3.4.Радиоэлектронные каналы утечки информации

Врадиоэлектронном канале.передачи носителем ин­ формации является электрический ток и электромагнитное поле с частотами колебаний от звукового диапазона до десят­ ков ГГц.

Радиоэлектронный канал относится к наиболее ин­ формативным каналам утечки в силу следующих его осо­ бенностей:

-независимость функционирования канала от времени суток и года, существенно меньшая зависимость его парамет­ ров по сравнению с другими каналами от метеоусловий;

-высокая достоверность добывания информации, осо­ бенно при перехвате ее в функциональных каналах связи (за исключением случаев дезинформации);

-большой объем добываемой информации;

-оперативность получения информации вплоть до ре­ ального масштаба времени;

-скрытность перехвата сигналов и радиотеплового на­ блюдения.

Врадиоэлектронном канале производится перехват ра­ дио и электрических сигналов, радиолокационное и радиогепловое наблюдение. Следовательно, в рамках этого канала

утечки добывается семантическая информация, видовые и сигнальные демаскирующие признаки. Радиоэлектронные каналы утечки информации используют такие виды разведок, как: радиоразведка, радиотехническая разведка, радиотепловая и радиолокационная разведка.

Структура радиоэлектронного канала утечки информа­ ции в общем случае включает источник сигнала или передат­ чик, среду распространения электрического тока или элек­ тромагнитной волны и приемник сигнала (рис. 3.7).

Помехи

Рис. 3.7. Структурарадиоэлектронного каналаутечки информации

В радиоэлектронных каналах утечки информации ис­ точники сигналов могут быть четырех видов:

-передатчики функциональных каналов связи;

-источники опасных сигналов;

-объекты, отражающие электромагнитные волны в ра­ диодиапазоне;

-объекты, излучающие собственные (тепловые) ра­ диоволны в радиодиапазоне.

Средой распространения радиоэлектронного канала утечки информации являются атмосфера, безвоздушное про­ странство и направляющие - электрические провода различ­ ных типов и волноводы. Носитель в виде электрического тока распространяется по проводам, в виде электромагнитного по­ ля - в атмосфере, в безвоздушном пространстве или по на­ правляющим - волноводам. В приемнике производится вы­ деление (селекция) носителя с интересующей получателя ин­ формацией по частоте, усиление выделенного слабого сигна­ ла и съем с него информации - демодуляция.

При перехвате сигналов функциональных каналов связи передатчики этих каналов являются одновременно источни­ ками радиоэлектронных каналов утечки информации. В об­ щем случае направление распространения электромагнитной волны от передатчика к санкционированному получателю и от передатчика - к злоумышленнику разное. В функцио­

нальных каналах связи максимум излучения энергии элек­ тромагнитной волны ориентируют в направлении располо­ жения приемника санкционированного получателя. Поэтому мощность источника сигналов радиоэлектронного канала утечки информации, как правило, существенно меньше мощ­ ности излучения в функциональном канале связи. В зависи­ мости от способа перехвата информации различают два вида радиоэлектронного канала утечки информации.

В канале утечки первого вида производится перехват информации, передаваемой по функциональному каналу свя­ зи. С этой целью приемник сигнала канала утечки информа­ ции настраивается на параметры сигнала функционального радиоканала или подключается (контактно или дистанцион­ но) к проводам соответствующего функционального канала. Такой канал утечки имеет общий с функциональным каналом источник сигналов - передатчик. Так как места расположения приемников функционального канала и канала утечки ин­ формации в общем случае не совпадают, то среды распро­ странения сигналов в них от общего передатчика различные или совпадают, например, до места подключения приемника к проводам телефонной сети.

Радиоэлектронный канал утечки второго вида имеет собственный набор элементов: передатчик сигналов, среду распространения и приемник сигналов. Передатчик этого ка­ нала утечки информации образуется случайно (без участия источника или получателя информации) или специально ус­ танавливается в помещении злоумышленником. В качестве такого передатчика применяются источники опасных сигна­ лов и закладные устройства. Опасные сигналы, как отмеча­ лось раннее, возникают на базе акустоэлектрических преоб­ разователей, побочных низкочастотных и высокочастотных полей, паразитных связей и наводок в проводах и элементах радиосредств. Предпосылки для них создаются в результате

конструктивных недоработок при разработке радиоэлектрон­ ного средства, объективных физических процессов в их эле­ ментах, изменениях параметров в них из-за старения или на­ рушений правил эксплуатации, неучета полей вокруг средств или токонесущих проводов при их прокладке в здании и т.д.

Особенностями передатчиков этого канала являются ма­ лые амплитуда электрических сигналов (единицы и доли мВ) и мощность радиосигналов, не превышающая десятки мВт (для радиозакладок). В результате этого протяженность таких каналов невелика и составляет десятки и сотни метров. По­ этому для добывания информации с использованием такого канала утечки приемник необходимо приблизить к источнику на величину длины канала утечки или установить ретрансля­ тор. Среда распространения и приемники этого вида каналов не отличаются от среды и приемников каналов первого вида.

Электрические сигналы как носители информации мо­ гут быть аналоговыми или дискретными, их спектр может содержать частоты от десятков Гц до десятков ГГц.

Наиболее широко применяются сигналы, ширина кото­ рых соответствует ширине спектра стандартного телефонно­ го канала. Такие сигналы передают речевую информацию с помощью телефонных аппаратов и распространяются по направляющим линиям связи, связывающим абонентов как внутри организации, так и внутри населенного пункта, горо­ да, страны, земного шара в целом.

В общем случае направляющие линии связи создаются для передачи сигналов в заданном направлении с должным качеством и надежностью. Способы и средства передачи элек­ трических сигналов по проводам рассматриваются прикладной областью электросвязи, называемой проводной связью.

Различают воздушные и кабельные проводные линии связи. Воздушные линии связи относятся к симметричным

цепям, отличительной особенностью которых являются дере­ вянные или железобетонные опоры.

Более широко применяются кабельные линии связи. Кабельные линии получили доминирующее развитие при ор­ ганизации объектовой, городской и междугородной телефон­ ной связи. Они составляют 65 % телефонных линий России. Кабели бывают симметричными и коаксиальными.

Основными параметрами проводных линий связи явля­ ются ширина пропускаемого ими спектра частот и собствен­ ное затухание:

где Рп и Ршх - мощность сигнала на входе и выходе цепи соответственно.

Если сопротивление проводников на низких частотах (в диапазоне 0-100 Кгц) определяется удельным сопротивле­ нием материала и площадью поперечного сечения проводни­ ка, то на более высоких частотах начинает сказываться влия­

протекании по проводу тока, создает внутри проводника вих­ ревые токи. В результате этого плотность основного тока пе­ рераспределяется по сечению проводника - уменьшается в центре и возрастает на периферии. Глубина проникновения (в мм) тока на медную жилу Q =671 -JJ , где / - частота коле­

баний в Гц. На частоте/ = 60 кГц глубина проникновения со­ ставляет приближенно 0,3 мм, а на частоте 250 кГц всего около 0,03 мм. Следовательно, ток с этой частотой распро­ страняется по гипотической тонкой медной трубке с сущест­ венно меньшей площадью сечения и, соответственно, боль­ шим сопротивлением.

На величину затухания линии влияют также электри­ ческие характеристики диэлектрика, наносимого на метал­ лические провода. За счет их удается расширить полосу пропускания линии. При передаче по воздушным линиям со стальными проводами ширина пропускания составляет око­ ло 25 кГц, с медными проводами - до 150 кГц, по симмет­ ричным кабелям —до 600 кГц. Расширению спектра частот, передаваемых по симметричным цепям, препятствуют воз­ растающие наводки. Например, удовлетворительным для телефонных линий считается значение переходного затуха­ ния порядка 60-70 дБ.

В коаксиальном кабеле электрическое поле замыкается между внутренним и внешним проводниками, поэтому внеш­ нее электрическое поле отсутствует. Такой кабель не имеет также внешнего магнитного и электромагнитного полей, что и обуславливает его основные преимущества перед симмет­ ричными. Вследствие поверхностного эффекта ток при по­ вышении частоты оттесняется во внутреннем проводнике к его наружной поверхности, а во внешнем, наоборот, к внут­ ренней. Стандартная коаксиальная пара 1,2/4,4 (с диаметрами внутреннего и внешнего проводника 1,2 и 4,4 мм соответст­ венно) обеспечивает передачу 900-960 телефонных каналов на расстояние до 9 км или 3600 каналов на расстояние 1,5 км. При увеличении диаметров проводников до 2,6/9,5 число те­ лефонных каналов для длины участка 1,5 км возрастает до 10 800 каналов. Ширина частотного диапазона такого кабеля достигает 60 МГц.

В атмосфере и безвоздушном пространстве радиоэлек­ тронного канала утечки информации ее носителями являются поля: в ближней зоне источника —электрическое и магнит­ ное, в дальней зоне - электромагнитное.

Электромагнитное поле представляет собой форму дви­ жения материи в виде взаимосвязанных колебаний электри­

ческого и магнитного полей. Электромагнитное поле возни­ кает при протекании по проводам источника радиосигнала электрического тока переменной частоты и распространяется с конечной скоростью в окружающем пространстве. Векторы напряженности электрического и магнитного полей взаимно перпендикулярны и перпендикулярны направлению распро­ странения электромагнитной волны. Электромагнитная волна характеризуется частотой колебания, мощностью и поляри­ зацией. По частоте электромагнитные волны классифициру­ ются в соответствии с Регламентом радиосвязи, утвержден­ ным на Всемирной административной конференции в Женеве в 1979 г. (табл. 3.3):

Поляризация электромагнитной волны характеризует направление вектора напряженности электрического поля. Если вектор электрического поля лежит в вертикальной

плоскости, то поляризация вертикальная, если он находится в горизонтальной плоскости, то горизонтальная. Промежу­ точное положение определяется углом поляризации между плоскостями поляризации и распространения. Плоскостью поляризации называется плоскость, в которой находятся век­ тора электрического поля и вектора распространения элек­ тромагнитной волны.

Мощность излучения электромагнитного поля тем вы­ ше, чем ближе частота колебаний в распределенном контуре, образованном индуктивностью проводников и распределен­ ной емкостью между ними и землей, к частоте сигнала. Эф­ фективное преобразование энергии электрических сигналов в электромагнитную волну выполняется антеннами.

Характер поляризации электромагнитной волны зави­ сит от конструкции и расположения излучающих элементов антенны. Несоответствие поляризации электромагнитной волны пространственной ориентации элементов приемной антенны, в которых наводятся электрические заряды, приво­ дит к уменьшению величины этих зарядов.

Радиоволны в зависимости от условий распространения делятся на земные (поверхностные), прямые, тропосферные и ионосферные (пространственные).

Земными называются радиоволны, которые распро­ страняются в непосредственной близости от поверхности земли и частично огибают ее поверхность в результате ди­ фракции. Прямыми называются радиоволны, распростра­ няющиеся прямолинейно в атмосфере и космосе.

Радиоволны, которые распространяются в тропосфере - неоднородной приземной области атмосферы не выше 10-12 км от поверхности Земли, - называются тропосферными.

Ионосферными называют радиоволны, распростра­ няющиеся в результате преломления в ионосфере и отраже­ ний от земной поверхности. Ионосферу образуют ионизиро­

Так как коэффициент преломления уменьшается с уве­ личением частоты, то длинные волны преломляются сильнее, чем короткие, а для УКВ-диапазона преломление недоста­ точно для возвращения волн на землю, и они уходят в косми­ ческое пространство. Наивысшая частота, при которой элек­ тромагнитная волна еще может возвратиться на Землю, назы­ вается максимальной приемной частотой. Но значение этой частоты неоднозначно вследствие зависимости ее от угла па­ дения. Поэтому вводят понятие критической частоты, кото­ рая является максимально применимой частотой при угле па­ дения 0 градусов. Из определения следует, что эта частота представляет собой низшую из всех максимально примени­ мых частот.

За счет многократного преломления радиоволн в ионо­ сфере и отражения от земной поверхности электромагнитная волна может распространяться на большие расстояния, вплоть до огибания Земли. Но при таком распространении волны на земной поверхности возникают зоны молчания, в которые не попадают отраженные от ионосферы электромагнитные вол­ ны. В зонах приема происходит интерференция волн, про­ шедших разный путь от излучателя и имеющих, следователь­ но, различные фазы. Случайный характер изменения фаз при­ водит к случайному изменению амплитуды результирующей волны, которое называется замиранием, или федингом.

Степень поглощения радиоволн в атмосфере увеличива­ ется при повышении плотности ионизации, частоты колебания и увеличения пути, проходимого радиоволной в ионосфере. Зимой, когда концентрация электронов в связи с понижением солнечной радиации уменьшается, поглощение радиоволн снижается и дальность распространения увеличивается.

В зависимости от частоты колебания характеристики среды распространения можно классифицировать следую­ щим образом.

Сверхдлинные волны. Распространяются как ионосфер­ ные (пространственные) волны в результате последователь­ ных отражений между Землей и нижней границей области D в дневные часы и области Е - в ночные часы. Можно сказать, что сверхдлинные волны распространяются в своеобразном «сферическом волноводе», внутренняя стенка которого обра­ зуется полупроводящей поверхностью Земли, а внешняя - это нижняя граница ионосферы (рис. 3.8).

Как показывают ионосферные измерения, нижняя гра­ ница области Е в ночные часы (и нижняя граница области D в дневные часы) довольно резко очерчена. На расстоянии по­ рядка длины волны (в направлении высоты) электронная кон­ центрация указанных областей быстро возрастает. Это позво­ ляет предполагать, что сверхдлинные волны отражаются от нижней границы ионосферы, не проникая глубоко в их тол­ щину. Как область Е, так и область D по отношению к волнам рассматриваемого диапазона обладают полупроводящей сре­ дой. Из этого следует, что волны сверхдлинного диапазона затухают с расстоянием. Максимальная дальность радиосвязи ионосферной волны - до 20 000 км.

Длинные волны. Длинные волны в основном распро­ страняются поверхностной волной. За счет явления дифрак­ ции волны этого диапазона легко огибают земной шар, по­ вторяя его кривизну. Длинные волны значительно затухают в ионосфере (слое D), поэтому связь на этом диапазоне осу­ ществляется за счет поверхностной волны. Чем больше про­ водимость почвы и чем длиннее волна, тем меньше потери электромагнитной энергии. Испытывая очень сильное пре­ ломление в ионосфере, длинные волны могут, мгновенно от­ ражаясь от нижних слоев (от слоя D - в дневное время, от слоя Е - в ночное) и от Земли, распространяются на очень большие расстояния.

Днем из-за наличия слоя D поглощение электромагнит­ ной энергии становится более существенным. Ночью, наобо­ рот, происходит рассасывание слоя D и сила приема возрас­ тает. Таким образом, прохождение длинных волн ночью, как правило, лучше, чем днем. К числу недостатков длинных волн относится сравнительно большая интенсивность атмо­ сферных помех в этой части диапазона.

Средние волны. Средние волны могут распространяться поверхностным и пространственным лучом. Однако дальность связи поверхностным лучом у них меньше, так как их энергия поглощается почвой больше, чем энергия длинных волн.

Средние волны проникают глубоко в ионосферу и от­ ражаются от более высоких слоев. От слоя D и нижней части слоя Е они не отражаются, а пронизывают их, при этом час­ тично поглощаясь.

В диапазоне средних волн резко выражена зависимость дальности связи от времени суток. В дневные часы средние волны так сильно поглощаются при отражении от ионосфе­ ры, что пространственный луч практически отсутствует. В ночные часы слой D и нижняя часть слоя Е исчезают, по­ этому поглощение средних волн уменьшается и пространст­

венные волны начинают играть главную роль в результи­ рующем поле у земной поверхности.

Важной особенностью средних волн является то, что днем связь на них поддерживается поверхностным лучом, а с наступлением темноты - как поверхностным, так и про­ странственным лучами одновременно. В тех случаях, когда в точку приема приходят одновременно две волны, они могут усиливать или, наоборот, ослаблять друг друга (эффект ин­ терференции), вызывая периодические «замирания» сигнала.

Для борьбы с «замиранием» в приемниках применяется автоматическая регулировка усиления, позволяющая, так же как и на коротких волнах, в известных пределах уменьшать колебания напряжения на выходе приемника при заметных изменениях напряженности поля в пункте приема.

Короткие волны. Короткие волны могут распростра­ няться как поверхностной, так и пространственной волной. Поверхностные волны KB-диапазона сильно поглощаются по­ верхностью Земли. Это расстояние настолько велико, что связь ограничивается расстоянием 25-50 км и зависит от мощности и частоты передатчика, свойств почвы, рельефа местности, направленности антенны. Чем выше рабочая частота передат­ чика, тем интенсивнее поглощение электромагнитной энергии. Чем выше электропроводность Земли, тем большая часть из­ лучаемой энергии отражается от Земли и меньшая часть ее по­ глощается почвой. В связи с этим явлением поверхностные волны KB-диапазона распространяются над влажными почва­ ми и над водоемами с соленой водой на большее расстояние, чем над сухой почвой и пресноводными водоемами.

При установлении связи на большие расстояния наибо­ лее важную роль играют ионосферные слои Ft и F2, отра­ жающие волны этого диапазона. Отражение радиоволн от ионосферы, а следовательно, и дальность связи зависят от

угла падения радиоволн на ионосферные слои и частоты пе­ редатчика. При определенной, наиболее высокой и разной в разное время года и суток, частоте радиоволны не отража­ ются от ионосферы, а пронизывают ее и уходят в космиче­ ское пространство.

Учитывая изложенное, оптимальные рабочие частоты в диапазоне КВ для связи на дальние расстояния выбирают на основе краткосрочных и долгосрочных прогнозов, которые разрабатываются специальной службой на ионосферных станциях с учетом состояния ионосферы, солнечной активно­ сти, состояния земного магнетизма и других факторов.

Ультракороткие волны. Ультракороткие волны (УКВ) не могут отражаться от ионосферы и распространяются в ос­ новном поверхностной волной. Дальность связи на УКВ при сравнительно небольшой мощности передатчика определяет­ ся, как правило, расстоянием прямой видимости между пере­ дающей и приемной антеннами и может быть определена по формуле

где R - дальность связи;

hy,h2 - высоты приемной и передающей антенн, м.

Из этой формулы следует, что для увеличения дальности на УКВ необходимо выше поднимать антенны передатчика и приемника. Практически волны УKB-диапазона благодаря явлениям дифракции (огибание радиоволнами земной поверх­ ности и препятствий) и рефракции (искривление путей радио­ волн в различных условиях атмосферы) распространяются на расстояния, превышающие расстояния прямой видимости.

Радиосвязь на УКВ отличается низким уровнем атмо­ сферных и индустриальных помех, небольшими помехами от дальних радиопередатчиков, позволяет использовать час­

тотную модуляцию, а также излучать энергию радиоволн узким пучком.

Для передачи информации в УКВ-диапазоне на большие расстояния широко применяются ретрансляторы. С помощью наземных ретрансляторов создаются радиорелейные линии (РРЛ), представляющие собой цепочку приемно-передающих станций, каждая из которых устанавливается в пределах пря­ мой видимости соседних. Все станции РРЛ разделяются на оконечные, промежуточные и узловые. Оконечные радиоре­ лейные станции располагаются в начале и конце линии. На этих станциях вводится и выделяется информация, обеспе­ чивается распределение информации между потребителями. Промежуточные станции предназначены для ретрансляции сигналов. Узловые радиорелейные станции - это промежуточ­ ные станции, на которых происходит разветвление принимае­ мых сигналов по различным направлениям, выделение части передаваемой информации и введение новой информации.

Разновидностью радиорелейных линий связи являются тропосферные линии связи, использующие явление рассеяния

с резко изменившимися значениями диэлектрической прони­ цаемости. Неоднородности вызываются неравномерностью состояний различных точек тропосферы, непрерывным пере­ мешиванием и смещением воздушных масс в результате не­ равномерного разогрева Солнцем различных участков по­ верхности Земли и слоев тропосферы. Тропосферные линии связи имеют протяженность 140-500 км.

Ретрансляторы, устанавливаемые на искусственных спутниках Земли (ИСЗ), наиболее широко используются для обмена информацией между абонентами, удаленными друг от друга на тысячи километров. Они являются элементами (звеньями) спутниковых линий связи, которые содержат так­