Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пособие 700116.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.05.2022
Размер:
654.85 Кб
Скачать

ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра систем информационной безопасности

Технический контроль безопасности информационно-телекоммуникационных систем

методические указания

к практическим занятиям

по дисциплине «Технический контроль безопасности

информационно-телекоммуникационных систем»

для студентов направления 210302 «Радиотехника»

специальности 090105 «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем» очной формы обучения

Часть 2

Воронеж 2011

Составители: канд. техн. наук И.В. Владимиров, канд. техн. наук Е.А. Москалева

УДК 621.382.82

Технический контроль безопасности информационно-телекоммуникационных систем: методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Технический контроль безопасности информационно-телекоммуникационных систем» для студентов направления 210302 «Радиотехника» специальности 090105 «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем» очной формы обучения. Ч. 2 / ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. И.В. Владимиров, Е.А. Москалева. Воронеж, 2011. 44 с.

Методические указания к практическим занятиям содержат материал, направленный на закрепление полученных во время лекционных занятий знаний и приобретение практических навыков при рассмотрении вопросов технического контроля безопасности информационно-телекоммуникационных систем.

Предназначены для студентов 5 курса обучения.

Табл. 8. Ил. 17. Библиогр.: 12 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. Г.А.Остапенко

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.Г. Остапенко

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2011

Практическое занятие № 5

Информативный признак объекта защиты:

демаскирующий сигнал

1 Цель занятия

Определение основных демаскирующих признаков сигналов

2 Теоретические сведения

Понятие «сигнал» достаточно емкое и в общем случае обозначает изменяющуюся физическую величину, однозначно отображающую сообщение. По существу сигнал представляет распространяющийся в пространстве носитель информации, содержащейся в значениях его физических параметров. К сигналам относят:

  • собственные (обусловленные тепловым движением электронов, радиоактивные) излучения объектов,

  • отраженные от объектов поля и волны,

  • электромагнитные поля и электрический ток от созданных человеком источников сигналов.

Классификацию сигналов можно провести по следующим признакам:

по форме

по физической природе

по виду информации

по регулярности появления

  • аналоговые

  • дискретные

  • акустические;

  • электрические;

  • магнитные;

  • электромагнитные;

  • корпускулярные;

  • материально-вещественные

  • речевые;

  • телеграфные;

  • телекодовые;

  • факсимильные;

  • телевизионные;

  • условные;

  • регулярные;

  • случайные.

К аналоговым сигналам относятся сигналы, уровень (амплитуда) которых может принимать произвольные значения в определенном для сигнала интервале.

Амплитуда простого и достаточно распространенного в природе гармонического сигнала изменяется по синусоидальному закону:

s(t) = sint + φ),

где A – амплитуда, ω = 2πf – круговая частота колебания, φ – фаза колебания. Частота f измеряется в Гц и называется линейной.

Большинство аналоговых сигналов имеют более сложную форму. Периодические (повторяющиеся через время Тп – период) сигналы произвольной формы могут быть представлены в соответствии с формулой Фурье в виде суммы гармонических колебаний:

, (5.1)

где a0, an, bn – коэффициенты ряда; nω1 – частота n-й гармоники сигнала; ω1 – основная (1-й гармоники) частота,

, , (5.2)

Ряд Фурье (5.1) можно записать в эквивалентной форме:

, (5.3)

где An и φт – амплитуда и начальная фаза n-й гармоники сигнала;

, tg φn = bn/an, an = An cos φn, bn = An sin φn (5.4)

Формулы (5.1), (5.3) представляют тригонометрическую форму преобразования Фурье.

Ряд Фурье представляет собой математическую модель периодического сигнала, так же как любой цвет может быть разложен на составляющие красного, зеленого и синего цветов. Совокупность гармонических (спектральных) составляющих сигнала образует его спектр.

Амплитуда каждой спектральной составляющей характеризует энергию соответствующей гармоники основной частоты сигнала. Чем выше скорость изменения амплитуды сигнала, тем больше в его спектре высокочастотных гармоник. Разность между максимальной и минимальной частотами спектра сигнала, между которыми сосредоточена основная часть, например 95% энергии, называется шириной спектра ΔF. Пример графического изображения спектра периодического сигнала представлен нас рис. 5.1.

Ч

Рис. 5.1. Пример спектра периодического аналогового сигнала

астоты составляющих спектра непериодического аналогового сигнала непрерывно меняются. При наблюдении такого спектра на экране анализатора спектра положение и уровень различных спектральных составляющих непрерывно изменяются и спектр выглядит как сплошной.

Весьма удобной и широко применяемой является комплексная форма записи ряда Фурье:

, (5.5)

получаемая из тригонометрической формы с использованием формул Эйлера:

ejx = cos x + j sin x, e–jx = cos xj sin x,

cos x = (ejx + e–jx)/2, sin x = (ejx e–jx)/2. (5.6)

Как следует из выражения (5.5), спектр в комплексной форме, называемый линейчатым, симметричен относительно нуля.

Для непериодических сигналов спектральные характеристики получают, используя метод периодического продолжения импульса.

Формула

. (5.7)

носит название спектральной плотности сигнала s(t). Формула (5.7) осуществляет преобразование Фурье данного сигнала.

Принципиально важно, что спектральная плотность – комплексная функция частоты, одновременно несущая информацию как об амплитуде, так и о фазе элементарных синусоид.

Сигнал по его спектральной плотности получают по формуле

. (5.8)

называемой обратным преобразованием Фурье.

Метод спектральных разложений чрезвычайно обогащает теорию сигналов. Например, часто математическая модель сигнала, представленная функцией s(t) (во временной области) сложна и недостаточно наглядна. В то же время описание этого сигнала в частотной области посредством функции S(ω) может оказаться простым. Однако гораздо важнее другое: спектральное представление сигналов открывает прямой путь к анализу прохождения сигналов через широкий класс радиотехнических цепей, устройств и систем.

В соответствии с изменением амплитуды аналогового сигнала меняется его энергия или мощность:

. (5.9)

В зависимости от времени измерения энергии сигнала различают среднюю и мгновенную мощность. Десятичный логарифм отношения максимальной мгновенной мощности сигнала к минимальной называется динамическим диапазоном сигнала. Динамический диапазон речи диктора радио и телевидения составляет 25-30 дБ, вокального ансамбля – 45-65 дБ, а симфонического оркестра достигает 70-95 дБ.

Аналоговый сигнал описывается набором параметров, являю­щихся его признаками. К ним относятся:

  • частота или диапазон частот;

  • амплитуда или мощность сигнала;

  • фаза сигнала;

  • длительность сигнала;

  • вид модуляции;

  • ширина спектра сигнала;

  • динамический диапазон сигнала.

У

Рис. 5.2. Осциллограмма бинарного сигнала

дискретных сигналов амплитуда имеет конечный, заранее определенный набор значений. Наиболее широко применяется двоичный (бинарный) дискретный сигнал: в ЭВМ, в телеграфии, при передаче данных. Информационные сигналы, циркулирующие в ЭВМ IBM PC, имеют два уровня амплитуды: низкий (L-уровень – 0 В) и высокий (Н-уровень – 5 В). Осциллограмма бинарного сигнала показана на рис. 5.2.

Дискретный сигнал характеризуется следующими параметрами: амплитудой А и мощностью Р, длительностью импульса τи, периодом Тп или частотой F = 1/Тп повторения импульсов (для периодических дискретных сигналов), шириной спектра сигнала ΔFc, скважностью импульсов α = Тпи.

Спектр дискретного периодического сигнала содержит бесконечное количество убывающих по амплитуде гармоник. Вид спектра для бинарного периодического сигнала иллюстрируется рис. 5.3.

Он характеризуется следующими свойствами:

  • форма огибающей спектра описывается функцией |sin f/f|;

  • амплитуда гармоник Ck имеет нулевое значение в точках kи, k = 1, 2, …;

  • в области частот спектра (0…1/τи) располагаются α–1 гармоник;

  • постоянная составляющая сигнала равна А/α.

Ш

Рис. 5.3. Пример спектра бинарного периодического сигнала

ирина спектра бинарного периодического сигнала приблизительно оценивается по формуле:

ΔFи ≈ 1/τи.

Ширина спектра телеграфного сигнала в виде двоичной последовательности, ограниченного третьей гармоникой, оценивается величиной ΔFт ≈ 1,5 v, где v – скорость передачи в бодах (двоичных символах в секунду). Например, ширина спектра телеграфного сигнала, передаваемого со скоростью 50 Бод, приблизительно равна 75 Гц.

При прохождении дискретных сигналов по реальным электрическим цепям радиотехнических средств в силу их частотно-избирательных свойств и ограниченной полосы пропускания спектр сигналов изменяется, в результате чего искажается их форма и уменьшается крутизна импульсов. Прямоугольный импульс приобретает колоколообразную форму. В результате этого размывается граница между формами аналогового и дискретного сигналов. Искажения формы и уменьшение амплитуды импульсных сигналов в проводах кабелей ограничивают дальность их передачи, например, для обеспечения обмена данными в локальных сетях.

Сигналы по виду передаваемой информации делятся на речевые, телеграфные, телекодовые, факсимильные, телевизионные, радиоактивных излучений и условные. Телеграфные и те­лекодовые сигналы используются для передачи буквенно-цифровой информации с низкой и высокой скоростью соответственно. Факсимильные и телевизионные сигналы обеспечивают передачу неподвижных и подвижных изображений. Сигналы радиоактив­ных излучений являются демаскирующими признаками радиоак­тивных веществ. Условные сигналы несут информацию, содержа­ние которой предварительно определено между ее источником и получателем.

Вид информации, содержащейся в сигнале, изменяет его демаскирующие признаки: форму, ширину спектра, частотный и динамический диапазон. Например, стандартный речевой сигнал, передаваемый по телефонной линии, имеет ширину спектра 300…3400 Гц, звуковой – 16…20000 Гц, телевизионный – 6…8 МГц и т. д. Произведение В = ΔFcТс называется базой сигнала. Если В ≈ 1, то сигнал узкополосный, при В > 1 – сигнал широкополосный.

По аналогии с демаскирующим объектом и с такой же целью целесообразно ввести понятие демаскирующий сигнал, факт обнаружения которого может служить информативным признаком объекта защиты. Например, побочные излучения на определенной частоте конкретной радиостанции могут служить в качестве ее прямого, а иногда именного признака.