Электромагнитные излучения распределенных источников

Основными распределенными источниками магнитного, электрического и электромагнитного полей являются симметричные и несимметричные кабели. Характер излучения полей для симметричных и несимметричных кабелей существенно различается.

К несимметричным относятся кабели, провода которых имеют разные электрические параметры или по проводникам протекают разные токи. Примеры несимметричного кабеля — коаксиальный телевизионный кабели и ленточные кабели для соединения устройств компьютера. В коаксиальном кабеле токи протекают по центральному проводу и экрану, имеющие различные электрические параметры. Проводники ленточных кабелей имеют одинаковые электрические параметры, но по информационным и корпусным проводникам протекают разные токи.

Симметричный кабель состоит из четного количества проводов с одинаковыми электрическими и магнитными свойствами. По двум из них распространяется одинаковый по величине, но противоположный по фазе электрический ток. Токи в этих проводах создают магнитные поля одинаковой напряженности и противоположными по направлению магнитными силовыми линиями. В точке пространства, равноудаленном от обоих проводов, поля взаимно компенсируют друг друга и излучение отсутствует. Однако в точках пространства, находящихся на разном расстоянии от проводов, напряженность поля от более близкого провода будет превышать напряженность от более удаленного и полной компенсации противоположных по фазе полей не произойдет. Следовательно, напряженность поля симметричного кабеля может изменяться от 0 до максимального значения при измерении ее в точке, находящейся в плоскости проводов симметричного кабеля.

Мощность излучения поля симметричным кабелем пропорциональна расстоянию между проводами и обратно пропорциональна квадрату расстояния от них.

Асимметричность расположения проводов симметричного кабеля по отношению к поверхности Земли или других токопроводящих поверхностей вызывает неравенство паразитных связей между проводниками этих кабелей и другими токопроводящими поверхностями. В результате этого в них возникают некомпенсируемые токи, которые создают дополнительные побочные электромагнитные излучения.

Таким образом, распределенные источники излучений создают электромагнитные излучения несимметричных и симметричных кабелей. Несимметричный кабель образует магнитную рамку, образованную информационным проводом и землей. Излучения симметричного кабеля создаются за счет асимметрии кабеля относительно точки измерения и земли.

2.6.5 Электрические каналы утечки информации

Причинами возникновения элек­трических каналов утечки информа­ции являются наводки информаци­онных сигналов, под которыми по­нимаются токи и напряжения в токопроводящих элементах, вызван­ные побочными электромагнитны­ми излучениями, емкостными и ин­дуктивными связями.

Наводки информационных си­гналов могут возникать:

• в линиях электропитания ТУОИ;

• в линиях электропитания и соеди­нительных линиях ВТСС;

• цепях заземления ТУОИ и ВТСС;

• посторонних проводниках (метал­лических трубах систем отопле­ния, водоснабжения, металлокон­струкциях и т. д.).

Появление информационных си­гналов в цепи электропитания ТУОИ возможно как за счет ПЭМИ, так и при наличии внутренних паразит­ных емкостных и (или) индуктивных связей выпрямительного устройства блока питания ТУОИ. Например, в усилителе низкой частоты токи усиливаемых сигналов замыкаются через источник электропитания, со­здавая на его внутреннем сопротив­лении падение напряжения, кото­рое при недостаточном затухании в фильтре выпрямительного уст­ройства может быть обнаружено в линии электропитания при нали­чии магнитной связи между выход­ным трансформатором усилителя и трансформатором выпрямитель­ного устройства. Кроме того, среднее значение потребляемого тока в око­нечных каскадах усилителей в боль­шей или меньшей степени зависит от амплитуды информационного сигнала, что создает неравномерную нагрузку на выпрямитель и приво­дит к изменению потребляемого то­ка по закону изменения информационного сигнала.

Кроме заземляющих проводни­ков, служащих для непосредствен­ного соединения ТУОИ с контуром заземления, гальваническую связь с землей могут иметь различные про­водники, выходящие за пределы кон­тролируемой зоны. К ним относят­ся нулевой провод сети электропи­тания, экраны (металлические обо­лочки) соединительных кабелей, ме­таллические трубы систем отопле­ния и водоснабжения, металличес­кая арматура железобетонных кон­струкций и т. д. Все эти проводники совместно с заземляющим устрой­ством образуют разветвленную систему заземления, на которую могут наводиться информационные си­гналы. Кроме того, в грунте вокруг заземляющего устройства возника­ет электромагнитное поле, которое также является источником инфор­мации.

В любом радиоэлектронном средстве или электрическом приборе наряду с токопроводами (проводами, проводниками печатных плат), предусмотренными их схемами, возникают многочисленные побочные пути, по которым распространяются электрические сигналы, в том числе опасные сигналы акустоэлектрических преобразователей. Эти пути создаются в результате паразитных связей и наводок. Первопричиной их являются поля, создаваемые электрическими зарядами и токами в цепях радиоэлектронных средств и приборов.

Постоянные электрические заряды и электрический ток в элементах и цепях радиосредств и электрических приборов создают соответствующие электрические и магнитные поля, а заряды и ток переменной частоты — электромагнитные поля. Поля распространяются в пространстве и воздействуют на элементы и цепи других технических средств и систем. Кроме того, для функционирования средств и систем необходимо обеспечить гальваническое соединение их элементов. Из-за гальванических соединений возникают дополнительные пути для распространения сигналов одних узлов и блоков по цепям других. В результате воздействия побочных полей и влияния через проводники и резисторы сигналов одних узлов и блоков на сигналы других блоков и узлов возникают паразитные связи и наводки как внутри радиоэлектронных средств, так и между рядом расположенными средствами. Эти связи и наводки ухудшают работу узлов, блоков и средств в целом. Поэтому при проектировании радиоэлектронных средств уровни этих паразитных связей и наводок снижают до допустимых значений. Чем выше требования к характеристикам средств, тем требуются большие усилия, а следовательно, и затраты для нейтрализации паразитных связей и наводок. Основная часть высокой цены (десятки тысяч долларов) высокоточных контрольноизмерительных приборов фирм Hewlett Packard, Ronde & Scwarz и др. приходится на меры по уменьшению паразитных связей и наводок.

Однако несмотря на принимаемые меры по снижению уровня паразитных связей и наводок для обеспечения требуемых характеристик радиоэлектронного средства, остаточный их уровень создает угрозы для информации, содержащейся в информационных параметрах сигналов, циркулирующих в радиоэлектронном средстве. Поэтому любое радиоэлектронное средство или электрический прибор следует с точки зрения информационной безопасности рассматривать как потенциальный источник угрозы безопасности информации.

Известны три вида паразитных связей:

· емкостная;

· индуктивная;

· гальваническая.

Емкостная связь образуется в результате воздействия электрического поля, индуктивная — воздействия магнитного поля, гальваническая связь — через общее активное сопротивление.

Влияние паразитной емкостной связи пропорционально величине паразитной емкости и частоте колебаний электрического поля.

Емкостная паразитная связь возникает между любыми элементами схемы: проводами, радиоэлементами схемы и корпусом (шасси). Величина емкости пропорциональна диэлектрической проницаемости среды, диаметру проводов и обратно пропорциональна расстоянию между проводами.

Взаимная индуктивность замкнутых цепей зависит от взаимного расположения и конфигурации проводников. Она тем больше, чем большая часть магнитного поля тока в одной цепи пронизывает проводники другой цепи.

Следует различать взаимную индуктивность между проводниками разных цепей от индуктивности проводника. Индуктивность характеризует свойство проводника препятствовать изменению проходящего через него тока, которое обусловлено явлением самоиндукции. Она возникает, когда силовые линии переменного магнитного поля пронизывают проводники, по которым протекает ток, создающий это магнитное поле. Следовательно, переменное магнитное поле, как гоголевская унтерофицерская вдова, способно само себя высечь.

Гальваническую паразитную связь еще называют связью через общее сопротивление, входящее в состав нескольких цепей. Такими общими сопротивлениями могут быть сопротивление соединительных проводов и устройств питания и управления. Например, узлы и блоки компьютера, осуществляющего обработку информации, соединены с напряжением +5 В блока питания.

Если побочные поля и электрические токи являются носителями защищаемой информации, то паразитные наводки и связи могут приводить к утечке информации. Следовательно, паразитные связи и наводки представляют собой побочные физические процессы и явления, которые могут приводить к утечке защищаемой информации.

Возможность утечки информации через паразитные связи и наводки носит вероятностный характер и зависит от многих факторов, в том числе от конфигурации, размеров (относительно периода колебаний протекающих токов) и взаимного положения излучающих и принимающих токопроводящих элементов средств.

Паразитные связи могут вызывать утечку информации по проводам и создавать условия для возникновения побочных электромагнитных излучений. За счет паразитных связей возникают опасные сигналы в проводах кабелей различных линий и цепей, в том числе в цепях заземления и электропитания, а также возникают паразитные колебания в усилителях, дискретных устройствах и др.

Серьезную угрозу безопасности информации создают наводки сигналов технических устройств обработки информации (ТУОИ)на провода и кабели, выходящие за пределы контролируемой зоны. Когда ток проходит по проводникам первой цепи, вокруг них создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают проводники второй цепи. В результате этого по второй цепи потечет помимо основного еще и переходной ток, создающий помеху основному. Так как кабели в здании укладываются в специальных колодцах и нишах, то между кабелями за счет их достаточно близкого и параллельного на большом расстоянии расположения возникают достаточно большие паразитные связи между кабелями внутренней и городской АТС, других информационных линий связи, цепями электропитания и заземления.