3.4.3 Особливості спеціальних досліджень пемвн

Існують дві основні методики оцінки захищеності технічних засобів від витоку каналами ПЕМВН. Це методика власне спеціальних досліджень, результатом застосування якої є визначення значень R2, r1 і r1 ', і методика оцінки захищеності, результатом якої є виміряний і розраховане співвідношення сигнал / шум на границі контрольованої зони. Часто задається питання, яка з цих двох методик повинна застосовуватися. Виходячи з того, що в першій зі згаданих методик, весь розрахунок проводиться з припущення, що електромагнітне поле поширюється у вільному просторі над напівпровідною поверхнею, ця методика і застосовна в умовах, близьких до таких. Друга методика враховує реальне загасання від досліджуваного технічного засобу до границі контрольованої зони. Однак в її рамках не визначаються значення r1 і r1 'і сама вона є помітно спрощеній. У зв'язку з цим для об'єктових досліджень найбільш об'єктивною слід визнати методику спецдосліджень (визначення R2, ​​r1 і r1 '), доповнену методом реальних зон. Яку методику застосовувати в кожному конкретному випадку - вибір за фахівцем.

Як вже зазначалося раніше, спеціаліст (оператор), який проводить спецдослідження, приступаючи до вимірів, повинен вже більш ніж наполовину знати, що саме йому повинні показати прилади. Можливо, таке твердження звучить парадоксально, але це саме так. Інакше робота або затягнеться на невизначений термін, або буде виконана на недостатньому рівні. Все, що стосується параметрів небезпечного сигналу, повинно бути відомо абсолютно точно.

Настільки ж твердо оператор повинен знати набір дій, які він зобов'язаний почати, якщо небезпечний сигнал не виявляється в типових умовах вимірювання. Від найпростіших (типу присунути антену ближче) до найвитонченіших (зняти на час стінку системного блоку, замінити кабель на неекранований або кабель з заздалегідь внесеної асиметрією). Тільки переконавшись, що небезпечний сигнал існує і його складові «стоять на своїх місцях», можна робити висновок про те, що значення небезпечних сигналів нижче рівня шумів і саме тому не виявляються при нормованих умовах вимірювання.

Крім того, точність визначення і встановлення частоти різних засобів вимірювання різна. Припустимо, що тактова частота деякого сигналу виміряна безпосередньо в ланцюзі пристрою цифровим частотоміром і виявилася дорівнює 38, 4694 МГц. Налаштувавши приймач або спектроаналізатор на цю частоту, часто можна виявити, що ця ж частота, але виміряна іншим приладом, дорівнює 38, 4705 МГц. При вузькій смузі пропускання приймального пристрою можна і «промахнутися».

Розміщення антен щодо досліджуваного об'єкта - один з найбільш критичних параметрів. Мало того, що треба знайти навколо пристрою («по сфері») місце, де сигнал має найбільшу величину, а й перевірити при цьому орієнтацію диполя або рамки в просторі для отримання саме максимальних значень сигналу. А в різних частинах діапазону ця орієнтація може бути і різна. Те ж саме стосується розміщення токового трансформатора на кабелі живлення.

Єдино правильне рішення в цьому випадку - це перевірити варіанти розміщення антенно-фідерних пристроїв (АФП) на всіх частотах існування небезпечних сигналів і виконувати вимірювання на кожній частоті «по максимуму», як і наказує методика. Це не викликає труднощів при роботі вручну. А при роботі автоматизованих комплексів доводиться розбивати весь діапазон дослідження на окремі піддіапазони, вимірювання в яких виконуються при різних положеннях АФП.

Вкрай корисно, з погляду економії часу, знати, яку компоненту - електричну або магнітну, слід очікувати. Для цього необхідно однозначно уявляти собі, які компоненти технічного засобу є випромінювачем (випадкової антеною). Від котушки зі струмом (друкуюча головка матричного принтера) не доводиться чекати хоч скільки-небудь помітної електричної компоненти. А від відеопідсистеми - магнітної. У всякому разі, у нормованому для магнітної компоненти діапазоні частот. Винятки бувають, але дуже рідко. А ось струменевий принтер вимагає вимірювання по кожній з компонент електромагнітного поля.

До речі, зауважимо, що для встановленого діапазону частот (до 30 МГц) по магнітній компоненті поля відстані до 1,5 ... 2 м є багато меншими довжини хвилі (10 м). Тому поле в цій зоні носить квазістатичного характер і не пов'язане з електричним через хвильовий опір простору. Отже, електрична і магнітна компоненти існують незалежно один від одного.

Важливим є питання електроживлення і заземлення засобів вимірювання при спеціальних дослідженнях. У лінії електроживлення досліджуваних ОТЗ, як правило, наявна небезпечний сигнал, і часом майже непомітний. Якщо активна антена або сам вимірювальний прилад живиться від цієї ж мережі, то цей небезпечний сигнал може потрапити на вхід. Причому з невідомою фазою. Помилка легко може скласти до десятків дБ. Навіть якщо ці лінії (електроживлення) різні, але лежать в одному кабельному каналі, то для частот в десятки-сотні мегагерц ефект може помітно проявитися. Є різні способи перевірки, чи має місце похибка за рахунок такого ефекту, і проводити цю перевірку слід неухильно. Те ж саме можна сказати і про заземлення. Все перевіряється дослідним шляхом у процесі роботи до початку, власне, вимірів. Часто доводиться застосовувати автономне електроживлення й інші способи (заземлення на різні системи, відмова від заземлення вимірювального комплексу, правильне розміщення складових вимірювального комплексу і т.д.).

Виходячи з тих теоретичних основ, які були викладені на початку розділу, можна припустити, що небезпечні сигнали можуть з'являтися тільки на тактових частотах і їх бічних. Це цілком справедливо і правильно. Однак, не дуже часто, але чітко виражені небезпечні сигнали «з'являються» на абсолютно «незаконних» частотах. Це можна пояснити «роботою» паразитних генераторів (збудженням якихось електронних компонентів), частота збудження яких модулювати небезпечним сигналом. Є досить надійний прийом, що дозволяє припущення перетворити майже у впевненість. Якщо ця частота присутня і при зупиненому тесті (вже без «забарвлення») і, особливо, якщо вона не дуже стабільна, «повзає» по частоті, то це майже напевно, «паразитна» генерація. Але основне те, що паразитних збуджень бути не повинно. А це означає, що оператор зобов'язаний уважно і не кваплячись «переглянути» весь встановлений діапазон.

І, до речі, зовсім не зайве питання - а що вимірювати? Якщо виходити із самих «початкових» регламентуючих документів - то всі сигнали, що мають ознаки інформативності.

Витікає питання - а що таке «ознака інформативності»? Питання далеко не просте і сьогодні. Спробуємо сформулювати відповідь.

Це сигнали, амплітуда яких зазнає зміни при зміні оброблюваної інформації. Підкреслимо, інформації, а не службових команд, заголовків пакетів і т.д.

Уявімо собі, що в якійсь ланцюга пересилається, у послідовному коді, нескінченна послідовність байтів FF (тобто в двійковому коді 11111111). Є цілком реальна тактова частота і тривалість імпульсу. Метод кодування - послідовний імпульсний код, одиниця кодується наявністю імпульсу, нуль - відсутністю. Пауза між сусідніми імпульсами дорівнює тривалості імпульсу.

Змінимо пересилається байт, наприклад, на 10101010. Абсолютно зрозуміло, що змінилася тактова частота проходження імпульсів, вона впала в два рази. Можливо, навіть і швидше за все, зміниться і амплітуда частотних складових. Але для спостерігача (приймача), «бачить» одну конкретну частоту (для непарних гармонік) її амплітуда впаде до нуля, сигнал просто зникне. Чи можна такий випадок розглядати як зміна амплітуди? Ні, механізм тут зовсім інший. Саме тому так важливо точно знати, що «робить» тест-програма. І правильно її «сконструювати».

Як правило, найбільш яскравими є такі тести, які забезпечують «старт-стопи» режим роботи. У цьому випадку місця для ефектів, подібних вищеописаному, не залишається.

Як приклад наведено результат роботи тест-програми в режимі дослідження відеопідсистеми. При цьому відеосигнал на екрані монітора досліджуваної ПЕОМ являє собою «картинку», наведену на Рис.3.23.

Рис.3.23 Обвідна сигналу ПЕМВН відеопідсистеми ПЕОМ при завантаженому тесті

У кожному рядку растра чергуються чорні і білі мінімальні елементи зображення - «пікселі». Кожному прямокутному «імпульсу» на Рис.4.23 відповідає одна «сіра» смуга на Рис.3.24, 3.25. Групі з 5 смуг - один кадр розгортки. Рівні шумів в проміжках між «імпульсами» - це час пауз в роботі тесту (проміжки між «сірими» смугами). Більш тривалий проміжок в кінці кожного кадру полегшує розпізнавання небезпечного сигналу як оператору, так і блоку розпізнавання системи.

Рис.3.24 Виглад тесту відео підсистеми в режимі «піксель через піксель» на екрані монітора досліджуваного ПЕОМ

Рис.3.25 Виглад тесту відео підсистеми в режимі «5 пікселів через 15 пікселів» на екрані монітора досліджуваного ПЕОМ

Детальний опис послідовності вимірювань та розрахунку наведено в «Методике контроля ...» від 1983 р.

Загальний алгоритм виконання спеціальних досліджень при застосуванні засобів активного захисту.

Спочатку проводяться звичайні спеціальні дослідження захищається ПЕОМ, потім виконуються вимірювання електромагнітного сигналу від системи активного захисту (природно, як і для небезпечного сигналу - роздільно, по електричної та магнітної компонентам поля). Необхідно в кожній смузі зробити виміри шумового сигналу в такій кількості точок, щоб різниця амплітуд шуму в сусідніх точках не відрізнялася більш ніж на 3 дБ. Крім того, настійно рекомендуємо фіксувати точки екстремумів. Потім всі вимірювання обробляються відповідно до «Доповненням ...» до «Методиці контролю ...» від 1983 р. Взагалі, вручну вимірювати систему активного захисту з необхідною точністю вельми довгий заняття, зазвичай не менше 3 ... 4 год безперервної роботи оператора. Автоматизовані комплекси виконують цей вимір максимум за 7 ... 10 хв, не більше. І не допускають при цьому ніяких помилок. Причому разом з обробкою результатів за встановленими методиками і розрахунком співвідношень сигнал / шум.

Як правило, антена (антени) системи активного захисту розміщуються поблизу захищається ПЕОМ, якщо ж їх, по тим чи іншим причинам, необхідно розмістити подалі, то бажано, щоб в напрямку мінімального відстані до кордону контрольованої зони антени системи активного захисту розміщувалися ближче до кордону, ніж ПЕОМ. Якщо ж таких напрямків не одне, то вирішувати доведеться на місці за результатами досліджень. Втім, при великому запасі за рівнем сигналу системи активного захисту це особливої ​​ролі не грає.

Далі, розраховуються співвідношення сигнал/шум в кожній пелюстці і порівнюються з нормованими значеннями. Практично так само виконується оцінка ефективності системи активного захисту в лініях, наприклад, в електроживленні. Слід тільки мати на увазі, що струмовий трансформатор обов'язково встановлюється на кабелі електроживлення там, де небезпечний сигнал має найбільшу величину. Зазвичай в цій же точці вимірюється і сигнал системи активного захисту. Методичні вказівки вимагають встановлювати струмовий трансформатор при вимірюванні сигналу системи активного захисту в точках мінімумів. Однак враховуючи характер сигналу системи активного захисту, ефекти стоячої хвилі в кабелях електроживлення для цих сигналів виражені слабо.

Точно так само можна розраховувати і захищеність у відсутності системи активного захисту. Тільки замість шумового сигналу системи активного захисту в розрахунок необхідно підставляти значення нормованих шумів (з відповідних графіків в нормативних документах). Правда, такий розрахунок, як правило, дає негативні результати. Якщо зафіксовані небезпечні сигнали, що хоч трохи виявляються над шумами, то вони, практично завжди, перевищують установлені співвідношення сигнал/шум (по відношенню до нормованим шумам).

Ще одна особливість проведення спеціальних досліджень стосується такого стандартного пристрою, як відеопідсистема. Практично завжди (як вказувалося в прикладі вище) при вимірюваннях ПЕМВН відеопідсистеми використовують тест «піксель через піксель». У цьому випадку перша гармоніка має найвищу частоту. Самих гармонік в результаті небагато, обсяг роботи зменшується. Однак згадаємо спектр такого сигналу, спектр одиночного імпульсу. У першому пелюстку знаходиться 90% його енергії. А при такому тесті виходить, що ми намагаємося оцінити випромінювання в цій смузі частот по одній-єдиній гармоніці. Абсолютно некоректно. Довжина хвилі в цьому діапазоні змінюється в десятки разів (як мінімум, спектр реального відеосигналу, наприклад, від набраного на екрані тексту, має нижню межу частот близько 1 МГц). Відповідно дуже сильно змінюються і властивості випадкових випромінювачів.

У зв'язку з цим, в тих випадках, коли розраховане для стандартного тесту значення R2 близьке до наявної мінімальної відстані до границі контрольованої зони, а також для об'єктів ЕОТ досить високої категорії, необхідно проводити вимірювання і розрахунки в першому пелюстку в тест-режимі з набагато більш низькою тактовою частотою. При цьому в першому пелюстку будуть знаходитися декілька частотних складових ПЕМВН відеосигналу. Це дозволить зробити оцінку захищеності набагато об'єктивніше. В принципі, досить знизити тактову частоту в 5 ... 7 разів (тобто задати, наприклад, режим «один піксель через сім»).