2.2.2 Короткі теоретичні відомості щодо пемвн

Побічні електромагнітні випромінювання і наведення (ПЕМІН) можна розділити на [39, с. 129]:

- не передбачені в роботі технічних засобів акусто - електричні перетворення;

- паразитні зв’язки і наведення;

- побічні низькочастотні випромінювання;

- побічні високочастотні випромінювання.

Під низькочастотними випромінюваннями розуміють електромагнітні випромінювання з частотами чутного звукового діапазону. Джерелами таких випромінювань є пристрої та ланцюги, випадкові та не випадкові акусто - електричні перетворювачі із з’єднувальними лініями.

До високочастотних небезпечних випромінювань відносяться електромагнітні випромінювання від високочастотних ланцюгів, за якими циркулює секретна або конфіденційна інформація. Джерелом таких випромінювань можуть бути:

- підсилювачі та логічні елементи в режимі паразитної генерації;

- генератори підмагнічування та стирання магнітофонів;

- гетеродини радіо- та телевізійних приймачів;

- елементи ВЧ-нав’зування;

- пристрої та вузли комп’ютерної техніки.

Сигнали можна представляти функціями часу або у вигляді частотних спектрів. При дослідженні ПЕМВН сигнали зазвичай представляються у вигляді частотних спектрів.

Якщо сигнал визначається гармонічною функцією Acos(ωt +ψ), то на шкалі частот вона визначається заданою амплітудою А та початковою фазою ψ (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 – Звичне спектральне представлення гармоніки: гармонічна частота на шкалі частот та на шкалі фази

За комплексної форми запису косинусоїди

. (2.1)

вводиться чисто математичне поняття негативної кутової частоти, а шкала частот доповнюється негативною на піввіссю. Амплітудний і фазовий спектр в цьому випадку зображаються парами ординат (рис. 3.4), відповідних позитивні і негативним значенням кутової частоти.

Рисунок 3.4 –Спектральне представлення гармоніки для комплексної форми запису косинусоїди

Несинусоїдальні сигнали можуть бути розкладені в ряд Фур’є, тобто представлені у вигляді дискретного ряду гармонік.

Для тригонометричної форми запису ряду Фур’є для функції

(2.2)

амплітуди A_n і початкові фази ψ_n визначаються формулами

; , (2.3)

де n – номер гармоніки.

В (2.3) коефіцієнти розкладення

; , (2.4)

де Т – період основної частоти, ω₁ = 2πT – основна частота. Для комплексної форми запису ряду Фур’є

(2.5)

комплексні амплітуди визначаються за формулою

. (2.6)

у якій A_n, ψ_n, a_n, b_n обчислюються за раніше наведеними формулами.

Сукупність амплітуд відповідних гармонік (модулів комплексних коефіцієнтів ряду Фур’є, відкладених проти відповідних позитивних і негативних частот) представляє симетричний щодо осі ординат лінійчатий амплітудний спектр.

Лінійчатий фазовий спектр утворюють аргументи (фази) комплексних коефіцієнтів ряду Фур’є.

Розглянемо періодичну послідовність прямокутних імпульсів одиничного рівня з періодом повторення, що значно перевищує тривалість імпульсу (рис. 2.5, а), що характерне для засобів цифрової обробки інформації.

Характеристикою послідовності імпульсів є шпаруватість N = T/ t₁ .

Імпульсу на осі ординат (рис. 2.5, а) відповідає часова функція

(2.7)

Згідно (2.6) вираз для комплексних амплітуд визначається як

. (3.8)

На підставі (3.8) можна побудувати спектр.

Якщо в останньому виразі позначити , то очевидно, що огинаюча спектру, показана на рис. 3.5.б, описується простим виразом .

Число спектральних ліній між початком відліку за шкалою частот (або номерів гармонік) та першим нулем огинаючої дорівнює числу спектральних ліній між сусідніми нулями і складає N – 1. Положення нулів огинаючої спектру на осі частот не залежить від періоду Т, а визначається лише тривалістю імпульсу. При цьому коефіцієнти ряду заданого періодичного сигналу обернено пропорційні періоду (або шпаруватості імпульсів). Із зростанням Т огинаюча знижується, прагнучи при Т > ∞ співпасти з віссю абсцис.

Рисунок 3.5 – Послідовність прямокутних імпульсів (а) і її спектр (б)

Перепишемо часову функцію у наступному вигляді

. (3.9)

Тут – частотний інтервал між складовими ряду Фур’є. Оскільки , то

. (3.10)

У міру зростання періоду Т інтервал скорочується, а лінійчатий спектр все більш згущується при зменшенні модулів A_n комплексних амплітуд. При дискретні частоти , тобто спектр з дискретного перетворюється в суцільній, а .

Інтеграл під знаком суми при утворює функцію, яку називають спектральною густиною та позначають .

У реальних умовах існує лише суцільний спектр імпульсів. Амплітуди гармонічних складових для послідовності імпульсів значно більші, ніж амплітуда огинаючої спектральної густини для одиночного імпульсу. Проте нормами визначено розрахунок захищеності по одному імпульсу незалежно від попередніх і подальших. Тому в розрахункових формулах введена операція ділення на корінь квадратний з частоти проходження імпульсів, а невірне визначення цієї частоти приводить до помилкового результату.

У випадках, коли технічні засоби застосовуються для обробки інформації обмеженого доступу, найбільшу актуальність мають питання, пов’язані з інформативними ПЕМВ і наведеннями інформативних сигналів на струмопровідні ланцюги. Під ними розуміють ПЕМВ і наведення, які містять відомості про оброблювану інформацію і можуть бути перехоплені зацікавленими особами. Характер ПЕМВ визначається призначенням, схемними рішеннями, елементною базою, потужністю пристрою, а також матеріалами, з яких виготовлений корпус, і його конструкцією.

Згідно діючим нормативно-методичним документам, при проведенні спеціальних досліджень вимагається вимірювати інформативні ПЕМВ. Такі випромінювання складають лише малу частку від всього спектру випромінювань технічного засобу. Всі інші випромінювання не повинні фіксуватися при вимірюваннях. Для того, щоб виділити інформаційні ПЕМВ, на досліджуваному технічному засобі передбачають спеціальні тестові режими його роботи. Вимоги до тестів дивись у наступному розділі.

Відповідно до методики проведення спеціальних досліджень технічних засобів по вимірюванню їх власного електромагнітного випромінювання проводяться наступні операції:

1. Контрольований пристрій включається в тестовий режим.

2. На певній відстані (зазвичай 0,5 м) від пристрою встановлюються по черзі антени для прийому електричної і магнітної складових поля, випромінюваного аналізованим пристроєм (рис. 3.6).

3. Електричний сигнал з виходу антени подається на вхід приймально-реєструючого вимірювального пристрою, за допомогою якого за наслідками вимірювань за певної методики проводиться розрахунок небезпечних зон.

Для дослідження ПЕМВН відеопідсистеми ПЕОМ широко використовується стандартний тест «Зебра», який забезпечує виведення на екран певного числа білих і чорних горизонтальних смуг, що містять однакове число рядків розгортки монітора.

Рисунок 3.6 – Схема вимірювання ПЕМВ

Найбільшу небезпеку витоку інформації через ПЕМІН представляють вузли та пристрої ПЕВМ, оброблювальні інформацію в послідовному коді. Інформативні випромінювання в паралельному коді на сьогоднішній день розшифровці не піддаються, оскільки через електромагнітні випромінювання неможливо визначити приналежність випромінюючого імпульсу до якогось розряду коду.

Дослідженню на ПЕМІН підлягають наступні пристрої:

- відеопідсистема;

- накопичувачі на жорстких і гнучких дисках;

- пристрої CD, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-RW;

- клавіатура;

- послідовні порти;

- принтери.

В результаті спецдосліджень визначають небезпечні зони і формують звітний протокол. Ці дослідження можуть бути доповнені дослідженнями по методу реальних зон.