近年來，媒體曝光了美國政府瘋狂開展的竊密攻擊行為。美國國家安全局和中央情報(bào)局電子監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)的威脅無所不在，比如斯諾登曝光的專用竊聽器和近期曝光的Vault 7等，涉及計(jì)算機(jī)、轎車、智能電視、智能手機(jī)等硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器等軟件。這讓我們想起美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期波詭云譎的間諜往事，其中最著名的就是前蘇聯(lián)贈(zèng)送美國駐莫斯科大使館的國徽竊聽器事件。

國徽竊聽器背景

國徽竊聽器被美國人稱為The Thing，是一種無源的竊聽裝置，嵌在手工木雕的美國國徽里。1945年8月4日，前蘇聯(lián)將精美木雕國徽(見圖 1)作為禮物贈(zèng)送美國駐莫斯科大使館，一個(gè)精心設(shè)計(jì)的竊聽器就隱藏在木質(zhì)雕刻里面。在國徽中鷹喙下面有個(gè)小孔，可以把聲音信號傳到竊聽器。如果蘇聯(lián)特工知道有重要會(huì)議舉行時(shí)，他們會(huì)在大使館附近停車，通過微波激活竊聽器，用車載接收器調(diào)諧到竊聽器的諧振頻率上，然后就可以竊聽大使辦公室的談話。

圖1裝有竊聽器的國徽

隱藏的竊聽器很小，沒有電源，只有接收到外部電磁波信號才會(huì)被激活，平時(shí)沒有發(fā)射信號，檢測設(shè)備很難發(fā)現(xiàn)。同時(shí)竊聽器簡單可靠，有無限長的使用壽命。該竊聽器在美國大使館掛了七年，直到1952年才被美國人發(fā)現(xiàn)。英國MI5著名的反情報(bào)專家彼德.賴特(Peter Wright)曾主導(dǎo)了竊聽器的分析工作。這個(gè)秘密一直秘而不宣，直到1960年發(fā)生U2飛機(jī)事件。1960年5月1日，美國U2間諜飛機(jī)在蘇聯(lián)領(lǐng)空被擊落，蘇聯(lián)在聯(lián)合國安理會(huì)上指責(zé)了美國的間諜行為。為反擊蘇聯(lián)，向安理會(huì)說明蘇美間的間諜活動(dòng)是相互的，美國駐聯(lián)合國大使Henry Cabot Lodge向外界披露了國徽竊聽器，如圖2所示。

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圖2 美國駐聯(lián)合國大使在安理會(huì)上披露國徽竊聽器

美國國家安全局(NSA)國家密碼博物館(National Cryptologic Museum)專門復(fù)制了國徽竊聽器，向公眾公開蘇聯(lián)的竊密行為。如圖3所示，右圖是木質(zhì)國徽打開后隱藏竊聽器的照片。

圖3 美國復(fù)制的國徽竊聽器

這個(gè)竊聽器由蘇聯(lián)著名科學(xué)家特雷門(Léon Theremin )發(fā)明設(shè)計(jì)(特雷門發(fā)明了不用身體接觸的特雷門琴而備受關(guān)注)。美國公開的材料暗示特雷門早年在美國居住時(shí)受到美國無線電公司(RCA)諧振腔傳聲器技術(shù)的啟發(fā)。

圖4 蘇聯(lián)著名科學(xué)家特雷門和他發(fā)明的特雷門琴

工作原理

國徽竊聽器主要部件是諧振腔傳聲器(resonant cavity microphone)，該部件由諧振腔和電容傳聲器組成。美國無線電公司1941年獲得的諧振腔傳聲器專利(US Patent 2238117)描述了諧振腔聲音調(diào)制原理。無源諧振腔用指定頻率的無線電信號激活，美國國家安全局稱之為“照射(illuminating)”。微小電容薄膜連接到固定波長的金屬天線上。在“照射”時(shí)，大使辦公室里的聲音穿過木雕，引起薄膜振動(dòng)。薄膜振動(dòng)改變電容容量，聲音振動(dòng)信息就會(huì)調(diào)制到無線電波上，通過天線發(fā)射出去。在遠(yuǎn)處的接收機(jī)解調(diào)信號，可以聽到房間里的聲音。普通的無線電接收機(jī)就可以解調(diào)無線電信號和輸出聲音。

圖5顯示的是基于各種研究報(bào)告推測的竊聽器原理，圖6是刨面圖。該裝置由拋光鍍銀的銅圓柱體作為高品質(zhì)諧振腔，中心蘑菇形圓盤作為電容器與75微米厚的薄膜一起封閉，天線由圓柱體側(cè)面的絕緣孔進(jìn)入空腔，與電容耦合。

圖5 諧振腔傳聲器原理示意圖

空腔的直徑為19.7毫米，長17.5毫米。天線長約22.8厘米，圓柱體前面的薄膜可以調(diào)節(jié)電容容量。蘑菇型圓盤表面有凹槽，可減少隔膜的氣動(dòng)阻尼，蘑菇型圓盤和隔膜之間的距離為230微米。

圖6諧振腔傳聲器刨面圖

腔體的尺寸精心設(shè)計(jì)，可在非常高的頻率(如1320MHz)上諧振，降低被偶然發(fā)現(xiàn)的概率。竊聽器由外部的電磁波激活和關(guān)閉，如圖7所示。房間里的聲音使薄膜產(chǎn)生振動(dòng)，空腔內(nèi)部空間的變化產(chǎn)生變化的電容容量，可以產(chǎn)生調(diào)制聲音的調(diào)幅或調(diào)頻信號。實(shí)際上，蘇聯(lián)人只使用了調(diào)幅方式。

圖7國徽竊聽器工作原理

結(jié)語

國徽竊聽器事件讓美國政府蒙羞，被美國視為奇恥大辱。因此，“斯諾登事件”曝光的美國政府各種監(jiān)控手段無所不用其極就不難理解。相比前蘇聯(lián)的做法，美國政府利用高技術(shù)竊密的行徑有過之而無不及。七十多年前的塵垢往事對今天的安全保密防護(hù)還具有警示意義，有效監(jiān)控周邊電磁波信號、保障供應(yīng)鏈安全、加強(qiáng)自主可控是時(shí)刻不能放松的大事。

【本文為51CTO專欄作者“中國保密協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)分會(huì)”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者】

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