Утечка информации по цепям электропитания

К цепям, имеющим выход за пределы контролируемой зоны и в которые могут проникнуть опасные сигналы через паразитные связи любых видов, относятся, прежде всего, цепи электропитания. Поэтому предотвращение утечки информации по этим цепям является одной из задач инженернотехнической защиты информации.

Цепи электропитания обеспечивают передачу электрической энергии в виде переменного электрического тока напряжением 380/220 В и частотой 50 Гц от внешних источников (подстанций) подавляющему большинству устанавливаемых в помещениях радио и электрических приборов (технических средств и систем — ТСС). Соединение источника и приемника производят при помощи трех или четырех проводов. При трехпроводной линии передачи источники могут быть соединены как треугольником, так и звездой.

Трехфазное напряжение применяется для электропитания в основном мощных электродвигателей различных технических средств, однофазное напряжение 220 В — для электропитания радиоэлектронных средств и бытовых маломощных электрических приборов (ламп освещения, вентиляторов, холодильников, электронагревательных приборов и др.).

В качестве первичных источников электропитания ТСС используются трансформаторные подстанции (ТПС) типа ТП 610/04 кВ или другие, понижающие трехфазное напряжение 610 кВ от центрального распределительного пункта (ЦРП) или главной понизительной подстанции (ГПП) до трехфазного напряжения 380 В. К потребителям электроэнергия от трансформаторной подстанции подается, как правило, по радиальной схеме, в соответствии с которой каждый потребитель или их группа питается по отдельной линии от соответствующего коммутационного узла. Линии передачи представляют собой, как правило, четырехжильные силовые кабели.

Так как цепи электропитания выходят за пределы охраняемой зоны, то распространение по ним опасных сигналов создает угрозу безопасности защищаемой информации. Существуют, по крайней мере, 4 причины появления опасных сигналов в цепях электропитания.

Первой причиной является наведение в них ЭДС полями НЧ и ВЧ побочных излучений ОУОИ.

Вторая причина обусловлена модуляцией тока электропитания токами радиоэлектронного средства (РЭС).

Источником электропитания радиоэлектронного средства является блок питания, который можно представить в виде передаточной функции K(jco). Нагрузкой вторичного источника электропитания являются узлы и блоки РЭС. Эту нагрузку можно представить в виде сопротивления или проводимости Gn(t). Величина проводимости нагрузки меняется в соответствии с характером изменения величины обрабатываемого полезного сигнала S(t), т. е. G_n(t) = S(t). Следовательно ток в цепи электропитания содержит составляющие с частотами полезного сигнала, которые можно выделить и с которых можно снять информацию.

Типовой вторичный источник питания (блок питания) состоит из следующих последовательно соединяемых узлов:

• сетевого трансформатора с коэффициентом трансформации п;

• выпрямителя;

• фильтра блока питания;

• стабилизатора;

• устройства для защиты блока питания от короткого замыкания.

Трансформатор преобразует напряжение 220 В в напряжение питания узла (блока) радиоэлектронного средства. Для получения постоянного напряжения переменный ток выпрямляется и с целью уменьшения пульсаций фильтруется. Параметры фильтра определяются из условия обеспечения допустимого коэффициента пульсаций напряжения питания порядка 12% выходных каскадов РЭС, токи в которых составляют большую часть токов через эквивалентную нагрузку с проводимостью Gn.

Каждый из узлов блока питания оказывает определенное влияние на К(со). Наибольшие искажения вносят фильтр питания и стабилизатор, которые можно представить в виде фильтра низкой частоты с максимальной частотой пропускания около 30 Гц. Следовательно, типовой вторичный источник питания пропускает от РЭС в цепи электропитания сигналы в диапазоне 0-30 Гц. Если в радиоэлектронном средстве осуществляется обработка (усиление) речевых сигналов, то вторичный источник питания вырезает из его спектра участок шириной до 30 Гц и подавляет спектральные составляющие большей частоты. Учитывая, что спектр речевого сигнала лежит в диапазоне сотен Гц - единиц кГц, вторичный источник питания не пропускает спектральные составляющие речевого сигнала, но пропускает его огибающую. Огибающая речевого сигнала имеет полосу до 60 - 100 Гц, но его основная энергия сосредоточена в полосе до 30 Гц. Попадание в цепи электропитания огибающей речевого сигнала позволяет при ее перехвате понять смысл сообщения.

В соответствии с третьей причиной опасный сигнал может попасть в цепи электропитания через паразитные связи элементов схемы и элементов блока питания. Например, между первичной и вторичной обмотками сетевого (силового) трансформатора существуют индуктивная и емкостная паразитные связи, через которые опасные сигналы могут поступать от узлов и блоков РЭС в цепи электропитания без существенного ослабления его сердечником трансформатора.

Четвертая причина вызвана процессами в импульсных блоках питания РЭС, которые применяются вместо традиционных блоков питания с силовыми трансформаторами для частоты 50 Гц. Силовой трансформатор низкой частоты традиционного блока питания имеет большие габариты и вес, которые сдерживают миниатюризацию бытовой и профессиональной радиоаппаратуры. Также велики размеры и вес элементов фильтров (индуктивностей и конденсаторов) выпрямителя блока питания при преобразовании напряжений на частоте 50 Гц. С повышением частоты питающего напряжения уменьшаются габариты и вес блока питания. Поэтому для радиоаппаратуры, устанавливаемой, например, на борту самолетов, используются источники электропитания на более высокой частоте 400 Гц.