Материал: Технические средства обеспечения информационной безопасности. Гончаров И.В., Герасименко В.Г

Продолжение табл. 1.1

Продолжение табл. 1.1

Продолжение табл. 1.1

2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПСНОСТИ ИНФОРМАЦИИ НА ОБЪЕКТАХ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ПРИ ЕЕ ОБРАБОТКЕ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ

Методы обеспечения безопасности информации /1,10/, обрабатываемой техническими средствами, делятся на пассивные и активные.

Пассивные методы направлены на:

-ослабление побочных электромагнитных излучений (информативных сигналов) ТСОИ на границе контролируемой зоны до величин, обеспечивающих невозможность их выделения средствами разведки на фоне шумов;

-ослабление наводок побочных электромагнитных излучений (информативных сигналов) ТСОИ в посторонних проводниках

исоединительных линиях ВТСС, выходящих за пределы контролируемой зоны, до величин, обеспечивающих невозможность их выделения средством разведки на фоне шумов;

-исключение (ослабление) проникновения информативных сигналов ТСОИ в цепи электропитания, выходящие за пределы контролируемой зоны, до величин, обеспечивающих невозможность их выделения средством разведки на фоне естественных шумов.

32

Активные методы защиты информации направлены на создание маскирующих пространственных помех с целью уменьшения отношения сигнал/шум на границе контролируемой зоны до величин, обеспечивающих невозможность выделения средством разведки информативного сигнала ТСОИ, а также на создание маскирующих электромагнитных помех в проводниках и соединительных линиях ВТСС с целью уменьшения отношения сигнал/шум на границе контролируемой зоны до величин, обеспечивающих невозможность выделения средством разведки информативного сигнала ТСОИ.

Пассивные и активные методы защиты информации могут быть направлены на защиту не только информативных электромагнитных сигналов, но и по аналогии – на защиту сигналов других ТКУИ (акустических, оптических и прочих). Ослабление ПЭМИН ТСОИ в посторонних проводниках осуществляется путем экранирования и заземления ТСОИ и их соединительных линий.

Исключение (ослабление) проникновение информативных сигналов ТСОИ в цепи электропитания достигается путем фильтрации информативных сигналов.

Для создания маскирующих помех используются системы пространственного и линейного зашумления.

2.1. Экранирование технических средств

Функционирование любого технического средства информации связано с протеканием по его токоведущим элементам электрических токов различных частот и образованием разности потенциалов между различными точками его электрической схемы, которые порождают магнитные и электрические поля, называемые побочными электромагнитными излучениями. Различают следующие способы экранирования:

-электростатическое;

-магнитостатическое;

-электромагнитное.

33

2.1.1. Электростатическое экранирование

Электростатическое экранирование по существу сводится к замыканию электростатического поля на поверхность металлического экрана и отводу электрических зарядов на землю (на корпус прибора). Заземление электростатического экрана является необходимым элементом при реализации электростатического экранирования. Применение металлических экранов позволяет полностью устранить влияние электростатического поля. При использовании диэлектрических экранов, плотно прилегающих к экранируемому элементу, можно ослабить поле источника наводки в раз, где - относительная диэлектрическая проницаемость материала экрана.

Основной задачей экранирования электростатических полей является снижение емкости связи между экранируемыми элементами конструкции. Экранирующее действие металлического листа существенно зависит от качества соединения экрана с корпусом прибора и частей экрана друг с другом. Особенно важно не иметь соединительных проводов между частями экрана и корпусом. Узкие щели и отверстия в металлическом экране, размеры которых малы по сравнению с длиной волны, практически не ухудшают экранирование электрического поля. С увеличением частоты эффективность экранирования снижается.

Основные требования, которые предъявляются к электрическим экранам, можно сформулировать следующим образом:

-конструкция экрана должна выбираться такой, чтобы силовые линии электрического поля замыкались на стенки экрана, не выходя за его пределы;

-в области низких частот (при глубине проникновения больше толщины) эффективность электростатического экранирования практически определяется качеством электрического контакта металлического экрана с корпусом устройства и мало зависит от материала экрана и его толщины;

34

- в области высоких частот эффективность экрана, работающего в электромагнитном режиме, определяется его толщиной, проводимостью и магнитной проницаемостью.

2.1.2. Магнитостатическое экранирование

Магнитостатическое экранирование используется при необходимости подавить наводки на низких частотах от 0 до 3…10 кГц. Основные требования, предъявляемые к магнитостатическим экранам, можно свести к следующим:

магнитная проницаемость материала экрана должна быть возможно более высокой. Для изготовления экранов желательно применять магнитомягкие материалы с высокой магнитной проницаемостью (например, пермаллой);

-увеличение толщины стенок экрана приводит к повышению эффективности экранирования, однако при этом следует принимать во внимание возможные конструктивные ограничения по массе и габаритам экрана;

-стыки, разрезы и швы в экране должны размещаться параллельно линиям магнитной индукции магнитного поля. Их число должно быть минимальным;

-заземление экрана не влияет на эффективность магнитостатического экранирования.

Эффективность магнитостатического экранирования повышается при применении многослойных экранов.

Экранирование высокочастотного магнитного поля основано на использовании магнитной индукции, создающей в экране переменные вихревые индукционные токи (токи Фуко) /20-22/. Магнитное поле этих токов внутри экрана будет направленно навстречу возбуждающему полю, а за его пределами – в ту же сторону, что

ивозбуждающее поле. Результирующе поле оказывается ослабленным внутри экрана и усиленным вне его. Вихревые токи в экране распределяются неравномерно по его сечению (толщине). Это вызывается явлением поверхностного эффекта, сущность которого заключается в том, что переменное магнитное поле ослабевает по

35

мере проникновения в глубь металла, так как внутренние слои экранируются вихревыми токами, циркулирующими в поверхностных слоях.

Благодаря поверхностному эффекту плотность вихревых токов и напряженность переменного магнитного поля по мере углубления в металл падает по экспоненциальному закону. Эффективность магнитного экранирования зависит от частоты и электрических свойств материала экрана. Чем ниже частота, тем слабее дей-

ствует экран, тем большей толщины приходится его делать для дости-

жения одного и того же экранирующего эффекта.

При экранировании магнитного поля заземление экрана не изменяет величины возбуждающих в экране токов и, следовательно, на эффективность магнитного экранирования не влияет.

2.1.3. Электромагнитное экранирование

Действие электромагнитного экрана основано на том, что высокочастотное электромагнитное поле ослабляется им же созданным (благодаря образующимся в толще экрана вихревым токам) полем обратного направления. Электромагнитные экраны могут выполняться в виде сплошных листовых или сетчатых. В экранах должен обеспечиваться электрический контакт по всему периметру – для листовых, не реже 10 – 15 мм – для сетчатых.

Для обеспечения электрических контактов применяется пайка, поэтому наряду с блоками аппаратуры экранированию подлежат монтажные провода и соединительные линии. Чтобы уменьшить уровень ПЭМИ необходимо особенно тщательно выполнять соединение оболочки провода (экрана) с корпусом аппаратуры. Подключение оболочки должно осуществляться путем непосредственного контакта (лучше всего путем пайки) с корпусом. Это соединение должно выполняться пайкой или сваркой.

Соединение оболочки провода с корпусом в одной точке не ослабляет в окружающем пространстве магнитное поле, создаваемое протекающим по проводу током. Для экранирования магнитного поля необходимо создать поле такой же величины и обратно-

36

го направления. С этой целью необходимо весь обратный ток экранируемой цепи направить через экранирующую оплетку провода. Для полного осуществления этого принципа необходимо, чтобы экранирующая оболочка была единственным путем для протекания обратного тока.

Высокая эффективность экранирования обеспечивается при использовании витой пары, защищенной экранирующей оболочкой. На низких частотах приходится использовать более сложные схемы экранирования – коаксиальные кабели с двойной оплеткой (триаксиальные кабели). На более высоких частотах, когда толщина экрана значительно превышает глубину проникновения поля, необходимость в двойном экранировании отпадает. В этом случае внешняя поверхность играет роль электрического экрана, а по внутренней поверхности протекают обратные токи.

Длина экранированного монтажного провода должна быть меньше четверти длины самой короткой волны передаваемого по проводу спектра сигнала. При использовании более длинных участков экранированных проводов необходимо иметь в виду, что в этом случае экранированный провод следует рассматривать как длинную линию, которая во избежании искажений формы передаваемого сигнала должна быть нагружена на сопротивление равное волновому.

Для уменьшения взаимного влияния монтажных цепей следует выбирать длину монтажных высокочастотных проводов наименьшей, для чего элементы высокочастотных схем, связанные между собой, следует располагать в непосредственной близости, а неэкранированные провода высокочастотных цепей – при пересечении под прямым углом. При параллельном расположении такие провода должны быть максимально удалены друг от друга или разделены экранами, в качестве которых могут быть использованы несущие конструкции электронной аппаратуры.

Экранированные провода и кабели следует применять в основном для соединения отдельных блоков и узлов друг с другом. Кабельные экраны выполняются в форме цилиндра из сплошных оболочек, в виде спирально намотанной на кабель плоской ленты

37

или в виде оплетки из тонкой проволоки. Экраны при этом могут быть однослойными и многослойными комбинированными, изготовленными из свинца, меди, стали, алюминия и их сочетаний (алюминий-свинец, алюминий-сталь, медь-сталь-медь и т.д.).

В области низких частот корпуса применяемых многоштырьковых низкочастотных разъемов являются экранами и должны иметь надежный электрический контакт с общей шиной или землей прибора, а зазоры между разъемом и корпусом должны быть закрыты электромагнитными уплотняющими прокладками.

В области высоких частот коаксиальные кабели должны быть согласованы по волновому сопротивлению с используемыми высокочастотными разъемами. При заделке коаксиального кабеля в высокочастотные разъемы жила кабеля не должна иметь натяжения в месте соединения с контактом разъема, а сам кабель должен быть жестко прикреплен к шасси аппаратуры вблизи разъема.

Для эффективного экранирования низкочастотных полей применяются экраны, изготовленные из ферромагнитных материалов с большой относительной магнитной проницаемостью. Наиболее экономичным способом экранирования информационных линий связи между устройствами ТСОИ считается групповое размещение их информационных кабелей в экранирующий распределительный короб. Когда такого короба не имеется, то приходится экранировать отдельные линии связи.

Для защиты линий связи от наводок необходимо разместить линию в экранирующую оплетку или фольгу, заземленную в одном месте, чтобы избежать протекания по экрану токов, вызванных неэквипотенциальностью точек заземления. Структурная схема защиты линии связи от наводок представлена на рис. 2.1.

Рис 2.1. Структурная схема защиты линии связи от наводок

Напряжения U1 и U2 обуславливают протекание тока в точках 1 и 2. В реальных случаях U1 не равно U2. Если U1 больше U2, то ток протекает от точки 1 к точке 2, если U1 меньше U2, то в обратном направлении. Следовательно, появляется переменный ток и ПЭМИ.

Для защиты линий связи от наводок необходимо минимизировать площадь контура, образованного прямым и обратным проводами линии. Если линия представляет собой одиночный провод, а возвратный ток течет по некоторой заземляющей поверхности, то необходимо максимально приблизить провод к поверхности. Если линия образована двумя проводами, то их необходимо скрутить, образовав бифиляр (витую пару). Линии, выполненные из экранированного провода или коаксиального кабеля, в которых по оплетке протекает возвратный ток, также отвечают требованию минимизации площади контура линии / /.

Наилучшую защиту как от электрических, так и от магнитных полей обеспечивают информационные линии связи типа экранированного бифиляра, трифиляра (скручивание 3-х проводов, из которых один используется как электрический экран), триаксиального кабеля (изолированного коаксиального кабеля, помещѐнного в электрический экран), экранированного плоского кабеля (плоского кабеля, покрытого с одной или обеих сторон медной фольгой).

Рассмотрим несколько схем, используемых на частотах порядка 100 кГц. На рис. 2.2. представлена структурная схема линии связи с одним заземленным концом.

Схема имеет большую площадь петли, образованной «прямым» проводом и «землей». Эта цепь подвержена, прежде всего, магнитному влиянию.

Рис. 2.2. Структура линии связи с одним заземленным концом