Lauschangriffe mittels Laser


Laser-Abhörsysteme sind schon seit den 70er Jahren bekannt. Bei den anfänglich entwickelten Verfahren wurde die Reflexion des Lichtstrahls an einer vibrierenden spiegelnden Fläche verwendet um die Vibration derselben bzw. Schallwellen der Umgebung aufzuzeichnen. Da die Nebenbedingungen des Reflexionsprinzips (Einfallswinkel = Ausfallswinkel) den Einsatz in der Praxis schwierig gestalteten, wurden daher häufig kleine Reflexionsprismen an den Glasscheiben von außen manuell angebracht. Diese werfen den Laserstrahl ähnlich wie ein „Katzenauge“ immer in die Richtung des einfallenden Laserstrahl zurück und ermöglichen so ein effizienteres Abhören des anzugreifenden Raumes.

Als effektive Gegenmaßnahmen haben sich hierbei in der Vergangenheit z.B. schallisoliertes Glas (>60dB akustische Dämpfung) bzw. sog. Scheibenverrauschungsanlagen bewährt.

Das Funktionsprinzip eines neuartigen interferometrisch arbeiteten Laser-Abhörsystems wurde von dem eines industrieüblichen Doppler-Laservibrometer abgeleitet. Dieses messtechnische Verfahren wird mittlerweile in vielen verschiedenen Industriebranchen eingesetzt und die entsprechenden Geräte sind deshalb in hoher Qualität und zu relativ niedrigen Kosten für Jedermann erhältlich. Wie in Abb. 1 illustriert enthält ein Vibrometer einen Laser, der auf ein zu messendes Objekt fokussiert wird. Aufgrund des Doppler-Effekts verschiebt sich bei einer Bewegung der zu messenden Oberfläche die Frequenz des zurückgestreuten Laserlichts. Diese Frequenzverschiebung wird im Vibrometer mittels eines Interferometers ausgewertet, indem der reflektierte Strahl mit dem mittels einer Bragg-Zelle modulierten Ausgangsstrahl überlagert wird. Anschließend wird das digitalisierte Spannungssignal des Detektors einer rechnergestützen Signalverarbeitung zugeführt.


Abb. 1

Die Erweiterung dieser Geräte zum Einsatz als Lasermikrofon erfordert teilweise zusätzliche Modifikationen bzw. erweiterte Software, wird aber mittlerweile als Komplettpaket von verschiedenen Firmen angeboten. Bei Lauschangriffen mit Hilfe der Laservibrometrie zielt der Angreifer mit dem Laser auf leicht mit dem Raumschall mitschwingende Objekte im in anzugreifenden Raum. Der Abhörvorgang wir hierbei im Gegensatz zu den Geräten der ersten Generation durch den Einsatz von Panzerglas oder durch eine künstliche Verrauschung der Fensterscheiben nicht mehr beeinträchtigt, da sich der optische Weg des Lasers durch vibrierende oder sehr dicke Fensterscheiben, wie nachfolgend bewiesen wird, nicht ändert:


Abb. 2

Wird also z.B. also wie in Abb. 2 gezeigt, die Glasscheibe durch eine aktive Verrauschung mittels eines Rauschgenerators um die Entfernung d parallel zur Flächennormale ausgelenkt, so wird der ausgehende Laserstrahl entlang der gestrichelten Linie auf dieselbe durchgezogene Linie verschoben, die der Laserstrahl ohne eine Verschiebung einnahm. Ebenfalls ist der optische Weg innerhalb dieses Parallelogramms entlang jeweils gestrichelten und ungestrichelten Seiten identisch.

Daher ist das zurückgestreute Speckle-Interferenzmuster am Empfänger nur durch einen durch Sprache angeregten bzw. vibrierenden Gegenstand im Innenraum und nicht durch eine künstlich bewegte Glasscheibe moduliert. Dies gilt zudem für den gesamten Winkelbereich α des einfallenden Lasers. Weiterhin gelten spezielle Abhörschutzfolie ebenfalls als unzureichend, da diese Folien typischerweise maximal 90% der IR bzw. 95% der UV Strahlungsleistung abschirmen. Der optische Reflexionskoeffizient dieser abschirmenden Folien ist nicht über den gesamten Bereich der optischen Wellenlänge konstant und ein Angreifer hat bei der Wahl der Wellenlänge eines IR oder UV Halbleiter-Lasers mittlerweile eine Vielzahl von kostengünstigen Möglichkeiten. Obwohl die verwendeten Laser der verschiedenen kommerziell erhältlichen Systeme grundsätzlich augensicher mit einer Ausgangsleistung <20mW angeboten werden ist es möglich diese Leistung manuell auf mehrere Watt erhöhen. Eventuelle Transmissionsverluste bei folienbeschichteten Glasscheiben können also daher leicht kompensiert werden, ohne dass es einen größeren Verlust an Reichweite gibt. Inoffiziell wird aktuell die Reichweite mit bis zu 800m angegeben. Ein Teil der kommerziell angebotenen Systeme können komplett automatisiert betrieben werden und sind zusätzlich permanent per Remote Access zugänglich und steuerbar. Es ist zudem davon auszugehen, dass diese Systeme automatisch deaktiviert werden können und so nachts nicht mehr aktiv sind wo sie ggf. durch Restlichtverstärker zu entdecken wären. Im Tageslicht ist es mit Nachtsichtgeräten nicht möglich diese IR/UV Laser zu detektieren, da die Strahlungsleistungen der Laservibrometer um mehrere Größenordnungen kleiner als die Leistung der aktiven oder passiven Beleuchtung ist.

Ebenfalls bedenklich ist, dass es schon seit längerem neben diesen kommerziell verfügbaren Laservibrometern im niedrigen 5-stelligen Bereich auch verschiedene funktionierende Nachbauten im Bereich von weniger als 80 EUR existieren. Der Aufbau erfordert aktuell zwar noch fundierte Kenntnisse im Bereich Optik, Elektronik und Softwareentwicklung, dennoch kann sicher bald mit dem Auftauchen weiterer Wettbewerber bzw. einem  Preisverfall dieser Abhörsysteme gerechnet werden.

Als einzig effektive Gegenmaßnahmen blieben bisher lediglich bauliche Veränderungen wie z.B, das Anbringen eines Sichtschutzes bzw. das Schließen von Jalousien auf der Außenseite der Fenster.

Effektive Gegenmaßnahme – IR/UV Laserdetektion

NAVIDEO hat ein neuartiges automatisiertes Laserdetektionssystem LD1 entwickelt, welches solche IR und UV Laserangriffe zuverlässig erkennt. Ein mobiles computergestütztes optisches Überwachungssystem überprüft permanent den zu schützenden Raum, ob Laserstrahlen im nicht sichtbaren optischen Spektrum eindringen. Das sehr kompakte System (12 x 8 x 4 cm) analysiert fortwährend, ob es sich um einen Laserangriff im Wellenlängenbereich (380nm < λ < 1600 nm, P>5mW) handelt und alarmiert sofort aktiv bzw. erstellt automatisch einen Bericht über alle Vorfälle im aktiven Beobachtungszeitraum. Das System erkennt dabei sowohl die Angriffe mittels eines Laserabhörsystems, das nach dem Reflexionsprinzip betrieben wird, als auch Angriffe mit einem Laservibrometer. Optional kann dieses System so konfiguriert werden, dass das System die Steuerung der Jalousien übernimmt und diese im Bedarfsfall automatisch herunterfährt.

Hierdurch ist es nun erstmals möglich, derartige Bedrohungen sofort zu erkennen und gegen diese aktiv und gezielt vorzugehen. Aufwändige und teure Umbaumaßnahmen oder auch der angesichts dieser aktuellen Bedrohungen ungenügende Einsatz von Scheibenverrauschungsanlagen bzw. das Anbringen spezieller IR/UV-Wärmeschutz-Folien sind daher nicht mehr nötig.

Referenzen:

Laser-Vibrometer zur Aufzeichnung des Audio Signals

https://de.wikipedia.org/wiki/Vibrometer

http://spie.org/newsroom/technical-articles-archive/2961-long-distance-audio-event-detection-using-a-laser-doppler-vibrometer

Nachbauten

https://www.blackhat.com/presentations/bh-usa-09/BARISANI/BHUSA09-Barisani-Keystrokes-SLIDES.pdf

Laser Audioüberwachung Komplettsystem

http://www.sim-secure.de/en/products/audioueberwachung-2

http://www.polytec.com/de/produkte/schwingungsmesssysteme/einpunkt-vibrometer/modulare-systeme/ofv-50x-vibrometer-messkopf/