Лаба 2_2013

1. Цель работы

Цель работы: количественный и качественный анализ границ информационной безопасности вычислительной техники (ВТ) при динамических изменениях напряжения питания (ДИН).

2. Оборудование и программы

Оборудование: исследуемая ВТ - персональный компьютер типа IBM PC на основе центрального процессора Intel Pentium (AMD), ОЗУ не менее 1

Гб. HDD объемом не менее 80 Гб, DVD-ROM, FDD; испытательный генератор динамических изменений напряжения питающей сети ИГД 8.1м;

источник бесперебойного питания (ИПБ) серии Ippon Back Office 400;

стабилизатор напряжения (СН) серии Power TCA-1200; сетевой фильтр (СФ)

серии APC; осциллограф цифровой Tektronix TDS2022B; USB носитель с памятью не менее 512 Мб.

Программы: операционная система Windows 98/XP/Win7, текстовой редактор Microsoft Word, программа схемотехнического моделирования электронных схем ПА-9.

3. Теоретические сведения

ВТ стали неотъемлемым элементом любого процесса управления объектами, обработки, передачи, хранения информации. Они также незаменимы в системах связи различного типа. Именно повсеместное внедрение ВТ высветило проблему провалов и прерываний напряжения и заодно почти все проблемы качества электроэнергии [1]. При нарушении параметров электропитания одна некорректная сессия записи данных может разрушить всю файловую систему. Даже если сбои и не приводят к катастрофическим последствиям сразу, то спустя некоторое время

чувствительная электронная начинка ВТ начинает некорректно функционировать или происходит потеря, искажение информации из-

за постоянных циклов включения/выключения (проблема защиты информации при электромагнитных воздействиях) [2].

Так же ВТ входят в состав средств охранной сигнализации для физической защиты объектов и информации. Развитие технических средств охраны происходит исключительно быстрыми темпами. Это в основном обусловлено бурным развитием микрооптоэлектроники и ВТ. За последнее десятилетие на базе комплекса проведенных теоретических и экспериментальных исследований создан целый ряд извещателей, приборов приемно-контрольных и систем передачи извещений с расширенными тактико-техническими характеристиками, улучшенными методами обнаружения и способами обработки информации. Несмотря на это,

проблема ложных срабатываний сигнализации остается в настоящее время одной из основных причин, снижающих эффективность охраны.

Уменьшение числа ложных срабатываний и, следовательно, повышение эффективности функционирования подразделений охраны представляет собой сложную комплексную проблему, включающую в себя вопросы повышения помехоустойчивости, информационной безопасности и надежности технических средств охранной сигнализации, как на этапе разработки и серийного производства, так и на этапе эксплуатации.

Динамическое изменение напряжения электропитания ВТ — помеха,

представляющая собой ступенчатое кратковременное отклонение напряжения электропитания за регламентированный нижний или верхний предел, длительностью от полупериода частоты переменного тока до нескольких секунд с последующим возвращением к исходному значению [3, 4]. Непреднамеренные динамические изменения напряжения случайны по своей природе и могут иметь различную амплитуду и длительность. При этом к понятию «информационная безопасность» относится возможность преднамеренного динамического изменения напряжения в сети

электропитания ВТ, с целью уничтожения обрабатываемой или хранимой информации, например, путем применения программных закладок во встроенном программном обеспечении управления мощными источниками бесперебойного питания [2]. С точки зрения физики данные два явления не имеет существенных отличий.

ВРоссии получили известность данные исследований, проведенных

вСША фирмами Bell Labs и IBM. Согласно данным Bell Labs и IBM (США),

каждый персональный компьютер подвергается воздействию 120 нештатных ситуаций с электропитанием в месяц [5]. Проводившиеся в Российской Федерации в 2004 году аналитической компанией CNewsAnalytics

исследования показали, что среди 500 российских компаний, участвующих в опросе, около 70% испытывают проблемы, вызванные низким качеством электроэнергии. При этом главные причины проблем, которые указали респонденты, представлены на рис. 1.

Рис. 1. Гистограмма распределения отклонений показателей электроэнергии

Последствия у потребителя ВТ будут зависеть от уровня напряжения в момент колебания, продолжительности отклонения и чувствительности оборудования. Поэтому любая ВТ, в той или иной степени, должно обладать устойчивостью к динамическим изменениям напряжения сети электропитания. Устойчивость ВТ, в рассматриваемом аспекте физическая

защита информации – это его способность сохранять заданное качество функционирования при воздействии на него внешних помех с регламентируемыми значениями параметров [3]. Устойчивость ВТ к физической защите информации оценивают интенсивностью помех, при которых нарушение функций устройства ещё не превышает допустимых пределов. Чем сильнее помеха, при которой устройство остаётся работоспособным, тем выше его помехоустойчивость. Рекомендуется следующая классификация критериев качества функционирования ВТ: А -

нормальное функционирование в соответствии с требованиями,

установленными изготовителем, заказчиком испытаний или пользователем;

В - временное прекращение выполнения функции или ухудшение качества функционирования, которые исчезают после прекращения помехи и не требуют вмешательства оператора для восстановления работоспособности; С - временное прекращение выполнения функции или ухудшение качества функционирования, восстановление которых требует вмешательства оператора; D - прекращение выполнения функции или ухудшение качества функционирования ВТ, которые не могут быть восстановлены из-за повреждения компонентов или программного обеспечения, или потери информации [3].

На сегодняшний день, методом проб и ошибок были созданы так называемые кривые CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association), ныне известные как кривые ITIC (Information Technology Industry Council), а ее варианты включены в стандарты IEEE 446 ANSI (рис. 2) [6]. Эта линия и является границей между допустимыми и недопустимыми провалами напряжения по величине и длительности с точки зрения помехоустойчивости ВТ.

При этом исследования, которые проводились некоторыми авторами

[6], дают основание заключить, что провалы напряжения, как правило, имеют большие интервалы длительности и выходят за пределы упомянутых кривых.

На рис. 2 также показана вероятная длительность и величина провала

2. Исследуемое ВТ (персональный компьютер) рекомендуется подключать к розетке «ВЫХОД» при выключенном питании генератора ИГД

8.1м (рис. 4).

Рис. 4. Генератор динамических изменений напряжения питающей сети ИГД 8.1м

3. После включения генератора на дисплее появляется текст и курсор в виде стрелки в верхней строке.

4. Во всех режимах исследований, перед началом испытательного цикла, необходимо установить номинальное значение выходного напряжения

220±2В при помощи регулятора «НОМИНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ»,

ориентируясь на показания в нижней строке дисплея.

5. Перемещение курсора по строкам осуществляется при помощи кнопок «↓» и «↑». Выбор в меню осуществляется при помощи кнопок «+»

или «-». Запуск производится кнопкой «ПУСК / СТОП».

6. После выбора режима испытаний по ГОСТ Р 51317.4.11-2007 из главного меню, на дисплее появляется меню, в котором доступны три верхние строки.

Из первой осуществляется возврат в предыдущее меню, а во второй выбирается степень жесткости испытаний. В третьей строке индицируется количество прерываний, соответствующее выбранной степени жесткости, в

четвертой – измеренное значение выходного напряжения и тока,

потребляемого испытуемой ВТ. Соответствие между степенью жесткости испытаний, длительностью, периодом и количеством прерываний приведено в табл. 2.

Таблица 2

Соответствие между степенью жесткости испытаний, длительностью,

периодом и количеством прерываний

Работа в режиме «Установка» даёт возможность в широких пределах изменять параметры исследований. После выбора режима испытаний

«Установка» из главного меню, на дисплее появляется меню:

10. Режим прерываний. На дисплее появляется меню:

После установки курсора в соответствующую позицию при помощи кнопок «+» и «-» можно установить длительность прерываний в пределах от

10 до 99000мс с шагом 10мс, период прерываний в пределах от 20 до

99980мс с шагом 20мс, фазовый сдвиг начала и конца прерывания относительно напряжения сети в пределах от 0 до 315° с шагом 45° и

количество прерываний от 1 до 100 (по умолчанию - 3). При удерживании кнопок в нажатом состоянии происходит автоматическое изменение параметра, причем при продолжительном удерживании скорость изменения многократно возрастает. Из нижней строки осуществляется возврат в предыдущее меню.

11. Режим провалов отличается тем, что вначале появляется меню как на рис. 7, дающее возможность выбрать уровень испытательного напряжения. После этого работа не отличается от режима прерываний в режиме «Установка».

12. Запуск испытательного цикла осуществляется нажатием кнопки

«ПУСК / СТОП». В момент действия ДИН светодиод светится красным светом. Также идёт отсчёт поданных ДИН на убывание. После того, как будет подано заданное количество ДИН, испытательный цикл прекратится.

Его можно прервать также повторным нажатием кнопки «ПУСК / СТОП» во время паузы между ДИН.

13. В начале и конце каждого ДИН на выходе «СИНХРОНИЗАЦИЯ» вырабатывается синхроимпульс положительной полярности с амплитудой