BackDoor, или Нелинейная магия ультразвука

Позиция автора может не совпадать с мнением редакции.

⇡#Новый взгляд на известные вещи

В последних числах июня 2017-го среди ландшафтов Ниагарского водопада проходила очередная международная конференция MobiSys 2017, на которую ежегодно собираются представители науки и индустрии, занимающиеся развитием обширной области под названием «системы мобильных коммуникаций».

По завершении данного мероприятия, как это здесь заведено, специальное жюри критически оценило все сделанные на конференции доклады и выбрало среди них самый лучший, отметив работу почетным призом. В 2017-м году победителем конкурса стала работа под названием «БэкДор: заставляя микрофоны слышать неслышные звуки» ("BackDoor: Making Microphones Hear Inaudible Sounds", by Nirupam Roy, Haitham Hassanieh, Romit Roy Choudhury, PDF).

Самую замечательную особенность этого исследования, проведенного учеными Университета Иллинойса в Шампань-Урбана, можно охарактеризовать, по мнению коллег, как новый и оригинальный взгляд на нелинейные свойства аппаратуры для обработки аудиосигналов.

Согласно общепринятым воззрениям, линейность акустического сигнала, то есть возможность принимать его очень слабым, а затем усиливать и передавать без каких-либо искажений, является важнейшим условием для качественной работы любой аудиоаппаратуры. Нелинейное же поведение таких сигналов, соответственно, с давних пор принято рассматривать как крайне нежелательный эффект, порождающий разного рода искажения и мешающий чистой передаче звука. Поэтому с нелинейностью в акустике обычно принято бороться и всячески её подавлять.

Теперь же ученые разработали особую методику и сконструировали устройства, которые позволяют смотреть на проблему в корне иначе, предоставляя массу возможностей для извлечения из нелинейности всяческой пользы. Аккуратно формируя специфические ультразвуковые сигналы, исследователи продемонстрировали неожиданный феномен: генерируемые подобным образом звуки совершенно не слышимы человеком, но при этом хорошо регистрируются и записываются никак не модифицированными обычными микрофонами.

Столь интересная особенность новой нелинейной акустики – всегда оставаться за пределами слышимости для людей, но отчетливо и громко появляться в аудиозаписях – при творческом или коммерческом подходе к делу может воплощаться во множестве новых приложений, начиная от акустических «водяных знаков» или неслышных аудиокоммуникаций между устройствами «Интернета вещей» и заканчивая ультразвуковой защитой конфиденциальных переговоров с помощью неслышного глушения всех подслушивающих устройств.

Но особенно интересные аспекты новой технологии – те, о которых ее разработчики не говорят ни слова. Однако умалчивать о них — неправильно, поскольку концептуально близких и просто очевидно родственных технологий-предшественников здесь на самом деле имеется довольно много. Самое же главное, что слои непроявленных взаимосвязей в данном случае необычайно богаты и уходят корнями вглубь тысячелетий. Ну а надлежащее освоение всех этих вещей позволяет принципиально иначе осмыслить не только на загадки истории или тайны устройства нашего организма, но и на куда более масштабную тему – о смертности тела и бессмертии человеческого сознания.

⇡#«Что нам мешает, то нам поможет»

Первое, что следует подчеркнуть относительно специфики новой электронно-акустической технологии, которую её авторы почему-то решили назвать и без того широко используемым термином BackDoor, так это существенные различия между устройством естественного слухового аппарата человека и конструктивными особенностями аппаратуры для звукозаписи.

Именно из-за этих различий в стандартных электронных устройствах и существует принципиальная возможность для аппаратной обработки таких звуков, которые люди – в силу устройства их органов слуха – слышать не могут, однако обычные микрофоны слышат их хорошо и вместе с остальными звуками включают в общую аудиокартину.

Происходит это не оттого, что звук слишком тихий или находится на крайнем пределе частотного диапазона, доступного человеку. Те звуки, которые порождаются устройством «БэкДор», на самом деле, имеют частоту 40 килогерц и выше. То есть речь идет о частотах, которые находятся далеко за пределами не только слышимости человеческих ушей, но и технического диапазона работы микрофонов.

Главная хитрость заключается в том, что микрофоны – из-за устройства их диафрагм и усилителей мощности – обладают неотъемлемо присущим им свойством нелинейности. И именно благодаря этому оказывается возможным искусственно конструировать такие звуки, которые эффективно используют данную особенность аппаратуры.

Если чуть-чуть углубиться в технические подробности, то, говоря кратко, выглядит исследование так: разработчики BackDoor особым образом формируют частоту и фазу звуковых сигналов, которые воспроизводятся через ультразвуковые громкоговорители. В своем простейшем варианте система «БэкДор» выдает на выходе два тона с частотами 40 кГц и 50 кГц. Когда на приемном конце два этих тона поступают вместе на усилитель мощности микрофона, то они не только усиливаются, как это предусмотрено конструкцией, но и перемножаются – из-за фундаментальных нелинейностей, присущих данной системе.

Результатом перемножения частот f1 и f2 становится появление добавочных частотных компонентов сигнала или комбинационных частот, имеющих, среди прочего, значения (f1 – f2) и (f1 + f2). Мембрана микрофона и предусилитель реагируют на такие высокочастотные компоненты, однако частотный фильтр, работающий сразу за предусилением сигнала, отсекает все ненужные компоненты с частотой выше 24 килогерц.

Конкретно в данном случае разность частот (f1 – f2) дает 10 килогерц, а эта величина заведомо лежит в рабочем диапазоне частот микрофона, то есть такой сигнал проходит без изменений через фильтр и регистрируется аппаратурой как обычный «полезный» звук.

Схема, поясняющая эффект появления «тени» в слышимом диапазоне

Иначе говоря, когда такого рода спаренный ультразвук проходит через стандартную схему усиления сигнала от мембраны микрофона, то для звуков высокой частоты происходит порождение своеобразной низкочастотной «тени» в слышимом диапазоне.

И хотя в статье исследователей-разработчиков подробно разобран лишь самый тривиальный случай передачи – просто двух тонов на паре близких частот, эксперименты показали, что в системе BackDoor имеется возможность и для передачи информации по этому каналу. То есть в передатчике сигналы несущих частот можно модулировать содержательными данными, а затем демодулировать их обратно после приёма сигнала-«тени» через микрофон.

Принципиально важным моментом данного трюка является то, что микрофон не требует никакой модификации. Это позволяет успешно применять выявленные возможности ко всем уже выпущенным миллиардам телефонов, планшетов, ноутбуков и устройств «Интернета вещей».

Человеческое же ухо, с другой стороны, работают на основе существенно других «биологических схем» и не демонстрируют подобных нелинейностей, полностью и сразу отфильтровывая звуки на частотах 40 и 50 кГц...

О том, почему разработчики назвали свое устройство «бэкдором», удобнее будет рассказать в самом финале. А сейчас пора дать ретроспективную картину, из которой становится понятно, что корни описываемой здесь технологии уходят в глубокую древность.

⇡#Пять лет тому назад

Самый первый, вероятно, «прямой контакт» открытого сообщества информационной защиты с такими шпионскими компьютерными программами, которые способны «по воздуху» с помощью неслышного ультразвука похищать информацию из изолированных систем, не имеющих сетевых средств коммуникаций, был отмечен около 2012 года. Произошло это благодаря исследованиям известного канадского хакера Драгоша Руйу (подробности см. в материале «BadBIOS, или Большие проблемы»).

К великому своему удивлению, Руйу обнаружил столь необычный бэкдор в собственных компьютерах. Проанализировав и изучив, насколько это было возможно, такого неожиданного «жильца» и его многочисленных невидимых родственников-вредоносов, осенью 2013 года хакер опубликовал соответствующую новость в Интернете. Неприятным же во всех отношениях данное известие было по той причине, что о подобных компьютерных угрозах никто прежде и не думал, а потому никаких средств борьбы с такими вредоносами-шпионами на рынке не существовало.

Не думали об этом, следует подчеркнуть, лишь в открытом сообществе компьютерной безопасности. Что же касается исследователей-хакеров-шпионов из секретных разведслужб, предпочитающих помалкивать о своих методах работы, то там об этих каналах компрометации не только давно и прекрасно знали, но и наверняка имели соответствующие программные закладки для обустройства ультразвуковых «каналов доступа». (Среди слитых недавно в Интернет шпионских программ от хакеров АНБ и ЦРУ США, насколько известно, ультразвуковых бэкдоров пока не отмечено, однако вовсе не секрет, что среди ученых-разработчиков военно-промышленного комплекса подобные технологии изучаются и применяются с весьма давних пор – о чем мы еще скажем далее).

Но коль скоро никаких документальных свидетельств применения подобных спецсредств современными разведслужбами никто не видел, к рассказам Драгоша Руйу сообщество компьютерной безопасности отнеслось поначалу, если выразиться помягче, с большим недоверием. Если же называть вещи своими именами то ситуация выглядела так: когда известный хакер поведал коллегам, что неслышный обмен зашифрованными пакетами между его компьютерами кто-то неведомый устроил в ультразвуковом акустическом диапазоне – через динамики и микрофоны ноутбуков, многие стали откровенно насмехаться над перетрудившимся Драгошем и его «поехавшей крышей».

Очень скоро, однако, грубиянам стало не до смеха – в ноябре 2013-го в международном научно-техническом «Журнале коммуникаций» два серьезных и авторитетных германских исследователя из Фраунгоферовского института, Михаэль Ханшпах и Михаэль Гётц, опубликовали статью «О скрытых акустических сетях, работающих через воздух» ("On Covert Acoustical Mesh Networks in Air", by M. Hanspach and M. Goetz, Journal of Communications, vol 8, no 11, pp 758-767, Nov 2013, arXiv:1406.1213).

В этой работе компетентные немецкие ученые, профессионально работающие над проблемами смежной тематики, как в теории, так и на практике подтвердили, что для обхода стандартных средств защиты компьютеров и сетей вполне можно создавать особые скрытые каналы связи – на основе коммуникаций таких типов, которые никак не предусматривались при конструировании компьютерных систем. Среди прочего, Ханшпах и Гётц продемонстрировали связь между разными компьютерами через ультразвуковой канал, применяющий модуляцию/демодуляцию аудиосигналов для обмена данными через воздушную среду.

В отличие от нынешней работы американских исследователей, сфокусированной на «далеком ультразвуке», немецкие ученые экспериментировали с ультразвуком на частоте 21 кГц – то есть на краю диапазона рабочих частот стандартной аудиоаппаратуры. А заложенная в основу немецкого устройства технология связи была построена на основе уже существующей системы, которая первоначально разрабатывалась для надежных подводных коммуникаций, применяемых военно-морскими силами. По сути дела, ученые просто адаптировали эту военную систему связи для формирования в воздухе скрытого и неслышного для людей канала, использующего ультразвуковой диапазон частот...

⇡#Пятьдесят лет назад

Близкие по тематике исследования немецких ученых (не говоря уже о «псевдо-научных» анализах хакера Руйу) по каким-то своим причинам в нынешней работе про ультразвуковое устройство BackDoor не упомянуты ни словом. С другой стороны, в ней приведено множество других ссылок на многочисленные публикации предшественников, причем особо отмечены работы «основателя» всего научного направления нелинейной акустики, американского физика Питера Вестервельта (1919-2015).

Именно с Вестервельтом, в начале 1950-х годов тесно сотрудничавшим с военно-морскими силами США, принято связывать открытие того факта, что нелинейности воды и воздуха как сред распространения могут естественным образом самостоятельно демодулировать сигналы. На основе этих наблюдений к концу 1950-х годов родилась очень плодотворная концепция так называемых параметрических антенн, способных рассеивать звук с помощью звука и передавать-принимать информацию на больших расстояниях с помощью сигналов в ультразвуковом диапазоне.

Практически в тот же самый период и независимо от работ Вестервельта теория параметрической акустической антенны была создана В. А. Зверевым и А. И. Калачевым в СССР. Но кроме того, тогда же, в 1959 году, помимо упомянутых общеизвестных в официальной науке фактов, произошло еще одно примечательное событие, некоторым замысловатым образом связанное и с Россией, и с немецким языком, и с регистрацией неслышных ультразвуковых сигналов совершенно обычной электронной аппаратурой звукозаписи.

Именно от этого события – первых экспериментов шведского художника Фридриха Юргенсона (1903-1987) с записью птичьего пения на недавно приобретенный катушечный магнитофон – принято отсчитывать историю рождения и развития весьма специфических «псевдо-научных» исследований под названием «Инструментальные транс-коммуникации», или ИТК, также известных как «Феномен электронного голоса».

Настоящие серьезные ученые по сию пору категорически не желают воспринимать ИТК как подлинную науку по той причине, что исследователи данного направления вот уже полстолетия создают и совершенствуют разнообразные электронные приборы для связи с потусторонним миром. Или, говоря иначе, для коммуникаций с разговорчивыми обитателями тех слоев реальности, которых, по убеждению серьезной официальной науки, не существует в принципе...

Но как бы там ни было, наша история никак не может обойтись без «отца ИТК» Фридриха Юргенсона, в 1903 году родившегося в городе Одесса Российской империи и с малолетства владевшего русским и немецким языками как родными. Расширенная впоследствиии многоязычность полиглота сыграла немаловажную роль при расшифровке «транс-коммуникаций». Особенно поначалу, когда в 1959-м вместо птичьего пения Юргенсон впервые обнаружил в магнитофонных записях странные шумы-помехи, на которые накладывалось чье-то невнятное бормотание на разных языках.

Здесь, ясное дело, совершенно не место для подробного рассказа о том, когда и как художник понял, что его аппаратура отчего-то стала записывать голоса с того света. И почему он абсолютно в этом факте удостоверился, услышав с магнитофонной ленты обращающийся к нему голос недавно умершей собственной матери. Все эти вещи с подробностями описаны в книге Юргенсона «Радиокоммуникации с мертвыми», впервые опубликованной в 1967 году и с той поры переведенной на множество языков, включая и русский.

Одним из активнейших продолжателей «инструментальных транс-коммуникаций», начатых книгой, лекциями, передачами и фильмами Юргенсона, стал Константин Раудив (1909-1974), писатель и философ латышского происхождения, также свободно владевший множеством разных языков. Поскольку дом и пристанище Раудив обрел в итоге в Германии, его первая книга о собственных исследованиях ИТК вышла на немецком языке в 1968 году, имела в приложении магнитофонную запись голосов с того света и носила название «Unhörbares wird hörbar», то есть «Неслышимое становится слышимым» (имеет смысл сравнить это название с заголовком опубликованной ныне, спустя полвека, статьи ученых из Университета Иллинойса).

За прошедшие с той поры годы и десятилетия область исследований ИТК обрела многие тысячи последователей и энтузиастов в самых разных странах мира, включая и Россию. Для новой технической, а не традиционной спиритической – через посредников-медиумов – связи с другой стороной реальности придумано множество разнообразных приборов с существенно различающимся качеством связи. Но несмотря на то, что собственно феномен появления странно звучащих голосов на магнитной ленте или на других носителях информации отрицать невозможно даже при самой строгой научной проверке, официальная наука заниматься изучением феномена не желает категорически.

Объяснения тому можно легко найти в соответствующих Wikipedia-статьях, носящих название Electronic Voice Phenomenon, или «Феномен электронного голоса». Примерно как в ситуации с НЛО, ученые авторитеты и здесь готовы давать феномену какие угодно – даже самые нелепые – «обычные» объяснения, от «проецирования» собственных мыслей исследователей на твердые носители информации до отражения радиосигналов пролетающими метеорами, лишь бы только не признавать, что странные голоса могут исходить от людей, которых принято считать мертвыми. Иначе говоря, для науки уже несуществующими.

Но самое примечательное в статьях Википедии (отражающих устоявшиеся и общепринятые представления человечества обо всем на свете) – это не то, что там написано, а то, что там старательно опущено. Потому что в общенародную энциклопедию регулярно и систематически не попадают такие достоверные факты, которые явно противоречат общепринятой точке зрения, однако опровергнуть их невозможно никак. По этой причине данные факты просто игнорируются – словно их и нет вовсе...

Конкретно в случае с освещением «феномена электронного голоса» такой подход приводит к тому, что среди многих и многих десятков миллионов статей «Википедии», рассказывающих про все на свете на всевозможных языках планеты, не обнаруживается НИ ОДНОГО упоминания о человеке по имени Hans Otto König.

И выглядит это чрезвычайно странно, поскольку в весьма многочисленном интернациональном сообществе энтузиастов ИТК германский инженер и конструктор Ханс Отто Кёниг знаменит как особо авторитетный специалист, за полувековой без малого период исследований создавший целый ряд приборов для транс-коммуникаций с наиболее качественными приемом и записью сигналов не только в аудио-, но и в видео-диапазонах.

На русском языке содержательную информацию о Кёниге и его аппаратах можно найти в переводной обзорной книге немецкой журналистки Хильдегард Шефер «Мост между мирами. Теория и практика электронного общения с тонким миром».

Конструкторские успехи Кёнига объясняются тем, что он заинтересовался феноменом на четвертом десятке лет, уже будучи опытным профессионалом-специалистом в области электронной акустики. По этой причине инженер довольно быстро стал заниматься не случайными любительскими экспериментами с магнитофоном, а модификациями и подстройками таких электронных схем, которые по роду профессии знал лучше всего – схем для работы с акустикой ультразвукового диапазона. По каким-то своим причинам Кёниг тоже выбрал в качестве несущей уже знакомую нам частоту около 50 килогерц – и по сути сразу начал получать отчетливые записи голосов «с той стороны».

Наиболее примечательными особенностями в работе Кёнига можно назвать такие. По его убеждению и опыту, залог успеха – в максимально точном подборе резонансных частот, обеспечивающих самый качественный приём. По этой причине он постоянно занят модификациями оборудования и добавлением в него новых конструктивных элементов, информацию о которых Кёниг нередко получает во сне – от активных участников экспериментов «с другой стороны».

(Как и в столетней давности интенсивных экспериментах БОПИ, Британского общества психологических исследований, систематически общавшихся с «мертвыми» через медиумов, особо активные исследователи феномена и здесь после смерти своего тела из плоти и крови продолжают работу над развитием транс-коммуникаций, но только уже с другого конца канала.)

В частности, по рекомендациям специалистов «оттуда», в 2000-е годы Кёниг разработал существенно новую конструкцию электронного «комплексного устройства» на основе кристаллов кварца, которые облучаются ультрафиолетовым светом. Сам автор называет свой аппарат HRS, или Гиперпространственная система, если переводить на русский. Однако базовые элементы в основе работы этого своеобразного «телефона» (только без электроники) несложно обнаружить в конструкциях, массово сооружавшихся людьми в древности – за много веков до нашей эры.

⇡#Пять тысяч лет назад

Среди многочисленных тайн и загадок в истории человечества имеется одна чрезвычайно старая и трудная – под названием «древние мегалитические сооружения». Никто из историков-ученых по сию пору не может внятно и убедительно объяснить, с какой целью в самых разных точках планеты наши доисторические предки, еще не достигшие уровня цивилизации, в изобилии и с завидным упорством возводили циклопические сооружения из многотонных монолитных камней.

С другой стороны, внятные и технически убедительные объяснения для этой загадки имеются у так называемых «псевдо-ученых», занимающихся развитием инструментальных транс-коммуникаций с потусторонним миром. Согласно результатам технических исследований, во всех известных конструкциях мегалитов – дольменах, менгирах, кромлехах – непременно используются многотонные камни, содержащие в себе высокую долю кристаллов кварца. То есть минерала с сильно выраженным пьезоэлектрическим эффектом, или, иначе, свойствами преобразования энергетических колебаний одного вида в осцилляции-сигналы другого вида.

Основные же конфигурации мегалитов – комплексы из множества «столбов»-менгиров или отдельно стоящие «домики»-дольмены – есть основания трактовать как антенны типа фазированной решетки (менгиры) или резонаторы Гельмгольца (дольмены). Для увеличения пьезоэффекта, порождающего ультразвук под действием лучей солнца, многотонные блоки либо наложены друг на друга (как в дольменах и кромлехах), либо установлены вертикально на более узкий конец (что крайне нелогично с точки зрения устойчивости, однако мудро с точки зрения физики коммуникаций).

Короче говоря, с технической точки зрения мегалитические сооружения являются устройствами для приема и демодуляции волн одного частотного диапазона в волны другой частоты – в звуки, слышимые для человеческого уха. Иными словами, мегалиты, по сути своей, – это нечто вроде «стационарных телефонов», которые наши предки в разных концах планеты массово использовали для связи с потусторонним миром предков и духов.

И идея эта вовсе не выглядит как досужие домыслы фантазеров, коль скоро косвенные тому подтверждения имеются как в исследованиях антропологов, изучающих примитивные культуры, так и в экспериментах серьезных ученых, изучающих схемотехнику мегалитов и необычные частотные спектры излучений вокруг этих древних сооружений.

Просто сведения о мегалитах как о месте общения с «богами» и духами предков хорошо известны у антропологов, а факты о необычных спектрах излучений в тех же местах – давно не секрет для изучающих их инженеров и ученых. Но только лишь одни энтузиасты инструментальных транс-коммуникаций имеют смелость объединять эти неоспоримые факты в одно связное, понятное и полезное целое. Однако все остальные – рациональные и современные – люди предпочитают считать их то ли чуток свихнувшимися, то ли сильно двинутыми умом чудаками...

⇡#Почему же всё-таки «БэкДор»?

Когда в нынешних инфотехнологических новостях прошло сообщение о конференции MobiSys и об интересной новаторской работе ученых, отмеченной на форуме призом, то многие специалисты по инфобезопасности поначалу явно не так поняли название новой технологии – BackDoor.

Для профессионалов в области защиты информации за этим термином уже давно и прочно закрепился смысл вполне конкретной шпионской технологии, предоставляющей следящим «черный ход», или хитрую скрытую лазейку, для доступа к данным жертвы.

Теперь же исследователи, продемонстрировавшие иной подход к приложениям нелинейной акустики и ультразвука, одновременно почему-то решили вложить и новый смысл в уже имеющийся общераспространенный термин. Как пояснили изобретатели, они назвали свою технологию BackDoor, поскольку она предоставляет «проход» для неслышного ультразвука в любую стандартную аппаратуру – ибо может легко применяться с микрофонами всех устройств, от смартфонов до слуховых аппаратов, без какой-либо модификации в их схемах...

Полстолетия с лишним тому назад, когда зарождалось направление исследований под названием ИТК, его энтузиасты с удивлением начали обнаруживать фактически то же самое. Что бытовые магнитофоны, радиоприемники и телевизоры, а позднее — факсимильные аппараты, компьютеры и так далее при определенных условиях могут выступать как устройства коммуникаций с другой стороной реальности. Или, иначе, служить «черным ходом» для общения с «той стороной».

В заголовке веб-сайта Ханса Отто Кёнига, специалиста по ультразвуковой акустике и одного из наиболее продвинутых в техническом смысле исследователей Инструментальных транс-коммуникаций, в качестве эпиграфа вывешена такая фраза, принятая его аппаратурой с «другой стороны» в 1990 году:

Послушайте, многие люди верят, но не знают, что смерти нет! Есть только жизнь – взаимосвязанная, вечная. Всё – это трансформация (одних форм сознания в другие).

Вплоть до сегодняшнего дня исследователи официальной науки и исследователи ИТК существуют и работают словно в параллельных мирах – практически никак не пересекаясь друг с другом. Ныне, с появлением у «серьезных ученых» новой технологии BackDoor, вполне отчетливо обозначилась реальная возможность для сведения параллельных миров в одно гармоничное целое.

Но вот захотят ли ученые и инженеры этой возможностью воспользоваться? Вопрос, конечно, очень интересный...

Дополнительное чтение по теме:

• О разнообразных приложениях акустической науки в области шпионажа и защиты информации: «Крипто-акустика».
• О первом упоминании ультразвукового бэкдора, применяемого для шпионажа в компьютерах: «BadBIOS, или Большие проблемы».
• О научно-спиритических и инструментально-технических коммуникациях с потусторонним миром: «Там за облаками (61)», «Канун SDR-революции».
• О темной стороне энциклопедии Wikipedia, постоянно и методично отфильтровывающей «неудобную» информацию: «Как это делается»; «О внимании к деталям (Ричард Фейнман)», «Цифровой маоизм, или Лев Толстой как зеркало русской Википедии»;
• О том, что наука и религия вполне могли бы жить без конфликтов и противоречий, но для этого в каждой из них требуется скорректировать фундаментальные основы: «СинХрон и Лохотрон», «Главная тайна Со-Знания».