7.3. Заземление технических средств
Необходимо помнить, что экранирование ТСПИ и соединительных линий эффективно только при правильном их заземлении. Поэтому одним из важнейших условий по защите ТСПИ является правильное заземление этих устройств.
В настоящее время существуют различные типы заземлений. Наиболее часто используются одноточечные, многоточечные и комбинированные (гибридные) схемы [6].
На рис.7.6. наиболее простая последовательная одноточечная схема заземления, применяемая на низких частотах. Однако ей присущ недостаток, связанный с протеканием обратных токов различных цепей по общему участку заземляющей цепи. Вследствие этого возможно появление опасного сигналов посторонних цепях.
В одноточечной параллельной схеме (рис. 7.7) этого недостатка нет. Однако такая схема требует большого числа протяженных заземляющих проводников, из-за чего может возникнуть проблема с обеспечением малого сопротивления участков заземления. Применяется на низких частотах.
Многоточечная схема заземления (рис. 7.8) свободна от выше указанных недостатков, но требует принятия мер для исключения замкнутых контуров. Применяется на высоких частотах.
Комбинированные схемы представляют собой сочетание названных:
система заземления должна включать общий заземлитель, заземляющий кабель, шины и провода, соединяющие заземлитель с объектом;
сопротивление заземляющих проводников, а также земляных шин должны быть минимальными;
каждый заземленный элемент должен быть присоединен к заземлителю при помощи отдельного ответвления;
в системе заземления должны отсутствовать замкнутые контуры;
следует избегать использования общих проводников в системе экранируемых заземлений, защитных заземений и сигнальных цепей;
минимальное сопротивление контактов (лучше пайка);
контактные соединения должны исключать возможность образования оксидных пленок, вызывающих нелинейные явления;
контактные соединения должны исключать возможность образования гальванических пар, вызывающих коррозию;
з
апрещается
использовать в качестве заземлителей
нулевые фазы, металлические оболочки
подземных кабелей, металлические трубы
водо- и теплоснабжения.
Сопротивления заземления определяются качеством грунта. Орошение почвы вокруг заземления 5%-м соляным раствором снижает сопротивление в 5-10 раз.
7.4. 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 с целью предотвращения распространения нежелательных электромагнитных колебаний за пределами устройства – источника опасного сигнала.
Для фильтрации сигналов в цепях питания ТСПИ используются разделительные трансформаторы и помехоподавляющие фильтры [6, 24].
Разделительные трансформаторы – должны обеспечивать разводку первичной и вторичной цепей по сигналам наводки. Проникновение наводок во вторичную обмотку объясняется наличием нежелательных резистивных и емкостных цепей связи между обмотками.
Для уменьшения этих связей часто применяется внутренний экран, выполняемый в виде заземленной прокладки или фольги, укладываемой между первичной и вторичной обмотками. С помощью этого экрана наводка первичной обмотки замыкается на землю. Однако электромагнитное поле вокруг экрана также может служить причиной наводки.
Разделительные трансформаторы решают задачи:
разделение по цепям питания источников и рецепторов наводки, если они подключаются к одним и тем же цепям переменного тока;
устранение ассиметричных наводок;
ослабление симметричных наводок на вторичную обмотку.
Разделительный трансформатор со специальными средствами экранирования и развязки обеспечивают ослабление информационного сигнала наводки на 126 дБ.
Помехоподавляющие фильтры обеспечивают ослабление нелинейных сигналов в разных участках частотного диапазона. Основное значение фильтров – пропускать без значительного ослабления сигналы с частотами, лежащими в рабочей полосе, и подавлять сигналы за пределами полосы.
Количественная величина ослабления фильтра определяется ЛАЧХ
(7.14)
где U1 – напряжение опасного сигнала на входе фильтра, U2 – напряжение опасного сигнала на выходе фильтра.
Важнейшим условием защиты информации в технических средствах является создание специализированной базы технологических компонентов – помехоподавляющих изделий, необходимых для принятия схемотехнических мер по минимизации паразитных генераций и побочных излучений на этапе разработки любого электронного устройства.
Побочные излучения обусловлены тем, что в генераторных, усилительных и других функциональных каскадах электронных устройств могут возникать паразитные генерации и наводки. Если при разработке аппаратуры не принять мер подавления указанных процессов непосредственно в местах их возникновения, создаются условия для устойчивого генерирования, усиления и возникновения побочных излучений, уровень которых может превышать нормы допустимых радиопомех.
Излучения от устройств электронно-вычислительной техники модулированы полезным сигналом, существуют в виде полезных гармоник в широком диапазоне частот, распространяются как кондуктивно, так и в виде излучаемых электромагнитных помех и несут в себе сигнал с тем же информационным содержанием, что и обрабатываемые сигналы. Такие излучения могут быть приняты и выведены на экран монитора аппаратуры перехвата. Устройства средств вычислительной техники могут быть как источником, так и рецептором – устройством, восприимчивым к внешним электромагнитным помехам, и могут служить переизлучателем этих помех.
Побочные излучения и кондуктивные помехи создают каналы утечки информации, обрабатываемой в технических средствах.
Технические меры борьбы с электромагнитными помехами включают в себя меры подавления паразитных генераций – источников побочных излучений, экранирование аппаратуры от внешних электромагнитных полей и фильтрацию кондуктивных помех.
Фильтрация является основным и эффективным средством подавления (ослабления) кондуктивных помех в цепях электропитания, в сигнальных цепях интерфейса и на печатных платах, в проводах заземления. Помехоподавляющие фильтры позволяют снизить кондуктивные помехи, как от внешних, так и от внутренних источников помех.
Применение помехоподавляющих элементов позволяет оптимизировать схемотехнические и конструкторско-технологические решения с целью минимизации или полного устранения паразитных генераций и побочных излучений, снизить восприимчивость аппаратуры к внешним электромагнитным полям и импульсным сигналам, устранить возможные каналы утечки информации.