Подавление опасных сигналов

Носители информации в виде полей и электрического тока называются сигналами. Если информация, содержащаяся в сигналах, секретная или конфиденциальная, а сигналы могут быть приняты (перехвачены, подслушаны) злоумышленником и с них, в принципе, может быть «снята» эта информация, то такие сигналы представляют опасность для информации и называются опасными.

Опасные сигналы могут быть функциональными и случайными.

Функциональные сигналы создаются для выполнения радиосредством заданных функций по обработке, передаче и хранении информации. При передаче закрытой информации функциональными сигналами ее отправитель осознает потенциальные угрозы безопасности содержащейся в сигналах информации, принимать ли необходимые меры — это его выбор.

Источники опасных сигналов — это источники, от которых могут распространяться несанкционированные сигналы защищаемой информации.

Опасные сигналы возникают случайно, создаются злоумышленником.

Источниками опасных сигналов являются:

  • • акустоэлектрические преобразователи;
  • • излучатели низкочастотных сигналов;
  • • излучатели высокочастотных сигналов;
  • • паразитные связи и наводки.

Акустоэлектрический преобразователь (АЭП) — это устройство, преобразующее акустическую энергию (так называемую энергию упругих волн в среде) в электромагнитную. Средства АЭП используются по функциональному назначению для создания микрофонов различных типов.

Все АЭП можно подразделить на три вида:

  • • индуктивные;
  • • емкостные;
  • • пьезоэлектрические.

В АЭП используются следующие электрические свойства: свойство магнитострикции — свойство изменения магнитных свойств стали при растяжении, сжатии, сгибании электродов.

Низкочастотные опасные поля образуются при протекании по то-копроводам радиосредств электрического тока в звуковом диапазоне с конфиденциальной информацией. Источниками таких сигналов могут быть устройства громкоговорящей связи, аудио- и видеомагнитофоны.

Источники высокочастотных сигналов — высокочастотные генераторы, усилительные каскады, в которых возникают паразитные высокочастотные колебания, нелинейные элементы — диоды, транзисторы и другие активные радиоэлементы.

Различают три вида паразитных связей:

  • • гальваническая;
  • • индуктивная;
  • • емкостная.

Гальваническая связь — связь через сопротивление. Возникает, когда по одним цепям протекают токи разных источников сигналов. Емкостная паразитная связь возникает между любыми элементами схемы, а также точками схемы и корпусом. Емкостная связь зависит от геометрических размеров элементов цепи и расстояния между ними. Индуктивные связи представляют собой физические факторы, характеризующие влияние электрических и магнитных полей, которые возникают в цепях любого функционирующего радиоэлектронного средства на другие цепи.

Фильтрация информационных сигналов. Одним из методов локализации опасных сигналов, циркулирующих в технических средствах и системах обработки информации, является фильтрация. В источниках электромагнитных полей и наводок фильтрация осуществляется в целях предотвращения распространения нежелательных электромагнитных колебаний за пределы устройства — источника опасного сигнала. Фильтрация в устройствах — рецепторах электромагнитных полей и наводок должна исключить их воздействие на рецептор.

Для фильтрации сигналов в цепях питания ТСПИ используются разделительные трансформаторы и помехоподавляющие фильтры.

Разделительные трансформаторы должны обеспечивать развязку первичной и вторичной цепей по сигналам наводки. Это означает, что во вторичную цепь трансформатора не должны проникать наводки, появляющиеся в цепи первичной обмотки.

Проникновение наводок во вторичную обмотку объясняется наличием нежелательных резистивных и емкостных цепей связи между обмотками.

Для уменьшения связи обмоток по сигналам наводок часто применяется внутренний экран, выполняемый в виде заземленной прокладки или фольги, укладываемой между первичной и вторичной обмотками. С помощью этого экрана наводка, действующая в первичной обмотке, замыкается на землю. Однако электростатическое поле вокруг экрана также может служить причиной проникновения наводок во вторичную цепь.

Разделительные трансформаторы используются в целях решения ряда задач, в том числе в целях:

  • • разделения по цепям питания источников и рецепторов наводки, если они подключаются к одним и тем же шинам переменного тока;
  • • устранения асимметричных наводок;
  • • ослабления симметричных наводок в цепи вторичной обмотки, обусловленных наличием асимметричных наводок в цепи первичной обмотки.

Средства развязки и экранирования, применяемые в разделительных трансформаторах, обеспечивают максимальное значение сопротивления между обмотками и создают для наводок путь с малым сопротивлением из первичной обмотки на землю. Это достигается обеспечением высокого сопротивления изоляции соответствующих элементов конструкции (~104 МОм) и незначительной емкостью между обмотками. Указанные особенности трансформаторов для цепей питания обеспечивают более высокую степень подавления наводок, чем обычные трансформаторы.

Разделительный трансформатор со специальными средствами экранирования и развязки обеспечивает ослабление информационного сигнала наводки в нагрузке на 126 дБ при емкости между обмотками 0,005 пФ и на 140 дБ при емкости между обмотками 0,001 пФ.

Средства экранирования, применяемые в разделительных трансформаторах, должны не только устранять влияние асимметричных наводок на защищаемое устройство, но и не допустить на выходе трансформатора симметричных наводок, обусловленных асимметричными наводками на его входе. Применяя в разделительных трансформаторах специальные средства экранирования, можно существенно (более чем на 40 дБ) уменьшить уровень таких наводок.

Помехоподавляющие фильтры. В настоящее время существует большое количество различных типов фильтров, обеспечивающих ослабление нежелательных сигналов в разных участках частотного диапазона. Это фильтры нижних и верхних частот, полосовые и заграждающие фильтры и т. д. Основное назначение фильтров — пропускать без значительного ослабления сигналы с частотами, лежащими в рабочей полосе частот, и подавлять (ослаблять) сигналы с частотами, лежащими за пределами этой полосы.

Для исключения просачивания информационных сигналов в цепи электропитания используются фильтры нижних частот.

Основные требования, предъявляемые к защитным фильтрам, заключаются в следующем:

  • • величины рабочего напряжения и тока фильтра должны соответствовать напряжению и току фильтруемой цепи;
  • • величина ослабления нежелательных сигналов в диапазоне рабочих частот должна быть не менее требуемой;
  • • ослабление полезного сигнала в полосе прозрачности фильтра должно быть незначительным;
  • • габариты и масса фильтров должны быть минимальными;
  • • фильтры должны обеспечивать функционирование при определенных условиях эксплуатации (температура, влажность, давление) и механических нагрузках (удары, вибрация и т. д.);
  • • конструкции фильтров должны соответствовать требованиям техники безопасности.

К фильтрам цепей питания предъявляются следующие дополнительные требования:

  • • затухание, вносимое такими фильтрами в цепи постоянного или переменного тока основной частоты, должно быть минимальным (например, 0,2 дБ и менее) и иметь большое значение (больше 60 дБ) в полосе подавления, которая в зависимости от конкретных условий может быть достаточно широкой (до 10 ГГц);
  • • сетевые фильтры должны эффективно работать при сильных проходящих токах, высоких напряжениях и высоких уровнях мощности проходящих и задерживаемых электромагнитных колебаний;
  • • ограничения, накладываемые на допустимые уровни нелинейных искажений формы напряжения питания при максимальной нагрузке, должны быть достаточно жесткими (например, уровни гармонических составляющих напряжения питания с частотами выше 10 кГц должны быть на 80 дБ ниже уровня основной гармоники).

Необходимо иметь ввиду, что напряжение, приложенное к фильтру, должно быть таким, чтобы оно не вызывало пробоя конденсаторов фильтра при различных скачках питающего напряжения, включая скачки, обусловленные переходными процессами в цепях питания.

Ток через фильтр должен быть таким, чтобы не возникало насыщения сердечников катушек фильтра. Кроме того, следует учитывать, что с увеличением тока через катушку увеличивается реактивное падение напряжения на ней. Это может привести к тому, что:

  • • ухудшится эквивалентный коэффициент стабилизации напряжения в цепи питания, содержащей фильтр;
  • • возникает взаимозависимость переходных процессов в различных нагрузках цепи питания.

Наибольшие скачки напряжения при этом возникают во время отключения нагрузок, так как большинство из них имеют индуктивный характер.

Характеристики фильтров зависят от числа использованных реактивных элементов. Так, например, фильтр из одного параллельного конденсатора или одной последовательной индуктивной катушки может обеспечить затухание лишь 20 дБ/декада вне полосы пропускания, а ЬС-фильтр из десяти или более элементов — более 200 дБ/декада.

Из-за паразитной связи между входом и выходом фильтра на практике трудно получить затухание более 100 дБ. Если фильтр неэк-ранированный и сигнал подается на него и снимается с помощью не-экранированных соединений (проводов), то развязка между входом и выходом не превышает 40—60 дБ.

Для обеспечения развязки более 60 дБ необходимо использовать экранированные фильтры с разъемами и применять для соединения экранированные провода.

Фильтры с гарантируемым затуханием 100 дБ выполняют в виде узла с электромагнитным экранированием, который помещается в корпус, изготовленный из материала с высокой магнитной проницаемостью магнитного экрана. Этим существенно уменьшается возможность возникновения внутри корпуса паразитной связи между входом и выходом фильтра из-за магнитных электрических или электромагнитных полей.

Пространственное и линейное электромагнитные зашумления. Для исключения перехвата побочных электромагнитных излучений по электромагнитному каналу используется пространственное за-шумление, а для исключения съема наводок информационных сигналов с посторонних проводников и соединительных линий ВТСС — линейное зашумление.

К системе пространственного зашумления, применяемой для создания маскирующих электромагнитных помех, предъявляются следующие требования:

  • • система должна создавать электромагнитные помехи в диапазоне частот возможных побочных электромагнитных излучений ТСПИ;
  • • создаваемые помехи должны быть нерегулярной структуры;
  • • помехи должны быть как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией (поэтому выбору антенн для генераторов помех уделяется особое внимание);
  • • на границе контролируемой зоны уровень помех, создаваемых системой пространственного зашумления, не должен превышать требуемых норм по электромагнитной совместимости (ЭМС).

Цель пространственного зашумления считается достигнутой, если отношение опасный сигнал/шум на границе контролируемой зоны не превышает некоторого допустимого значения, рассчитываемого по специальным методикам для каждой частоты — информационного (опасного) побочного электромагнитного излучения

тспи.

В системах пространственного зашумления в основном используются помехи типа «белого шума» или «синфазные помехи».

Системы, реализующие метод «синфазной помехи», в основном применяются для зашиты ПЭВМ. В них в качестве помехового сигнала используются импульсы случайной амплитуды, совпадающие (синхронизированные) по форме и времени существования с импульсами полезного сигнала. Вследствие этого по своему спектральному составу помеховый сигнал аналогичен спектру побочных электромагнитных излучений ПЭВМ, т. е. система зашумления генерирует «имитационную помеху», по спектральному составу соответствующую скрываемому сигналу.

В настоящее время в основном применяются системы пространственного зашумления, использующие помехи типа «белый шум», существенно превышающие уровни побочных электромагнитных излучений. Такие системы применяются для защиты широкого класса технических средств: электронно-вычислительной техники, систем звукоусиления и звукового сопровождения, систем внутреннего телевидения и т. д.

Диапазон рабочих частот генераторов шума — от 0,01—0,1 до 1000 МГц. При мощности излучения около 20 Вт обеспечивается спектральная плотность помехи 40—80 дБ.

В системах пространственного зашумления в основном используются слабонаправленные антенны.

При использовании систем пространственного зашумления необходимо помнить, что наряду с помехами средствам разведки создаются помехи и другим радиоэлектронным средствам (например, системам телевидения, радиосвязи и т. д.). Поэтому при вводе в эксплуатацию системы пространственного зашумления необходимо проводить специальные исследования по требованиям обеспечения ЭМС.

Кроме того, уровни помех, создаваемые системой зашумления, должны соответствовать санитарно-гигиеническим нормам. Однако нормы на уровни электромагнитных излучений по требованиям ЭМС существенно строже санитарно-гигиенических норм. Следовательно, основное внимание необходимо уделять выполнению норм ЭМС.

Пространственное зашумление эффективно не только для закрытия электромагнитного, но и электрического каналов утечки информации, так как помеховый сигнал при излучении наводится в соединительных линиях ВТСС и посторонних проводниках, выходящих за пределы контролируемой зоны.

Системы линейного зашумления применяются для маскировки наведенных опасных сигналов в посторонних проводниках и соединительных линиях ВТСС, выходящих за пределы контролируемой зоны. В простейшем случае система линейного зашумления представляет собой генератор шумового сигнала, формирующий шумовое маскирующее напряжение с заданными спектральными, временными и энергетическими характеристиками, который гальванически подключается в зашумляемую линию (посторонний проводник).

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >