет не только взаимное расположение волокон в переходнике, который, в свою очередь, закреплен в оптическом кроссе, но и расположение акустического излучателя относительно всей этой конструкции. То есть, степень модуляции в значительной мере зависит от внутреннего устройства кросса и способа воздействия на него акустическим излучателем: эффект может быть хорошо заметен на дистанции в один метр между оптическим кроссом и излучателем, но при этом значительно ослабевать при непосредственном контакте между ними. Так же возможно и обратное. Таким образом, если злоумышленник будет эксплуатировать канал утечки при такой конфигурации, ему следует заранее определить условия, при которых наблюдается максимальный эффект.

Полученный результаты в целом совпадают с выводами В.В. Гришачева при проведении его эксперимента описанного в статье «Практическая оценка эффективности канала утечки акустической (речевой) информации через волоконно-оптические коммуникации».

Фрагмент полученных данных с осциллографа представлен ниже, а в полном объеме графические результаты представлены в Приложении 3.

Рис. 4.25 - Показания осциллографа без звукового воздействия (4-1-RFCB silence)

Рис. 4.26 - Показания осциллографа без звукового воздействия (4-2-RFCB sound)

Проведение значительной части экспериментов стало возможным, благодаря специализированному оснащению лаборатории оптики НГТУ и консультациям Мешалкина Юрия Петровича, доктора физико-математических наук профессора кафедры ССОД.

5. ОХРАНА ТРУДА

5.1 Особенности обеспечения безопасности при проведении лазерно-акустических исследований

Данная научно исследовательская работа предполагает активное использование систем лазерного облучения и различных сред его прохождения, в том числе и в открытом воздушном пространстве. Кроме того на лазерную установку в различных её конфигурациях оказывается звуковое воздействие, тональными сигналами и белым шумом.

Классификация шума

По характеру спектра шум следует разделять на:

широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона. Тональный характер шума для практических целей (при контроле его параметров на рабочих местах) устанавливают измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня звукового давления в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шум следует подразделять на:

постоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБ А при измерениях на временной характеристике “медленно” шумомера по ГОСТ 17187;

непостоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени более чем на 5 дБ А при измерениях на временной характеристике “медленно” шумомера по ГОСТ 17187.

Непостоянный шум следует подразделять на:

колеблющийся во времени, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБ А и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 секунды, при этом уровни звука, измеренные в дБ AI и дБ А соответственно на временных характеристиках “импульс” и “медленно” шумомера по ГОСТ 17187, отличаются не менее чем на 7 дБ.

Характеристики и допустимые уровни шума на рабочих местах

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления L в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по формуле

,

где p - среднее квадратическое значение звукового давления, Па, p0 - исходное значение звукового давления. В воздухе р0 = 2ґ10-5 Па.

Примечание. Для ориентировочной оценки (например, при проверке органами надзора, выявлении необходимости осуществления мер по шумоглушению и др.) допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука в дБ А, измеряемый на временной характеристике “медленно” шумомера по ГОСТ 17187 и определяемый по формуле

,

где рА - среднее квадратическое значение звукового давления с учетом коррекции “А” шумомера, Па.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный критерий - эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБ А.

Дополнительно для колеблющегося во времени и прерывистого шума ограничивают максимальные уровни звука в дБ·А, измеренные на временной характеристике “медленно”, а для импульсного шума - максимальный уровень звука в дБ АI, измеренный на временной характеристике “импульс”.

Допускается в качестве характеристики непостоянного шума использовать дозу шума или относительную дозу шума.

Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах следует принимать:

для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульсного) шума - по таблице;

для тонального и импульсного шума - на 5 дБ меньше значений, указанных в Приложении 4;

Примечания:

Допускается в отраслевой документации устанавливать более жесткие нормы для отдельных видов трудовой деятельности с учетом напряженности труда в соответствии с приложением 3.

Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.

Для шума, создаваемого в помещениях установками кондиционирования воздуха, вентиляции и воздушного отопления на 5 дБ меньше фактических уровней шума в этих помещениях (измеренных или определенных расчетом), если последние не превышают значения, указанные в таблице (поправку для тонального и импульсного шума в этом случае принимать не следует), в остальных случаях на 5 дБ меньше значений, указанных в таблице.

Дополнительно к требованиям максимальный уровень звука непостоянного шума на рабочих местах по пп. 6 и 13 таблицы не должен превышать 110 дБ А при измерениях на временной характеристике “медленно”, а максимальный уровень звука импульсного шума на рабочих местах по п. 6 таблицы не должен превышать 125 дБАI при измерениях на временной характеристике “импульс”. [9]

5.1 Классификация лазеров

Твердотельные лазеры на люминесцирующих твёрдых средах (диэлектрические кристаллы и стёкла). В качестве активаторов обычно используются ионы редкоземельных элементов или ионы группы железа Fe. Накачка оптическая и от полупроводниковых лазеров, осуществляется по трёх- или четырёхуровневой схеме. Современные твердотельные лазеры способны работать в импульсном, непрерывном и квазинепрерывном режимах.

Полупроводниковые лазеры. Формально также являются твердотельными, но традиционно выделяются в отдельную группу, поскольку имеют иной механизм накачки (инжекция избыточных носителей заряда через p-n переход или гетеропереход, электрический пробой в сильном поле, бомбардировка быстрыми электронами), а квантовые переходы происходят между разрешёнными энергетическими зонами, а не между дискретными уровнями энергии. Полупроводниковые лазеры - наиболее употребительный в быту вид лазеров. Кроме этого применяются в спектроскопии, в системах накачки других лазеров, а также в медицине.

Лазеры на красителях. Тип лазеров, использующий в качестве активной среды раствор флюоресцирующих с образованием широких спектров органических красителей. Лазерные переходы осуществляются между различными колебательными подуровнями первого возбуждённого и основного синглетных электронных состояний. Накачка оптическая, могут работать в непрерывном и импульсном режимах. Основной особенностью является возможность перестройки длины волны излучения в широком диапазоне. Применяются в спектроскопических исследованиях.

Газовые лазеры - лазеры, активной средой которых является смесь газов и паров. Отличаются высокой мощностью, монохроматичностью, а также узкой направленностью излучения. Работают в непрерывном и импульсном режимах. В зависимости от системы накачки газовые лазеры разделяют на газоразрядные лазеры, газовые лазеры с оптическим возбуждением и возбуждением заряженными частицами (например, лазеры с ядерной накачкой, в начале 80-х проводились испытания систем противоракетной обороны на их основе, однако, без особого успеха), газодинамические и химические лазеры. По типу лазерных переходов различают газовые лазеры на атомных переходах, ионные лазеры, молекулярные лазеры на электронных, колебательных и вращательных переходах молекул и эксимерные лазеры.

Газодинамические лазеры - газовые лазеры с тепловой накачкой, инверсия населённостей в которых создаётся между возбуждёнными колебательно-вращательными уровнями гетероядерных молекул путём адиабатического расширения движущейся с высокой скоростью газовой смеси (чаще N2+CO2+He или N2+CO2+Н2О, рабочее вещество - CO2).

Эксимерные лазеры - разновидность газовых лазеров, работающих на энергетических переходах эксимерных молекул (димерах благородных газов, а также их моногалогенидов), способных существовать лишь некоторое время в возбуждённом состоянии. Накачка осуществляется пропусканием через газовую смесь пучка электронов, под действием которых атомы переходят в возбуждённое состояние с образованием эксимеров, фактически представляющих собой среду с инверсией населённостей. Эксимерные лазеры отличаются высокими энергетическими характеристикам, малым разбросом длины волны генерации и возможности её плавной перестройки в широком диапазоне.

Химические лазеры - разновидность лазеров, источником энергии для которых служат химические реакции между компонентами рабочей среды (смеси газов). Лазерные переходы происходят между возбуждёнными колебательно-вращательными и основными уровнями составных молекул продуктов реакции. Для осуществления химических реакций в среде необходимо постоянное присутствие свободных радикалов, для чего используются различные способы воздействия на молекулы для их диссоциации. Отличаются широким спектром генерации в ближней ИК-области, большой мощностью непрерывного и импульсного излучения.

Лазеры на свободных электронах - лазеры, активной средой которых является поток свободных электронов, колеблющихся во внешнем электромагнитном поле (за счёт чего осуществляется излучение) и распространяющихся с релятивистской скоростью в направлении излучения. Основной особенностью является возможность плавной широкодиапазонной перестройки частоты генерации. Различают убитроны и скаттроны, накачка первых осуществляется в пространственно-периодическом статическом поле ондулятора, вторых - мощным полем электромагнитной волны. Существуют также мазеры на циклотронном резонансе и строфотроны, основанные на тормозном излучении электронов, а также флиматроны, использующие эффект Черенковского и переходного излучений. Поскольку каждый электрон излучает до 108 фотонов, лазеры на свободных электронах являются, по сути, классическими приборами и описываются законами классической электродинамики.

Квантовые каскадные лазеры ? полупроводниковые лазеры, которые излучают в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне. В отличие от обычных полупроводниковых лазеров, которые излучают посредством вынужденных переходов между разрешенными электронными и дырочными уровнями, разделенными запрещенной зоной полупроводника, излучение квантовых каскадных лазеров возникает при переходе электронов между слоями гетероструктуры полупроводника и состоит из двух типов лучей, причем вторичный луч обладает весьма необычными свойствами и не требует больших затрат энергии.

Волоконный лазер - лазер, резонатор которого построен на базе оптического волокна, внутри которого полностью или частично генерируется излучение. При полностью волоконной реализации такой лазер называется цельноволоконным, при комбинированном использовании волоконных и других элементов в конструкции лазера он называется волоконно-дискретным или гибридным.

Вертикально-излучающие лазеры (VCSEL) - «Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором» - разновидность диодного полупроводникового лазера, излучающего свет в направлении, перпендикулярном поверхности кристалла, в отличие от обычных лазерных диодов, излучающих в плоскости, параллельной поверхности пластин.

Другие виды лазеров, развитие принципов которых на данный момент является приоритетной задачей исследований (рентгеновские лазеры, гамма-лазеры и др.).

Безопасность лазеров

Лазеры являются устройствами, представляющими повышенную опасность. Хотя существуют несколько факторов риска, связанных с лазерными установками, под лазерной безопасностью понимают способы защиты от факторов, связанных непосредственно с лазерным излучением.

Даже лазеры самой малой мощности (несколько милливатт) могут представлять опасность для зрения. При попадании в глаз луч лазера фокусируется в пятно очень малых размеров, что может за доли секунды привести к ожогам сетчатки глаза, частичной или полной необратимой потере зрения. Лазеры большей мощности способны вызывать поражения глаз даже рассеянным излучением. Прямое, а в некоторых случаях и рассеянное излучение такого лазера способно вызывать ожоги кожи (вплоть до полного разрушения) и представляет пожарную опасность.

Классификация опасности лазеров

Существует несколько классификаций опасности лазеров, которые, однако, весьма похожи. Ниже приведена наиболее распространенная международная классификация.

Класс 1. Лазеры и лазерные системы очень малой мощности, не способные создавать опасный для человеческого глаза уровень облучения. Излучение систем класс 1 не представляет никакой опасности даже при долговременном прямом наблюдении глазом. Во многих странах к классу 1 относятся также лазерные устройства с лазером большей мощности, имеющие надежную защиту от выхода луча за пределы корпуса.

Класс 2. Маломощные видимые лазеры, способные причинить повреждение человеческому глазу в том случае, если специально смотреть непосредственно на лазер на протяжении длительного периода времени. Такие лазеры не следует использовать на уровне головы. Лазеры с невидимым излучением не могут быть классифицированы как лазеры 2-го класса. Обычно к классу 2 относят видимые лазеры мощностью до 1 милливатта.

Класс 2a (в некоторых странах). Лазеры и лазерные системы класса 2a, расположенные и закрепленные таким образом, что попадание луча в глаз человека при правильной эксплуатации исключено.

Класс 3a. Лазеры и лазерные системы с видимым излучением, которые обычно не представляют опасность, если смотреть на лазер невооружённым взглядом только на протяжении кратковременного периода (как правило, за счет моргательного рефлекса глаза). Лазеры могут представлять опасность, если смотреть на них через оптические инструменты (бинокль, телескоп). Обычно ограничены мощностью 5 милливатт. Во многих странах устройства более высоких классов в ряде случаев требуют специального разрешения на эксплуатацию, сертификации или лицензирования. Международные классы 2 и 3a примерно соответствуют российскому классу 2.

Класс 3b. Лазеры и лазерные системы, которые представляют опасность, если смотреть непосредственно на лазер. Это же относится и к зеркальному отражению лазерного луча. Лазер относится к классу 3b, если его мощность более 5 милливатт. В России примерно соответствуют классу 3.

Класс 4. Лазеры и лазерные системы большой мощности, которые способны причинить сильное повреждение человеческому глазу короткими импульсами (< 0,25 с) прямого лазерного луча, а также зеркально или диффузно отражённого. Лазеры и лазерные системы данного класса способны причинить значительное повреждение коже человека, а также оказать опасное воздействие на легко воспламеняющиеся и горючие материалы.

5.2 Угрозы при работе с научно-исследовательскими лазерными установками

Видимое, а также ближнее инфракрасное и ультрафиолетовое лазерное излучение представляет собой существенную опасность для глаз, так как это излучение хорошо фокусируется хрусталиком на сетчатке глаза. В то же время бытовые лазерные приборы имеют малую ширину пучка (порядка 3-5 мм), что обеспечивает высокую поверхностную плотность энергии в поперечном сечении луча. Именно высокая плотность энергии и может вызвать ожоги и другие повреждения.

На значительном расстоянии лазерный луч также может представлять опасность, ввиду того, что расходимость сравнима с дифракционной расходимостью при заданной апертуре. Поэтому высокая плотность энергии сохраняется на значительном расстоянии.

Лабораторные лазерные установки могут иметь среднюю мощность, доходящую до десятков и сотен ватт. При работе с такими установками требуется строжайшее соблюдение техники безопасности и специальная подготовка персонала.

Лазеры, излучающие вне видимого диапазона, представляют особую опасность в связи с тем, что человеческий глаз неспособен определить местоположение луча. При попадании в глаз такой луч будет замечен лишь тогда, когда поражение глаза уже наступило. Однако лазеры с достаточно большой длиной волны излучения (1,5 мкм) не проходят через внешние оболочки глаза и при малой мощности опасности не представляют. В этом случае поражение глаз возможно только при мощности, достаточной для разрушения роговицы глаза. Также многие виды излучения свободно проходят препятствия из оптически непрозрачных материалов (излучение на частотах 1-50ТГц проходит через лавсановую пластинку, в то время как для оптического и ИК излучения она является непрозрачной).

Существует мнение, что лазеры терагерцового диапазона излучения способны разрушать спираль ДНК, что может приводить к мутациям клеток. [10]

6. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

6.1 Целесообразность разработки с экономической точки зрения

Название: Разработка учебно-лабораторного стенда для изучения волоконно-оптического канала утечки акустической информации.

Этапы проведения работ:

сбор, изучение и анализ теоретических материалов, об аналогичных и подобных исследованиях;

проектирование стенда - выбор и закупка необходимых технических компонентов;

планирование и проведение серии экспериментов для изучения физических свойств канала утечки;

описание полученных результатов;

описание требований предъявляемых к конечному стенду и создание проекта методического пособия для проведения лабораторных работ с использование стенда.

6.2 SWOT-анализ

В данном разделе необходимо провести SWOT-анализ проекта и калькуляцию его себестоимости для оценки рентабельности.

При проведении SWOT анализа были использованы материалы из учебно-методического пособия НГТУ.

Сильные стороны(S):

рассматриваемый в работе канал утечки является сравнительно новым и мало изученным;

полученный в результате исследования стенд, после внедрения в учебный процесс позволит подготовить студентов к работе не только с «классическими» каналами утечки, но с самыми современными.

Слабые стороны (W):

так как рассматриваемый канал утечки до сих пор мало изучен, крайне маловероятно, что в рамках данной работы будет описана вся природа его образования и выявлены все возможные причины его возникновения;

Возможности (О):

полученные в результате исследования сведения позволят лучше понять природу нового канала утечки;

полученный стенд может явиться базой для дальнейших исследований и разработок.

Угрозы (Т):

реализация канала утечки злоумышленником на практике очень непростая задача. Гораздо проще воспользоваться другими «решениями»;

сложность реализации стенда ввиду высокой стоимости и редкости ключевых узлов.

Для анализа полученных данных воспользуемся сводной SWOT-матрицей.

Таблица 6.1 - SWOT-матрица

Сильные стороны

Возможности

Угрозы.

Итого

1. Большая ценность полученных результатов

2. Открывает перспективу дальнейших исследований

1. Относительная сложность реализации КУ

2. Сложность реализации стенда

1. рассматриваемый в работе канал утечки является сравнительно новым и мало изученным

++

++

0

+

+5

2. Возможность применение в учебном процессе

++

0

0

0

+2

Итого

+4

+2

0

+1

+7

Слабые стороны

1. Не достаточная полнота исследований в рамках данной работы

0

0

0

0

0

Итого

0

0

-1

-4

-5

Общий итог

+4

+2

-1

-3

+2

Проанализировав полученную SWOT-матрицу, можно сделать следующие выводы:

Все сильные стороны, в достаточной степени важны, но, по-видимому, наиболее важным достоинством разработки является возможность применения в учебном процессе. В дальнейшем необходимо обращать особое внимание на обеспечение и расширение этой стороны разработки;

Выделенные слабые стороны разработки представляют среднюю опасность для проекта в целом.

Из рассмотренных возможностей наиболее важны ценность полученных сведений и закономерностей.

Наиболее опасной угрозой, очевидно, является сложность осуществления канала утечки, что, однако не исключает эту возможность и тем более не уменьшает важность исследования.

Заключение о перспективности разработки. На данный момент имеются существенные проблемы в реализации разработки. В случае преодоления отмеченных слабостей разработка может стать перспективной, так как у нее имеется ряд очень важных достоинств.

6.3 Калькуляция себестоимости научно-технической продукции

В таблице приведен перечень материалов требующихся для создания стенда и проведения исследований.

Таблица 6.2 - Список материалов

Наименование материальных затрат

Кол-во

Цена без НДС с учетом комиссионных вознаграждений, таможенных пошлин и транспортны затрат, руб.

Сумма, руб.

Адаптер ST

4

23.73

94.92

Адаптер SC

2

23.73

47.46

Патчклод SC-SC 2m

1

130

130

Патч-корд ST-ST 2m

3

110.17

330.51

Патч-корд SC-ST 2m

1

144.07

144.07

Патч-корд SC-ST 5m

1

177.97

177.97

Патч-корд ST-ST 5m

3

127.97

383.91

КРН-8/16

1

12000

12000

Итого

2508.84

Затраты на оплату труда

Основные работы по данному проекту велись в течении 40 рабочих дней (2 месяца (18+22)) при 8 часовом рабочем дне. Оплата работ производится из расчета 8000 рублей в месяц.

Таблица 6.3 - Оценка трудоемкости работы

№ пункта

Описание этапа

Трудоемкость этапа, часы

1

Анализ задания и знакомство с темой

10

2

Подбор и изучение литературы

30

3

Разработка стенда

60

4

Отладка и тестирование стенда

180

5

Оформление документации

40

Итого

320

Разработка выполнялась лаборантом-студентом в течение 40 рабочих дней при восьмичасовом рабочем дне. Месячный фонд времени работы 160 часов, среднемесячная заработная плата 8000 руб.

Основная заработная плата разработчика составила:

Зосн = (8000/160)*8*40 = 16000 руб.

Дополнительная заработная плата составляет 20%:

Здоп = 0,2Зосн = 0,216000 = 3200 руб.

Затраты на оплату труда с учетом поясного коэффициента НГТУ:

ЗТР = 1,2 (Зосн +Здоп) = 1,2 (16000+3200) = 23040 руб.

Отчисления на социальные нужды

Отчисления в Пенсионный фонд Российской Федерации (22% от затрат на оплату труда):

0,2223040 = 5068,8 руб.;

Отчисления в Фонд социального страхования Российской Федерации (2,9% от затрат на оплату труда):

0,02923040 = 668,16 руб.;

Отчисления в Федеральный фонд обязательного медицинского страхования (5,1% от затрат на оплату труда):

0,05123040 = 1175,04 руб.;

Страховой взнос на обязательное социальное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний (0,2% от затрат на оплату труда):

0,00223040 = 46,08 руб.

Итого отчисления на социальные нужды 6958,08 руб.

Прочие прямые расходы отсутствуют.

Накладные расходы составляют 80% от затрат на оплату труда

0,823040 = 18432 руб.

После произведенных расчетов заполним форму 1-пн:

Форма 1-пн

НГТУ АВТФ Кафедра ЗИ

Калькуляция составлена

«30» _мая______ 20 13 г.

КАЛЬКУЛЯЦИЯ плановой себестоимости

Разработка лабораторного стенда

Основание для проведения работ (договор, заказ) _заказ__________

Заказчик: __ Кафедра ЗИ___________________________________

Срок выполнения работы: начало __10 апреля 2013 г.______________

окончание __10 июня 2013 г.____________

№

Наименование статей затрат

Сумма, руб.

1

Материалы

2508.84

2

Затраты на оплату труда работников, непосредственно занятых созданием научно-технической продукции

23040

3

Отчисления на социальные нужды

6958,08

4

Накладные расходы

18432

5

Итого:

50938,92

6

Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями и предприятиями

0,00

7

Всего себестоимость

50938,92

В организационной части дипломного проекта был проведен SWOT-анализ проекта по разработке лабораторного стенда. Анализ позволил четко описать сильные и слабые стороны разработки, оценить её перспективность и общенаучную ценность.

Также было осуществлено калькулирование себестоимости проекта. В себестоимость вошли затраты на потребовавшиеся материалы, зарплата специалиста по информационной безопасности, отчисления на социальные нужды и накладные расходы. [11]

Себестоимость всего проекта составила: 50938,92 рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы над дипломным проектом были выполнены все поставленные задачи. В дипломном проекте рассмотрены научные статьи по аналогичной проблематике. Тем самым была подчеркнута актуальность работы и потребность в дополнительных исследованиях.

Для проведения исследований был закуплен ряд компонентов волоконно-оптических коммуникаций. Определен минимально достаточный набор оборудования и приборов. Разработана методика проведения измерений, согласно которой был подробно описан процесс настройки измерительных приборов. На последнем этапе планирования была разработана концепция серии экспериментов различной сложности.

Для оценки модуляции светового потока в волоконно-оптической линии был спроектирован и разработан прибор для преобразования фототока в напряжение. Для простоты и удобства применения прибор был оснащен стандартными разъемами для соединения с волоконно-оптической линией и измерительными приборами.

Начальные эксперименты явились достаточно простыми и позволили выявить физические принципы формирования изучаемого канала утечки акустической информации. Далее последовали более сложные эксперименты, в ходе которых были рассмотрена степень восприимчивости к вешнему акустическому воздействию различных компонентов волоконно-оптической линии связи. Последним экспериментом стало испытание, и проверка показаний разработанного учебно-лабораторного стенда для изучения волоконно-оптического канала утечки акустической информации.

Графические материалы и показания приборов занесены в сводные таблицы, на основе которых был проведен анализ эффективности канала утечки в различных участках волоконно-оптического тракта. Подробная версия материалов приведена в приложениях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ходоркин Д.О., Иванов А.В. Волоконно-оптический канал утечки речевой информации. Актуальные проблемы электронного приборостроения(АПЭП-2012) Том3. / Д.О. Ходоркин., А.В. Иванов. - Новосибирск, 2012. С.153-155.

2. Скрытное подсоединение к оптоволокну: методы и предосторожности [Электронный ресурс] // Хабрахабр. 2012. - URL: http://habrahabr.ru/post/176677/ (24.04.2013).

3. Гришачев В.В. Практическая оценка эффективности канала утечки акустической (речевой) информации через волоконно-оптические коммуникации. Вопросы защиты информации. / В.В. Гришачев. - М.: Всероссийский научно-исследовательский институт межотраслевой информации - федеральный информационно-аналитический центр оборонной промышленности, 2010. С.18-25.

4. Гришачев В.В. Количественная оценка эффективности канала утечки информации по техническим параметрам каналов связи. Вопросы защиты информации. / В.В. Гришачев. - М.: Всероссийский научно-исследовательский институт межотраслевой информации - федеральный информационно-аналитический центр оборонной промышленности, 2010. С.9-17.

5. Трушин В.А. Защита речевой информации от утечки по акустическим и виброакустическим каналам: учеб. пособие // Новосибирск, 2006. - 40 с.

6. Гришачев В.В. Анализ каналов утечки информации в волоконно-оптических линиях связи: нарушение полного внутреннего отражения. Вопросы защиты информации. / В.В. Гришачев. - М.: Всероссийский научно-исследовательский институт межотраслевой информации - федеральный информационно-аналитический центр оборонной промышленности, 205. С.18-28.

7. Оптический бюджет [Электронный ресурс] // Магазин НАГ. - URL: http://shop.nag.ru/article/optical_budget (24.04.2013).

8. Лазерные микрофоны [Электронный ресурс] // ОРТС. - URL: http://vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=603 (24.04.2013).

9. Шум [Электронный ресурс] // Википедия. - URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Шум (24.04.2013).

10. Лазер [Электронный ресурс] // Википедия. - URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Лазер (24.04.2013).

11. Организационно-экономическая часть дипломных проектов: методические указания для очного и заочного отделений АВТФ / Новосиб. гос. техн. ун-т; [сост. Н.Г. Низовкина, Л.Н. Юдина, В.А. Яцко]. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. - 35с. (№3131)

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Результаты эксперимента №1

Рис. 1.1 - ex11-1-silence

Рис. 1.2. ex11-1-sound

Рис. 1.3 - ex11-2-silence

Рис. 1.4 - ex11-2-sound

Рис. 1.5 - ex11-3-silence

Рис. 1.6 - ex11-3-sound

Таблица 1.1 - Сводная таблица результатов эксперимента №1.1

Экс №1.1. Открытый лазер RED

№11-1

№11-2

№11-3

№11-4

Расстояние от лазера до фотодиода, мм

180

130

63,5

40

Max напряжение на фотодиоде, мВ

46,1

61,6

54,3

45

без звука, дБм

со звуком, дБм

без звука, дБм

со звуком, дБм

без звука, дБм

со звуком, дБм

без звука, дБм

со звуком, дБм

1

-33,76

-32,48

-32,26

-16,27

-32,89

-15,35

-41,08

-21,41

2

-44,12

-37,26

-32,32

-20,99

-42,36

-15,54

-35,24

-22,7

3

-33,04

-36,94

-38,23

-21,69

-42,55

-20,77

-40,49

-24,28

4

-36,16

-37,36

-32,46

-25,8

-35,52

-17,55

-35,73

-22,89

5

-41,86

-30,75

-36,68

-20,57

-32,27

-15

-34,08

-24,68

6

-37,55

-44,16

-27,95

-20,62

-30,98

-23,39

-37,68

-24,41

7

-31,67

-41,42

-36,61

-19,92

-33,22

-14,32

-39,63

-17,28

8

-40,79

-38,82

-34,77

-19,16

-38,2

-14,28

-33,62

-16,1

9

-38,33

-33,72

-25,86

-16,53

-30,88

-15,86

-34,16

-17,55

10

-30,74

-38,77

-33,6

-19,77

-28,5

-16,76

-29,18

-22,55

Среднее значение

-36,802

-37,168

-33,074

-20,132

-34,737

-16,882

-36,089

-21,385

Файл изображения

ex11-1-silence

ex11-1-sound

ex11-2-silence

ex11-2-sound

ex11-3-silence

ex11-3-sound

-

-

Рис. 1.7 - ex12-1-silence

Рис. 1.8 - ex12-1-sound

Рис. 1.9 - ex12-2-silence

Рис. 1.10 - ex12-2-sound

Рис. 1.11 - ex12-3-silence

Рис. 1.12 - ex12-3-sound

Рис. 1.13 - ex12-4-silence

Рис. 1.14. ex12-4-sound

Таблица 1.2 - Сводная таблица результатов эксперимента №1.2

Экс №1.2. Открытый лазер GREEN

№12-1

№12-2

№12-3

№12-4

Расстояние от лазера до фотодиода, мм

180

130

63,5

40

Max напряжение на фотодиоде, мВ

476

482

478

480

без звука, дБм

со звуком, дБм

без звука, дБм

со звуком, дБм

без звука, дБм

со звуком, дБм

без звука, дБм

со звуком, дБм

1

-1,61

9,82

2,28

7,07

-4,15

5,26

-0,33

7,37

2

1,48

8,13

-6,97

8,03

3,26

9,06

0

3,99

3

1,27

7,27

-25,2

1,17

-6,56

3,57

-2,75

10,19

4

-1,24

2,13

-19,81

1,25

1,06

7,39

-0,95

3,98

5

0,61

4,04

6,61

5,12

-3,04

5,31

1,65

5,77

6

1,09

5,02

-4,25

0,4

-6,17

4,12

-0,4

6,45

7

-6,14

5,59

3,24

8,95

0,44

6,23

1,06

6,97

8

-9,02

10,68

1,03

7,21

-6,96

4,79

2,11

11,41

9

-11,79

8,49

6,35

2,39

3,41

2,24

0,89

10,16

10

-2,66

0,47

-0,73

10,79

-2,3

4,11

3,44

3,02

Среднее значение

-2,801

6,164

-3,745

5,238

-2,101

5,208

0,472

6,931

Файл с изображения

ex12-1-silence

ex12-1-sound

ex12-2-silence

ex12-2-sound

ex12-3-silence

ex12-3-sound

ex12-4-silence

ex12-4-sound

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Результаты эксперимента №2

Рис. 2.1 - ex2-2-silence

Рис. 2.2 - ex2-2-sound

Таблица 2.1 - Сводная таблица результатов эксперимента №2

Экс №2. Волокно Ак.изл G/R

№2-1(G)

№2-1(R)

Расстояние от лазера до волокна, мм

60,25

60,00

Max напряжение на фотодиоде, мВ

240

290

без звука, дБм

со звуком, дБм

без звука, дБм

со звуком, дБм

1

0,17

2,23

0,1

0,95

2

-2,45

-0,91

-2,1

-0,11

3

-1,36

-0,86

-1,45

-0,12

4

-1,24

-1,1

-0,83

0,56

5

-1,45

-0,98

-1,43

0,21

6

1,09

0,95

1,29

0,22

7

-2,78

-1,02

-2,01

-1,1

8

-3,38

0,8

-3,12

-1,21

9

-3,58

-1,45

-3,92

-1,98

10

-2,66

-0,44

-0,21

-1,35

Среднее значение

-1,764

-0,278

-1,368

-0,393

Файл с изображением

-

-

ex2-2-silence

ex2-2-sound

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Результаты экспериментов №3 и №4

Рис. 3.1 - ex4-1-silence

Рис. 3.2 - ex4-1-sound

Рис. 3.3 - ex4-2-silence

Рис. 3.4 - ex4-2-sound

Рис. 3.5 - ex4-3-silence

Рис. 3.6 - ex4-3-sound

Рис. 3.7 - ex4-4-silencе

стенд оптоволокно защищенность переходник

Рис. 3.8 - ex4-4-silence

Таблица 3.1 - Сводная таблица результатов экспериментов №3 и №4

Экс №3 Переходник SC. G/R/FOD7005

№4-1(G)

№4-2(R)

№4-3((R)FOD7005)

№4-4((R)FOD7005)Box

Расстояние от лазера до волокна, мм

60,25

135

0-fod

0-fod_box

Max напряжение на фотодиоде, мВ

240

315

460

460

без звука, дБм

со звуком, дБм

без звука, дБм

со звуком, дБм

без звука, дБм

со звуком, дБм

без звука, дБм

со звуком, дБм

1

-2,04

6,12

-34,26

-14,65

-27,29

5,98

-21,29

-18,3

2

-3,58

6,71

-28,33

-18,14

-29,41

2,81

-28,31

-17,85

3

-7,1

-5,9

-22,39

-20,41

-33,19

10,13

-21,97

-20,18

4

-15,79

9,35

-25,18

-7,85

-29,93

14,17

-22,47

-6,35

5

-11,73

-2,88

-28,96

-13,35

-28,14

-11,16

-29,85

1,83

6

-1,69

10,13

-24,9

-10,66

-34,73

-2,38

-31,35

-14,91

7

-8,27

10,12

-24,85

-14,01

-22,42

-2,91

-18,96

-9,68

8

-7,32

-5,43

-35,64

-10,62

-21,38

2,4

-32,09

-12,66

9

-8,25

8,43

-18,54

-13,34

-21,85

1,32

-15,89

-14,83

10

-3,96

-4,05

-29,5

-19,89

-33,98

5,81

-14,15

-5,7

Среднее значение

-6,973

3,26

-27,255

-14,292

-28,232

2,617

-23,633

-11,863

Файл с изображением

ex4-1-silence

ex4-1-sound

ex4-2-silence

ex4-2-sound

ex4-3-silence

ex4-3-sound

ex4-4-silence

ex4-4-sound

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Охрана труда

Таблица 4.1 - Классификация уровня шума для разных типов работ

Рабочее место

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

Уровни звука и эквивалентные уровни звука

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

В помещениях проектно-конструкторских бюро, расчетчиков

86

71

61

54

49

45

42

40

38

50

В конторских помещений, в лабораториях

93

79

70

68

58

55

52

52

49

60

В помещениях диспетчерской службы с речевой связью по телефону; на участках точной сборки

96

83

74

68

63

60

57

55

54

65

Дистанционное управление без речевой связи по телефону, в лабораториях с шумным оборудованием

103

91

83

77

73

70

68

66

64

75

Выполнение всех видов работ на посто-янных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий

107

95

87

82

78

75

73

71

69

80

Жилые комнаты квартир

с 7 до 23 ч.

79

63

55

44

39

35

32

30

28

40

с 23 до 7 ч.

72

52

45

35

29

25

22

20

18

30

Территориинепосредственно прилегающие к жилым домам

с 7 до 23 ч.

90

75

66

59

54

50

47

45

44

55

с 23 до 7 ч.

83

67

57

49

44

40

37

35

33

45

Размещено на Allbest.ru

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены