Дисертації (РЕ)
Постійне посилання зібрання
У зібранні розміщено дисертації, які захищені працівниками кафедри.
Переглянути
Перегляд Дисертації (РЕ) за Автор "Степанов, Михайло Миколайович"
Зараз показуємо 1 - 2 з 2
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Оцінка можливості перехоплення мовної інформації із виділеного приміщення та способи його захисту від витоків інформації технічними каналами(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Павленко, Євген Вікторович; Степанов, Михайло МиколайовичПавленко Є.В. Оцінка можливості перехоплення мовної інформації із виділеного приміщення та способи його захисту від витоків інформації технічними каналами. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 17 «Електроніка та телекомунікації» за спеціальністю 172 «Телекомунікації та радіотехніка». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Київ, 2024. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі підвищення ефективності та вдосконалення захисту приміщень від витоків інформації по акустичним каналам шляхом удосконалення розрахункового методу визначення словесної розбірливості з можливістю використання оптимальної по критерію мінімума інтегрального значення завади, що дозволить не тільки оцінити можливість перехоплення мовної інформації, а й забезпечити її захист. Крім того, була розширена математична модель оптико-електронного каналу витоку мовної інформації, що дозволяє оцінити можливість перехоплення мовної інформації засобами ЛСАР (лазерні системи акустичної розвідки), а у зв’язку з високою інформативністю даних каналів, дістала подальшого розвитку математична модель радіоелектронного каналу витоку інформації шляхом врахування параметрів передавача та приймача, що дозволило розрахувати оптимальний рівень небезпечного сигналу та маскуючого шуму в задачах протидії перехопленню інформації засобами технічної розвідки. У першому розділі дисертації проаналізовані технічні канали витоку інформації виділеного приміщення. Серед розглянутих каналів: прямий акустичний, акустовібраційний, акустоелектричний, оптико-електронний та електромагнітний канали. Розглянуто методи захисту мовної інформації від її витоків через акустичні канали, приведена послідовність заходів при організації захисту мовної інформації від її витоків із виділеного приміщення, наведений список засобів та способів перехоплення мовної інформації, а також заходів протидії для кожного з приведених акустичних каналів. Для забезпечення вимог по електромагнітній безпеці виділеного приміщення було розглянуто екранування електромагнітних хвиль. Показані основні положення і залежності екранування електричних, магнітних та електромагнітних екранів, розглянуті вимоги до електричних та магнітостатичних екранів. Показаний розрахунок ефективності екранування магнітних та немагнітних матеріалів на заданих частотах при різних значеннях провідності та товщини стінок екрану. Розглянуто показник словесної розбірливості для оцінки захисту виділеного приміщення від витоків акустичної інформації, приблизну шкалу оцінки перехопленого мовного повідомлення, критерії ефективності захисту виділених приміщень з точки зору показника словесної розбірливості, розрахунковий та інструментально-розрахунковий методи оцінки розбірливості мови, а також послідовність дій при здійсненні контролю ефективності захисту виділеного приміщення від витоків акустичної інформації при використанні інструментальнорозрахункового методу. У другому розділі дисертації проводиться аналітичний огляд та застосування математичних моделей акустичного, оптико-електронного та радіоелектронного каналів витоку інформації. Розглянута математична модель акустичного каналу витоку інформації дозволила оцінити стан захищеності потенційних акустичних каналів витоку мовної інформації розрахунковим методом, враховуючи можливі просторові і енергетичні умови розвідувального контакту в каналі та забезпечуючи високу точність оцінки захищеності мови, модель встановляє функціональну залежність розбірливості мови від характеристик сигнально-завадової обстановки в каналі. Для оцінки словесної розбірливості модель використовує формантний метод. Для забезпечення адекватності фізичних процесів протікаючих в каналі, приведена математична модель акустичного канала витоку інформації представлена у вигляді сукупності чотирьох взаємозв’язаних моделей, достатньо точно описуючих акустичний сигнал, який створюється джерелом мови, акустичні навмисні перешкоди і природні шуми, вплив неоднорідного середовища розповсюдження і можливості акустичного приймача по розпізнаванню мови. Використана в дослідженні математична модель оптико-електронного каналу витоку акустичної мовної інформації дозволила змоделювати загрози витоку мовної інформації через віконні отвори та пройоми з використанням оптикоелектронної апаратури дистанційного прослуховування мови. Дана загроза заснована на модулюванні відбитого лазерного випромінювання згинальними коливаннями віконних шибок, джерелом яких являються мовні сигнали, що циркулюють всередині приміщень. Дана модель дозволяє визначити відношення потужності корисного сигналу до потужності шуму на виході детектора та розрахувати словесну розбірливість мови на виході оптико-електронної апаратури дистанційного прослуховування мови з урахуванням всіх перетворень вихідного акустичного сигналу, шумових складових і відношень сигнал/шум в точках знімання інформації засобами дистанційного прослуховування мови. Приведена математична модель оптико-електронного каналу витоку мовної інформації була розширена залежностями для визначення величини сигнал/шуму на вході оптико-електронної апаратури та відповідної їй словесної розбірливості для отримання мінімального значення словесної розбірливості на виході оптикоелектронної апаратури дистанційного прослуховування мови. Також, в роботі приведений зв’язок зазначеної моделі з представленою методикою оцінки можливості перехоплення та захисту мовної інформації виділеного приміщення, що дозволяє оцінити можливість перехоплення мовної інформації через віконні отвори та пройоми з використанням оптико-електронної апаратури дистанційного прослуховування мови. Використана в дослідженні математична модель радіоелектронного каналу витоку інформації при різних модифікаціях функції правдоподібності, яка по суті представляє собою математичний запис теореми Байеса, показує яким чином із апріорних даних і результатів аналізу прийнятого коливання формуються апріорні значення. Базуючись на положеннях теорії оптимального прийому, модель описує процес перетворення прийнятого розвідувальним приймачем електромагнітного коливання з метою прийняття рішення про наявність сигналу, враховуючи вимоги незаниження оцінки можливостей розвідки. При вирішенні задач в контексті даної теорії відповідь повинна бути отримана як на основі попередніх (апріорних) відомостей про сигнал та завади, так і результатів аналізу даних, що містяться в прийнятому коливанні. В контексті даної моделі була розглянута нерівність для винесення рішення про наявність або відсутність детермінованого сигналу на фоні білого шуму, а також функціональна схема оптимального приймача з чотирма можливими випадками виявлення сигналу, що порівнюються з встановленим порогом засобу радіоелектронної розвідки. У третьому розділі дисертації удосконалено розрахунковий метод визначення словесної розбірливості шляхом використання оптимальної по критерію мінімума інтегрального значення завади, для визначення рівня захищеності мовної інформації виділеного приміщення. Для практичної реалізації удосконаленого методу була представлена методика оцінки можливості перехоплення та захисту мовної інформації, приведені результати її розрахунків. Представлена методика проводить оцінку захищеності мовної інформації виділеного приміщення шляхом розрахунку відношення сигнал/шуму за огородженнями приміщення, а також оцінює можливість перехоплення мовної інформації на основі розрахунку значень словесної розбірливості при навмисному і ненавмисному прослуховуванні мовної інформації із суміжного приміщення через елементи його конструкції. Розрахунок значень словесної розбірливості заснований на врахуванні параметрів виділеного приміщення (площі та типу конструктивних елементів, наявність або відсутність спрямованого мікрофону) та не потребує використання широкого спектру інструментально-вимірювального обладнання. Також, в роботі приведений зв’язок зазначеної методики з оптикоелектронним каналом витоку мовної інформації, що дозволяє оцінити можливість перехоплення мовної інформації через віконні отвори та пройоми з використанням оптико-електронної лазерної апаратури дистанційного прослуховування мови. А у випадку невідповідності словесної розбірливості отриманої за результатами приведеної методики встановленим значенням, можна регулювати її величину за допомогою використаної в методиці оптимальної по критерію мінімума інтегрального значення завади. Реалізація даної завади заснована на врахуванні вагових коефіцієнтів, що характеризують вірогідність наявності формант мови в даній частотній смузі і відображаючих вклад даної смуги в словесну розбірливість. Таким чином, при розподіленні енергії шумового сигналу по частотним смугам у відповідності з ваговими коефіцієнтами, використана оптимальна з точки зору приведеної методики завада. Процес розрахунку значень словесної розбірливості та оптимальної по критерію мінімума інтегрального значення завади був автоматизований в програмному середовищі Mathcad, а результати розрахунку приведені в роботі. Також, в роботі дістала подальшого розвитку математична модель радіоелектронного каналу витоку інформації шляхом врахування параметрів передавача та приймача, що дозволило розрахувати оптимальний рівень небезпечного сигналу та маскуючого шуму. У першому випадку, на базі моделі радіоелектронного каналу витоку інформації, приведений розрахунок оптимального рівня сигналу між передавачем та приймачем в межах контрольованої зони, також представлені залежності умов не отримання корисного сигналу приймачем засобу радіоелектронної розвідки за межами контрольованої зони. У другому випадку, на базі моделі радіоелектронного каналу витоку інформації та одного з можливих випадків виявлення розвідувальним приймачем сигналу на фоні шуму, представлена можливість запобігання перехопленню сигнала, що виходить за межі контрольованої зони та перевищує заданий поріг засобу радіоелектронної розвідки, шляхом його маскування спеціально сформованим шумом, приведений алгоритм визначення оптимального рівня маскуючого шуму.Документ Відкритий доступ Підвищення якості прийому сигналу в сенсорних телекомунікаційних мережах міста шляхом використання відбиття радіохвиль міліметрового діапазону(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Лавріненко, Владислав Сергійович; Степанов, Михайло МиколайовичЛавріненко В.С. Підвищення якості прийому сигналу в сенсорних телекомунікаційних мережах міста шляхом використання відбиття радіохвиль міліметрового діапазону. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 17 «Електроніка та телекомунікації» за спеціальністю 172 «Телекомунікації та радіотехніка». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Київ, 2024. За матеріалами дисертації опубліковано: 7 робіт, з яких 3 – це статті у журналах, що входять до переліку фахових видань затверджених МОН України за спеціальністю дисертації або у періодичних виданнях іноземних держав, 4 - публікації у матеріалах конференцій, у тому числі, міжнародних. Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної науково-практичної задачі підвищення якості передачі сигналу міліметрового діапазону, його енергетики у складних умовах міста сенсорних мереж п’ятого покоління для поліпшення можливості мереж радіодоступу. Дисертаційна робота є вагомим внеском у вирішенні актуальних завдань оптимізації та підвищення продуктивності телекомунікаційних систем, зокрема бездротових сенсорних мереж. Зміст дисертаційного дослідження викладено у трьох розділах, у кожному з яких представлено з поясненням основні результати дослідження: У вступі виконано обґрунтування актуальності обраної теми дисертаційної роботи: пояснена важливість бездротових сенсорних мереж та окреслено складнощі, з котрими стикається та може зітнутися в майбутньому галузь Інформаційнокомунікаційних технологій. Із розвитком критично важливих IoT-сервісів та збільшенням обсягу даних зростає попит на пропускну здатність, технічні засоби та енергію, роблячи використання частотного ресурсу міліметрових хвиль ключовим для підвищення швидкості та якості бездротового зв’язку. Проте, міліметровий діапазон зустрічає перешкоди у вигляді високого рівня затухання сигналів та чутливості до перешкод, особливо в міському середовищі з його високою густонаселеністю та численними об'єктами. Саме це обмежує дальність та надійність зв'язку. Використання штучних відбивачів, що дозволяють керувати дифракцією та відбиттям хвиль, стає стратегією для подолання цих обмежень, забезпечуючи поліпшення пропускної спроможності та дальності зв'язку. Ці технологічні новації відкривають дорогу для оптимізації міліметрових телекомунікаційних мереж, що є вирішальним для розширення бездротових мереж, включно з IoT-пристроями та сенсорними мережами, забезпечуючи стабільне покриття та високоякісний зв'язок у складних умовах міського середовища. Виходячи з цього сформульовано мету та визначено завдання дослідження, надано інформацію про наукову та практичну новизну роботи, апробацію основних результатів дослідження на науково-практичних конференціях та їх публікацію у формі статей у фахових виданнях. У першому розділі на основі розгляду наукових джерел висвітлено різні аспекти телекомунікаційних технологій. Розглянуто поняття бездротових сенсорних мереж, їх роль та вплив у контексті зеленої комунікації, що є фундаментом для розуміння їх ролі та потенціалу в сучасному світі комунікацій. Пропонується огляд потрібних технологій, а також основних викликів, з якими стикаються мультимедійні бездротові сенсорні мережі, визначається широкий спектр застосувань даних мереж у різних секторах, окреслено практичну важливість. Також представлено основні характеристики сенсорних мереж та визначені вимоги до ефективності та надійності. У розділі детально аналізуються основні компоненти, включаючи види сенсорних вузлів, програмне забезпечення, розглядаються стандарти та технології, що стосуються транспортних протоколів для бездротових мереж, особливий акцент робиться на технологіях бездротової передачі даних, їх характеристиках та архітектурних особливостях. Завершуючи розділ, підбито висновки, які резюмують ключові аспекти, розкриті в контексті сучасних і прогресуючих сенсорних мереж. У другому розділі розглянуто та проаналізовано ряд архітектурних моделей для сервісів Інтернету речей, включно з трирівневою, програмно-конфігурованою та восьмирівневою структурою спеціалізованою для 5G-IoT, що призначені для оптимізації та підвищення продуктивності IoT-мереж. На основі аналізу існуючих пропозицій стосовно архітектур, виділено та описано ключові рівні для ефективного функціонування розгортуваного сервісу. Розглядаються архітектури 5G New Radio, включаючи сценарії використання, варіативність у розгортанні мереж та властивості мережі радіодоступу. Заключна частина розділу – проаналізований розрахунок зони покриття для IoT-сервісів на основі 5G, виділяються ключові компоненти для роботи сервісу та конкретизуються теоретичні аспекти, що підкреслює вплив високої щільності під’єднаних пристроїв та розміщення базових станцій на комплексність та ресурсоємність мереж. Третій розділ дослідження присвячений вирішенню окресленої науковоприкладної задачі за рахунок аналізу поширення хвиль міліметрового діапазону, увага приділяється питанням ліцензування та особливостям поширення радіохвиль міліметрового діапазону в різних умовах та сценаріях, зокрема міського середовища, описані деякі вже існуючі моделі каналів міліметрового діапазону хвиль. Також розглядається бюджет радіосистеми з врахуванням підсилення, акцент зроблено на аналізі дифракції, посиленні та загасанні сигналу міліметрового діапазону, розглядаються ефекти відбиття та розсіювання з метою створення моделі поширення та підсилення хвиль. Зокрема, пошук варіантів створення зон зі штучними відбивачами, що може покращити ефективність та розширити зону покриття мобільних систем міліметрового діапазону в міському середовищі без втручання на пряму в складні гетерогенні структури бездротових сенсорних та стільникових мереж. Наукова новизна одержаних результатів при виконанні дисертаційної роботи полягає у наступному: 1. Отримали подальший розвиток теоретичних досліджень щодо використання стільникової мережі п’ятого покоління в сенсорних мережах, зокрема використання міліметрового діапазону 60-65 ГГц, для підвищення якості передачі сигналу, розширення частотного ресурсу, підвищення пропускної здатності телекомунікаційних мереж. 2. Запропоновано застосування суперпозиції та відбиття для посилення сигналу в міліметровому E-діапазоні радіохвиль сенсорних мереж, які використовуються в мобільних системах міського середовища. Це дає можливість розширити зону покриття або зменшити енерговитрати у приймальнопередавальних пристроях. 3. Вперше отримано модель радіоканалів, яка дозволяє моделювати проходження сигналів міліметрового діапазону 60-65 ГГц телекомунікаційних систем у місті з урахуванням відбиття. Також на основі моделі розроблено методику для покращення проходження сигналу і підвищення якості його прийому в телекомунікаційних системах міліметрового діапазону каналів 5G. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що: На основі аналізу розповсюдження сигналів міліметрового діапазону в сенсорних мережах у складних умовах міста виявлено, що якість передачі сигналу може бути підвищена шляхом застосування рішень, які використовують суперпозицію та відбиття для посилення сигналу. В конкретних умовах міського середовища важливими є штучні відбивачі, які здатні посилити сигнал, тим самим теоретично розширити зону покриття та енергоефективність для критично важливих систем IoT, які розгортаються на базі сенсорних мереж. Загалом, також можна констатувати важливість подальших досліджень та розробок у галузі з використанням міліметрового діапазону в телекомунікаційних системах, зокрема продовжувати вивчення особливостей поширення хвиль у цьому діапазоні, із використанням запропонованої моделі, щоб ефективно впроваджувати нові технології для забезпечення надійності та швидкості мобільного зв'язку. Отримані в ході дисертаційних досліджень нові теоретичні та практичні результати були впроваджені в навчальний процес кафедри прикладної радіоелектроніки радіотехнічного факультету Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», згідно з актом впровадження, під час підготовки лабораторних та практичних занять з навчальної дисципліни [RE-200] «Мультимедійні технології в радіозв'язку» для студентів за спеціальністю 172 — «Електронні комунікації та радіотехніка».