Утечка информации по цепям электропитания и заземления и способы ее предотвращения

Одной из задач защиты информации является предотвращение ее утечки по цепям электропитания и заземления.

Существует, по крайней мере, 4 причины появления опасных сигналов в цепях электропитания.

Первой причиной является наведение в них ЭДС полями НЧ и ВЧ побочных излучений отдельными техническими средствами связи.

Учитывая, что в современных зданиях кабели питания и линии высокочастотной передачи прокладываются в специальных каналах, их близкое расположение делает проблему устранения наводок весьма актуальной.

Вторая причина обусловлена модуляцией тока электропитания токами радиоэлектронного средства.

Модель цепи электропитания представлена на рис. 7.5.

Запитка блоков РЭС производится от одного или нескольких вторичных источников питания, для которых цепи подвода питания от первичного источника являются общими. Каждый вторичный источник питания можно описать комплексной передаточной функцией К_i(jω) .

Узлы и блоки РЭС, являющиеся нагрузкой вторичного источника питания, можно представить комплексной проводимостью G (t), величина которой изменяется в соответствии с законом обрабатываемого сигнала .

Ток в цепи электропитания, протекающий через нагрузку, можно представить в виде

где u_ЭП(t)= U_ЭП sinΩt, U_ЭП = 220 В, Ω = 2πf, f = 50 Гц.

Если , то , где - среднее значение проводимости.

Допустим, на частотах обрабатываемого сигнала =1. Тогда

Таким образом, ток в цепи электропитания содержит составляющие с частотами полезного сигнала, которые можно выделить, и с которых можно снять информацию.

Комплексный коэффициент передачи вторичного источника питания зависит от структуры последнего. Как правило, в структуру источника питания входят емкостной фильтр и стабилизатор напряжения, реже – активный фильтр.

Последовательное включение этих элементов эквивалентно применению ФНЧ с частотой среза около 30 Гц. Поэтому вторичный источник питания пропускает от РЭС составляющие спектра сигнала от 0 до 30 Гц и подавляет составляющие спектра сигнала большей частоты.

С другой стороны, огибающая спектра речевого сигнала имеет полосу 60 .. 100 Гц, а основная энергия огибающей сосредоточена в полосе частот до 30 Гц. Попадание в цепи электропитания огибающей речевого сигнала позволяет при ее перехвате понять смысл сообщения.

Способами борьбы с модуляцией тока электропитания токами радиоэлектронного средства являются:

применение высококачественных стабилизаторов в блоке вторичного электропитания;

использование автономных источников питания (аккумуляторов, дизель - генераторов) или двигатель – генераторов.

В соответствии с третьей причиной опасный сигнал может попасть в цепи электропитания через паразитные индуктивные и емкостные связи, например, силового трансформатора питания, практически без ослабления.

Для устранения третьей причины используются следующие меры:

с помощью компоновки деталей блока питания добиваются минимизации длины токопроводящих параллельных элементов и увеличивают расстояние между ними;

экранируют излучающие поля детали;

применяют трансформаторы с минимальными значениями паразитных связей (основная технология промышленного изготовления):

- первичную и вторичную обмотку располагают на разных частях магнитопровода трансформатора;

- если обмотки располагаются на одной катушке, то между обмотками обязательно устанавливается заземленный экран из медной фольги толщиной не менее 0,2 мм;

- первичную обмотку располагают в заземленном экране, либо обмотки трансформатора размещаются в индивидуальных заземленных экранах, между которыми также устанавливается заземленный экран.

Расположение обмоток на разных частях магнитопровода трансформатора снижает КПД трансформатора из-за дополнительного рассеяния магнитного потока в воздухе.

Экран преобразует паразитную емкость между проводами обмоток в паразитные емкости между проводами и заземленным экраном. Для того чтобы в экране не возникали большие вихревые токи, между концами экрана оставляют воздушный зазор, который для вихревых токов представляет очень высокое сопротивление.

Четвертая причина связана с применением импульсных блоков питания. В таких блоках выпрямленное напряжение 220 В с помощью электронного ключа (релаксационного генератора) преобразуется в импульсы, частота которых может составлять сотни килогерц. Спектральные составляющие этих импульсов могут являться переносчиками опасных сигналов.

Иногда в целях активного подавления опасных сигналов цепи питания специально зашумляют, для чего в провода силовых кабелей подают речеподобный шумовой сигнал.

Цепи заземления в общем случае создаются для выполнения следующих функций:

исключения возможности поражения персонала электрическим током;

установления общего «нуля» для определения уровня напряжения;

экранирования электрических полей;

обеспечения цепей для протекания обратных токов.

При заземлении используются два понятия: «земля» и «корпус».

Потенциал земли («земля») принимается за нулевой. При заземлении технических средств их корпуса гальванически (посредством специальных проводов) соединяются с землей. Чем меньше сопротивление заземления, тем лучше заземление выполняет свои функции. Обычно сопротивление цепей заземления не превышает 40 Ом.

Под «массой» понимается схемная конструкция (шина, провод, корпус, нейтраль и др.) по отношению к которой измеряются потенциалы сигналов. «Масса» и «земля» могут иметь гальваническую связь.

Цепи заземления выходят за пределы помещений и зданий и по этой причине могут служить причиной утечки информации. Опасные сигналы в цепях заземления возникают за счет наводок ЭДС полями побочных ЭМИ, а также за счет протекания тока по контуру заземления. Опасный сигнал может быть снят с цепи заземления индуктивным способом или с сопротивления, включенного в цепь заземления.

Для предотвращения утечки информации по цепям заземления применяются меры, направленные: на уменьшение сопротивления заземления; на уменьшение площади магнитных рамок, образуемых цепями заземления; на уменьшение гальванической связи между РЭС. При выборе схемы заземления следует помнить, что лучшие результаты дает многоточечное заземление. Последовательное заземление, напротив, дает наибольший коэффициент гальванической паразитной связи.

Вместе с тем следует отметить, что цепи заземления являются общими для многих РЭС. Поскольку перечень РЭА, подвергаемой заземлению, достаточно велик, а полезные сигналы, как правило, имеют перекрывающиеся спектры, то выделение опасных сигналов представляет достаточно сложную задачу.

Кроме технических мер защиты широко используются организационные меры, связанные с размещением элементов системы электропитания внутри контролируемой зоны.

Контрольные вопросы

1. Поясните виды паразитных связей и причины их возникновения.

2. Какая паразитная емкость называется собственной? Можно ли ее уменьшить?

3. Перечислите основные меры уменьшения внутрикаскадной паразитной емкости.

4. Поясните понятие «паразитная гальваническая связь».

5. Перечислите основные источники опасных излучений.

6. Поясните условия эффективного экранирования электрического поля.

7. Поясните условия эффективного экранирования магнитного поля на высоких частотах.

8. Поясните требования к электромагнитным экранам.

9. Каким образом производится экранирование несимметричного кабеля?

10. Каким образом производится симметрирование симметричных кабелей?

11. Поясните пути утечки информации по цепям электропитания.

12. Поясните принцип подавления излучений сигналов, передаваемых по витой паре.

13. Каким образом выполняется активное подавление опасных сигналов в силовых цепях электропитания?

14. Перечислите достоинства и недостатки коаксиального кабеля.

15. Поясните пути утечки информации по цепям заземления.

16. Поясните пути уменьшения излучений экранированнымипроводами.

17. Каким должно быть заземление РЭА, чтобы минимизировать вероятность утечки информации?

18. Поясните формирование опасных сигналов при ВЧ – навязывании.