- •Методы и средства защиты информации
- •Российская разведка
- •Радиоразведка во время Второй мировой войны
- •Разведка конца ХХ века
- •Советские спецслужбы
- •КГБ СССР
- •ГРУ ГШ ВС СССР
- •Спецслужбы США
- •РУМО (DIA)
- •НУВКР (NRO)
- •НАГК (NIMA)
- •Спецслужбы Израиля
- •Моссад
- •Аман
- •Спецслужбы Великобритании
- •MI5 (Security Service)
- •ЦПС (GCHQ)
- •Спецслужбы ФРГ
- •Спецслужбы Франции
- •ДГСЕ (DGSE)
- •Роль средств технической разведки в XXI веке
- •Сигнал и его описание
- •Сигналы с помехами
- •Излучатели электромагнитных колебаний
- •Низкочастотные излучатели
- •Высокочастотные излучатели
- •Оптические излучатели
- •Образование радиоканалов утечки информации
- •Оценка электромагнитных полей
- •Аналитическое представление электромагнитной обстановки
- •Обнаружение сигналов в условиях воздействия непреднамеренных помех
- •Оценка параметров сигналов в условиях воздействия непреднамеренных помех
- •Физическая природа, среда распространения и способ перехвата
- •Заходовые методы
- •Перехват акустической информации с помощью радиопередающих средств
- •Перехват акустической информации с помощью ИК передатчиков
- •Закладки, использующие в качестве канала передачи акустической информации сеть 220 В и телефонные линии
- •Диктофоны
- •Проводные микрофоны
- •“Телефонное ухо”
- •Беззаходовые методы
- •Аппаратура, использующая микрофонный эффект телефонных аппаратов
- •Аппаратура ВЧ навязывания
- •Стетоскопы
- •Лазерные стетоскопы
- •Направленные акустические микрофоны (НАМ)
- •Физические преобразователи
- •Характеристики физических преобразователей
- •Виды акустоэлектрических преобразователей
- •Индуктивные преобразователи
- •Микрофонный эффект электромеханического звонка телефонного аппарата
- •Микрофонный эффект громкоговорителей
- •Микрофонный эффект вторичных электрочасов
- •Паразитные связи и наводки
- •Паразитные емкостные связи
- •Паразитные индуктивные связи
- •Паразитные электромагнитные связи
- •Паразитные электромеханические связи
- •Паразитные обратные связи через источники питания
- •Утечка информации по цепям заземления
- •Радиационные и химические методы получения информации
- •Классификация каналов и линий связи
- •Взаимные влияния в линиях связи
- •Виды и природа каналов утечки информации при эксплуатации ЭВМ
- •Анализ возможности утечки информации через ПЭМИ
- •Способы обеспечения ЗИ от утечки через ПЭМИ
- •Механизм возникновения ПЭМИ средств цифровой электронной техники
- •Техническая реализация устройств маскировки
- •Устройство обнаружения радиомикрофонов
- •Обнаружение записывающих устройств (диктофонов)
- •Физические принципы
- •Спектральный анализ
- •Распознавание событий
- •Многоканальная фильтрация
- •Оценка уровня ПЭМИ
- •Метод оценочных расчетов
- •Метод принудительной активизации
- •Метод эквивалентного приемника
- •Методы измерения уровня ПЭМИ
- •Ближняя зона
- •Дальняя зона
- •Промежуточная зона
- •Средства проникновения
- •Устройства прослушивания помещений
- •Радиозакладки
- •Устройства для прослушивания телефонных линий
- •Методы и средства подключения
- •Методы и средства удаленного получения информации
- •Дистанционный направленный микрофон
- •Системы скрытого видеонаблюдения
- •Акустический контроль помещений через средства телефонной связи
- •Перехват электромагнитных излучений
- •Классификация
- •Локальный доступ
- •Удаленный доступ
- •Сбор информации
- •Сканирование
- •Идентификация доступных ресурсов
- •Получение доступа
- •Расширение полномочий
- •Исследование системы и внедрение
- •Сокрытие следов
- •Создание тайных каналов
- •Блокирование
- •Помехи
- •Намеренное силовое воздействие по сетям питания
- •Технические средства для НСВ по сети питания
- •Вирусные методы разрушения информации
- •Разрушающие программные средства
- •Негативное воздействие закладки на программу
- •Сохранение фрагментов информации
- •Перехват вывода на экран
- •Перехват ввода с клавиатуры
- •Перехват и обработка файловых операций
- •Разрушение программы защиты и схем контроля
- •Показатели оценки информации как ресурса
- •Классификация методов и средств ЗИ
- •Семантические схемы
- •Некоторые подходы к решению проблемы ЗИ
- •Общая схема проведения работ по ЗИ
- •Классификация технических средств защиты
- •Технические средства защиты территории и объектов
- •Акустические средства защиты
- •Особенности защиты от радиозакладок
- •Защита от встроенных и узконаправленных микрофонов
- •Защита линий связи
- •Методы и средства защиты телефонных линий
- •Пассивная защита
- •Приборы для постановки активной заградительной помехи
- •Методы контроля проводных линий
- •Защита факсимильных и телефонных аппаратов, концентраторов
- •Экранирование помещений
- •Защита от намеренного силового воздействия
- •Защита от НСВ по цепям питания
- •Защита от НСВ по коммуникационным каналам
- •Основные принципы построения систем защиты информации в АС
- •Программные средства защиты информации
- •Программы внешней защиты
- •Программы внутренней защиты
- •Простое опознавание пользователя
- •Усложненная процедура опознавания
- •Методы особого надежного опознавания
- •Методы опознавания АС и ее элементов пользователем
- •Проблемы регулирования использования ресурсов
- •Программы защиты программ
- •Защита от копирования
- •Программы ядра системы безопасности
- •Программы контроля
- •Основные понятия
- •Немного истории
- •Классификация криптографических методов
- •Требования к криптографическим методам защиты информации
- •Математика разделения секрета
- •Разделение секрета для произвольных структур доступа
- •Определение 18.1
- •Линейное разделение секрета
- •Идеальное разделение секрета и матроиды
- •Определение 18.3
- •Секретность и имитостойкость
- •Проблема секретности
- •Проблема имитостойкости
- •Безусловная и теоретическая стойкость
- •Анализ основных криптографических методов ЗИ
- •Шифрование методом подстановки (замены)
- •Шифрование методом перестановки
- •Шифрование простой перестановкой
- •Усложненный метод перестановки по таблицам
- •Усложненный метод перестановок по маршрутам
- •Шифрование с помощью аналитических преобразований
- •Шифрование методом гаммирования
- •Комбинированные методы шифрования
- •Кодирование
- •Шифрование с открытым ключом
- •Цифровая подпись
- •Криптографическая система RSA
- •Необходимые сведения из элементарной теории чисел
- •Алгоритм RSA
- •Цифровая (электронная) подпись на основе криптосистемы RSA
- •Стандарт шифрования данных DES
- •Принцип работы блочного шифра
- •Процедура формирования подключей
- •Механизм действия S-блоков
- •Другие режимы использования алгоритма шифрования DES
- •Стандарт криптографического преобразования данных ГОСТ 28147-89
- •Аналоговые скремблеры
- •Аналоговое скремблирование
- •Цифровое скремблирование
- •Критерии оценки систем закрытия речи
- •Классификация стеганографических методов
- •Классификация стегосистем
- •Безключевые стегосистемы
- •Определение 20.1
- •Стегосистемы с секретным ключом
- •Определение 20.2
- •Стегосистемы с открытым ключом
- •Определение 20.3
- •Смешанные стегосистемы
- •Классификация методов сокрытия информации
- •Текстовые стеганографы
- •Методы искажения формата текстового документа
- •Синтаксические методы
- •Семантические методы
- •Методы генерации стеганограмм
- •Определение 20.4
- •Сокрытие данных в изображении и видео
- •Методы замены
- •Методы сокрытия в частотной области изображения
- •Широкополосные методы
- •Статистические методы
- •Методы искажения
- •Структурные методы
- •Сокрытие информации в звуковой среде
- •Стеганографические методы защиты данных в звуковой среде
- •Музыкальные стегосистемы
Излучатели электромагнитных колебаний 113
был зарегистрирован приемником, его максимальный уровень в кабеле не превышает 100 мкВ, а минимальный на поверхности кабеля — не более 1 мкВ.
Тепловой шум на входе приемника ограничивает прием сигнала. Это подтверждается расчетными значениями уровня шума в широкополосном кабеле (табл. 4.1).
Таблица 4.1. Уровни шума в широкополосном кабеле
Скорость передачи |
Требуемая полоса |
Среднеквадратическое значение |
данных, Мбит/с |
пропускания, МГц |
шума в полосе приемника, мкВ |
5 |
6 |
2,68 |
0,1 |
0,3 |
0,6 |
0,01 |
0,03 |
0,2 |
Из табл. 4.1 видно, что среднеквадратическое значение теплового шума на поверхности кабеля выше 1 мкВ для кабеля с высокой скоростью передачи данных (отношение сигнал/шум больше 1). При таких значениях вполне возможен перехват данных по излучению кабеля. С увеличением расстояния между кабелем и приемником эта возможность уменьшается, т.к. затухание излучения равно
А = 20 log(4πd/λ),
где d — расстояние до кабеля, λ — длина волны излучения кабеля.
Таким образом, при исправном кабеле перехватить информацию по излучению очень трудно. Однако на практике кабели не всегда экранированы. Это приводит к тому, что неисправные или покрытые коррозией соединители могут быть причиной значительных излучений. Сигнал в 1 мкВ может быть обнаружен на расстоянии 3 м от кабеля, а в 1 мВ — на расстоянии 300 м.
Оптические излучатели
В волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) существуют волны трех
типов: направляемые, вытекающие и излучаемые (рис. 4.6).
Направляемые волны — это основной тип волны, распространяющейся по ВОЛС.
Излучаемые волны возникают при вводе света в волновод. Здесь определенная часть энергии уже в начале ли-
нии излучается в окружающее пространство и не распространяется вдоль световода. Это связано с дополнительными потерями энергии и приводит к возможности приема излучаемых в пространство сигналов.
Вытекающие волны частично распространяются вдоль волновода, а частично переходят в оболочку и распространяются в ней или выходят наружу. Причины воз-
114 Глава 4. Каналы несанкционированного получения информации
никновения излучения (утечки световой информации) в разъемных соединениях ВОЛС представлены на рис. 4.7.
Все эти причины приводят к излучению световых сигналов в окружающее пространство, что приводит к затуханию, или потере, полезного сигнала в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС).
Исходя из особенностей оптического волокна (ОВ), модель затухания сигнала в ВОЛС должна включать в себя две части:
•затухание оптического сигнала (ОС), обусловленное физическими особенностями ОВ;
•затухание ОС, обусловленное преднамеренными действиями на ОВ потенциального нарушителя.
а) радиальная несогласованность стыкуемых волокон;
б) угловая несогласованность осей световодов;
в) наличие зазора между торцами световода;
г) наличие взаимной непараллельности торцов волокон;
д) разница в диаметрах сердечников стыкуемых волокон.
Рис. 4.7. Причины возникновения излучения в ВОЛС
Затухание ОС за счет физических особенностей ОВ обусловлено существованием потерь при передаче информации.
При распространении оптического импульса вдоль однородного волокна мощность P и энергия W импульса уменьшаются из-за потерь энергии, вызванных рассеянием и поглощением по экспоненциальному закону (закон Бугера, рис. 4.8) и определяется, как
P(L) = P(0) e–αL, W(L) = W(0) e–αL
Излучатели электромагнитных колебаний 115
Рис. 4.8. Закон Бугера. Зависимость мощностей световых импульсов от расстояния вдоль волокна на длинах волн 1550 нм, 1300 нм и 985 нм
Здесь P(L) — мощность излучения на расстоянии L; P(0) — мощность излучения в начальной точке; α — коэффициент затухания, определяемый выражением:
1P(0)
α= L ln P(L)
В единицах дБ/км коэффициент ослабления α может быть выражен, как
10 P(0)
α(дБ/км) = L log P(L) = 4.343α (км–1)
Зависимость коэффициента затухания от длины волны проиллюстрирована на рис. 4.9.
Рис. 4.9. Зависимость коэффициента затухания от длины волны
116 Глава 4. Каналы несанкционированного получения информации
Затухание света в ОВ включает в себя потери на поглощение, потери на рассеяние и кабельные потери. В свою очередь, потери на поглощение (αпогл) и на рассеяние (αрас)
вместе определяются, как собственные потери (αсобств), а кабельные потери (αкаб) и потери, связанные с несанкционированным доступом (НСД), в силу их физической приро-
ды, можно назвать дополнительными потерями (αдоп).
Затухание сигнала в ОВ зависит от длины волны и составляет 0,5 дБ/км для 1300 нм и 0,3 дБ/км для 1550 нм стандартного одномодового волокна (сплошная линия). Это волокно имеет пик затухания в области 1400 нм, который является результатом поглощения энергии молекулами воды. Пунктирной линией на рис. 4.9 показано затухание для волокна AllWave®, свободного от воды.
Таким образом, полное затухание в ОВ с учетом НСД можно представить в следующем виде:
α = αсобств + αдоп = αпогл + αрас + αкаб + αНСД
Потери на поглощение αпогл состоят из потерь в кварцевом стекле, которые определяются, как ультрафиолетовое и инфракрасное поглощение, а также из потерь, связан-
ных с поглощением оптической энергии на примесях (αпримеси). Потери в кварцевом стекле вызываются собственным поглощением атомами оптического материала — квар-
ца (αс.о.м.) и поглощением атомными дефектами в стеклянном составе (αдефект)).
αпогл = αс.о.м. + αдефект + αпримеси
Основной реакцией стекловолокна на атомное излучение является увеличение затухания оптической энергии вследствие создания атомных дефектов, или центров ослабления, которые поглощают оптическую энергию.
Поглощение на примесях (загрязнениях) возникает преимущественно от ионов металла и от OH (водяных) ионов. Примеси металла обуславливают потери от 1 до 10 дБ/км.
Ранее ОВ имели высокий уровень содержания OH-ионов, который приводил к большим пикам поглощения на длинах волн 1400, 950 и 725 нм. Путем уменьшения остаточного содержания OH-ионов в волокне (для одномодовых волокон — около 1 части на миллиард), в настоящее время ОВ имеют номинальные затухания 0,5 дБ/км в 1300 нм и 0,3 дБ/км в 1550 нм, как показано сплошной линией на рис. 4.9. Следует обратить внимание на центр примеси в районе 1480 нм, который является примесью OH-ионов в волокне. На этой длине волны всегда присутствует пик поглощения в кварцевом волокне.
Так называемые центры примеси, в зависимости от типа примеси, поглощают световую энергию на определенных, присущих данной примеси, длинах волн и рассеивают ее в виде тепловой энергии.
Собственное поглощение атомами оптического материала включает в себя:
•поглощение электронов в ультрафиолетовой области;
•поглощение электронов на границе инфракрасной области.
Ультрафиолетовая граница поглотительных полос электронов, в соответствии с законом Урбача, определяется как:
Излучатели электромагнитных колебаний 117
αуф = С eE/Eo,
где С и E0 — эмпирические постоянные, а E — энергия фотона.
Характерное распределение ультрафиолетового поглощения представлено на рис. 4.10.
Значение затухания в ультрафиолетовой области мало, по сравнению с затуханием в инфракрасной области, для малых значений энергии фотона. Собственные потери на поглощение возрастают при увеличении длины волны излучения и становятся значительными в ультрафиолетовой и инфракрасной областях. Так при длине волны излучения больше 1,6 мкм обычное кварцевое стекло теряет свойство прозрачности из-за роста потерь, которые связаны с инфракрасным поглощением (рис. 4.11).
Рис. 4.10. Распределение ультрафиолетового и инфракрасного поглощения
118 Глава 4. Каналы несанкционированного получения информации
Рис. 4.11. Сравнение инфракрасного поглощения, вызванного различными примесями
На рис. 4.12 представлена зависимость потерь от длины волны излучения для ОВ из кварцевого стекла с предельно малыми потерями и многокомпонентных ОВ, изготовленных из различных оптических материалов.
Рассеивание представляет собой процесс удаления части энергии из распространяющейсяволныспоследующейэмиссиейнекоторойчастиэтойэнергии.
Излучатели электромагнитных колебаний 119
Рис. 4.12. Зависимость потерь от длины волны для различных материалов
Источники возникновения рассеяния в ОВ:
•маленькие газовые пузырьки;
•неоднородный состав оптического материала;
•изгиб ОВ.
Потери на рассеяние становятся определяющим фактором затухания в волокне уже в 1970 г., когда была достигнута чистота ОВ порядка 99,9999%.
Дальнейшему уменьшению затухания препятствовали потери на рассеяние. В общем виде потери на рассеяние определяются следующим выражением.
αрас = αРел + αМи + αΣизгиб + α + αВКР + αВРБМ
Здесь под αРел подразумеваются потери, обусловленные Релеевским рассеиванием. Причиной Релеевского рассеяния является то, что атомы в стекле (SiO2) имеют случайное пространственное распределение, и локальные изменения в составе приводят к локальному изменению индекса преломления, что и вызывает рассеяние оптической энергии. Поэтому волны малой длины должны больше рассеиваться и, следовательно, иметь более высокие потери, чем волны с большей длиной. αМи — потери, обусловленные Мирассеянием. Данный тип линейного рассеяния возникает на ионах примеси, размер которых сравним с длиной волны. В высококачественных ОВ такие потери отсутствуют.
αΣизгиб — суммарные потери, обусловленные микро- (αмикро) и макро- (αмакро) изгибами ОВ, определяются выражением:
αΣизгиб = αмикро + αмакро
120 Глава 4. Каналы несанкционированного получения информации
Микроизгибы возникают в процессе изготовления ОВ и при формировании пластикового конверта в процессе изготовления оптического кабеля. Макроизгибы возникают в процессе прокладки оптического кабеля и являются функцией от радиуса изгиба ОВ. Тогда потери на макроизгибах можно представить выражением:
αмакро = 2 αп.п. + αп.и.у. + αп.м.,
где αп.п.— потери, обусловленные переходами от прямого участка световода к изогнутому, а также от изогнутого к прямому участку; αп.и.у. — потери на изогнутом участке ОВ; αп.м. — потери, обусловленные наличием микротрещин.
αΣстык — суммарные потери, обусловленные стыковкой ОВ и определяемые внутренними (αвнутр.) и внешними (αвнеш.) потерями согласно выражения:
αΣстык = αвнутр. + αвнеш.
Внутренние потери определяются трудно контролируемыми факторами — парной вариацией диаметров сердцевин, показателей преломления, числовых апертур, эксцентриситетов “сердцевина — оболочка”, концентричностью сердцевины у соединяемых волокон. Можно получить случайные изменения перечисленных факторов, так как они зависят не от конструкции соединителя, а от технологии производства ОВ.
Причинами внешних потерь являются несовершенства конструкции соединителя, а также процесса сборки ОВ и соединителя. Внешние потери зависят от механической нестыковки (угловое, радиальное и осевое смещение), шероховатости на торце сердцевины, чистоты участка и наличия зазора между торцами стыкуемых ОВ. Наличие зазора приводит к появлению френелевского отражения из-за образования среды с показателем преломления, отличным от показателя преломления ОВ.
αвнеш. = αугл. + αрад. + αосевое + αобр.,
где αугл. — потери, вызванные угловым смещением световодов; αрад. — потери, вызван-
ные радиальным смещением осей ОВ; αосевое — потери, вызванные осевым смещением торцов ОВ; αобр. — потери, обусловленные обратным френелевским отражением.
Учитывая изложенное, выражение для αΣстык примет следующий вид:
αΣстык = αвнутр. + αугл. + αрад. + αосевое + αобр.
Суммарные потери, обусловленные стыковкой ОВ, также носят название вносимых потерь.
αВКР — потери, обусловленные вынужденным комбинационным рассеянием. Это рассеяние называется рассеянием Рамана-Мандельштама и возникает в волокне тогда, когда проходящая в нем оптическая мощность достигает некоторого порога. Порог рассеяния зависит от площади поперечного сечения и длины ОВ, а также от коэффициента потерь. Рассеяние распространяется преимущественно в направлении исходного излучения.
αВРБМ — потери, обусловленные вынужденным рассеянием МандельштамаБриллюэна. Физическая суть рассеяния состоит в том, что при достаточно высоком
Излучатели электромагнитных колебаний 121
уровне мощности излучения происходит изменение энергетических квантовых состояний молекул и атомов ОВ, выражающееся в колебательном движении молекул. Это приводит к флуктациям плотности вещества, т.е. к возникновению акустических фононов. На этих фононах происходит нелинейное рассеяние света, заключающееся в том, что фотоны отдают часть энергии акустическим фононам, в результате чего в спектре излучения появляются новые компоненты, называемые стоксовыми.
Для обеспечения работоспособности ВОЛС необходимо, чтобы для полного затухания α сигнала в волоконно-оптическом тракте выполнялись следующие условия:
α = Pпер. – Pпр. – αзап. при Pпр. ≥Pпр. min; Δα ≤ αзап.
Здесь Pпер. — мощность излучения оптического передатчика (дБ/м); Pпер. — мощность на входе фотоприемника (дБ/м); αзап. — эксплуатационный запас (дБ/м); Δα — абсолютное изменение затухания тракта при изменении температуры окружающей среды.
Параметр α определяет длину регенерационного участка.
Таким образом, величина потерь мощности PL в произвольной точке определяются решением системы уравнений:
P0e–(αпогл + αРел + αМи + αΣизгиб + αΣстык + αВКР + αВРБМ + αНСД)L |
L > 0 |
PL = |
L = 0 |
P0 |