Методы и средства защиты информации
.pdf
Физическиепреобразователи 161
вектором B0 и осью катушки; Sс — площадь поперечного сечения сердечника; S0 — площадь поперечногосечения катушки.
Индуктивные преобразователи подразделяются на электромагнитные, электродинамические и магнитострикционные.
К электромагнитным преобразователям относятся такие устройства, как громкоговорители, электрические звонки ( в 
том числе и вызывные звонки телефонных
аппаратов), электрорадиоизмерительные приборы.
Примером непосредственного использования этого эффекта для цепей акустическо-
го преобразования является электродина- 
мический микрофон (рис. 6.16). ЭДС на вы- Рис. 6.16. Возникновение ЭДС в
ходе катушки определяется по формуле: |
электродинамическом микрофоне |
|||
|
||||
dI |
, L = k 4πμ0 N2 |
S |
|
|
E = –L dt |
I |
, |
|
|
где L — индуктивность; k — коэффициент, зависящий от соотношения; I — длина намотки катушки; d — диаметр катушки; μ0 — магнитная проницаемость; S — площадь поперечного сечения катушки; N — количество витков катушки.
Возникновение ЭДС на входе такого преобразователя принято называть микрофонным эффектом. Можно утверждать, что микрофонный эффект способен проявляться как в электродинамической, так и в электромагнитной, конденсаторной и других конструкциях, широко используемых в микрофонах самого различного назначения и использования.
Микрофонный эффект электромеханического звонка телефонного аппарата
Электромеханический вызывной звонок телефонного аппарата — типичный образец индуктивного акустоэлектрического преобразователя, микрофонный эффект которого проявляется при положенной микротелефонной трубке.
ЭДС микрофонного эффекта звонка ( рис. 6.17) может быть определена по формуле:
Eмэ = ηP,
где η— акустическая чувствительность звонка, P — акустическое давление.
ηVSμ0NSм
=d2Zм ,
где V — магнитодвижущая сила постоянного магнита; S — площадь якоря (пластины); μ0 — магнитная проницаемость сердечника; N — количество витков ка-
162 Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации
тушки; Sм — площадь полосного наконечника; d — величина зазора; Zм — механическое сопротивление.
По такому же принципу ( принципу электромеханического вызывного звонка) образуется микрофонный эффект и в отдельных типах электромеханических реле различного назначения и даже в электрических вызывных звонках бытового назначения.
Акустические колебания воздействуют на якорь реле ( рис. 6.18). Колебания якоря изменяют магнитный поток реле, замыкающийся по воздуху, что приводит к появлению на выходе катушки реле ЭДС микрофонного эффекта.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6.17. Схема возникновения ЭДС |
Рис. 6.18. Схема возникновения |
||||||||||
на вызывном звонке |
|
|
ЭДС на реле |
||||||||
Микрофонный эффект громкоговорителей
Динамические головки прямого излучения, устанавливаемые в абонентских громкоговорителях, имеют достаточно высокую чувствительность к акустическому воздействию (2–3 мВ/Па) и сравнительно равномерную в речевом диапазоне частот амплитудно-частотную характеристику, что обеспечивает высокую разборчивость речевых сигналов.
BIS Eмэ = ηP, η= Zм ,
где η— акустическая чувствительность звонка, I — длина проводника, движущегося в магнитном поле с индукцией B; B — магнитная индукция; S — площадь поверхности, подверженной влиянию давления акустического поля; Zм — механическое сопротивление.
Физическиепреобразователи 163
Рис. 6.19. Схема возникновения ЭДС на громкоговорителе
Известно, что абонентские громкоговорители бывают одно- и многопрограммными. В частности, территории бывшего СССР достаточно широко распространены трехпрограммные громкоговорители.
Трехпрограммные абонентские громкоговорители, в соответствии с ГОСТ 18286-88 (“Приемники трехпрограммные проводного вещания. Общие технические условия”), имеют основной канал (НЧ) и каналы радиочастоты (ВЧ), включенные через усилитель-преобразователь. Усилитель-преобразователь обеспечивает преобразование ВЧ сигнала в НЧ сигнал с полосой ≈ 100–6300 Гц за счет использования встроенных гетеродинов. Так, например, в трехпрограммном громкоговорителе “Маяк 202” используется два гетеродина для второй и третьей программ ВЧ. Один вырабатываетчастоту 78 кГц, а другой — 120 кГц.
Наличие сложной электронной схемы построения трехпрограммных громкоговорителей ( обратные связи, взаимные переходы, гетеродины) способствует прямому проникновению сигнала, наведенного в динамической головке, на вход устройства (в линию). Не исключается и излучение наведенного сигнала на частотах гетеродина (78 и 120 кГц).
Микрофонный эффект вторичных электрочасов
Исполнительное устройство вторичных электрочасов представляет собой шаговый электродвигатель, управляемый трехсекундными разнополярными импульсами U = ± 24 В, поступающими с интервалом 57 с от первичных электрочасов.
Микрофонный эффект вторичных часов, обусловленный акустическим эффектом шагового электродвигателя (рис. 6.20), проявляется в основном в интервалах ожидания импульсов управления.
164 Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации
Рис. 6.20. Схема возникновения ЭДС на шаговом двигателе
Степень проявления микрофонного эффекта вторичных электрочасов существенно зависит от их конструкции, т.е. выполнены ли они в пластмассовом, деревянном или металическом корпусе; с открытым или закрытым механизмом; с жестким или подвесным креплением.
Глава 7
Классификация электрических каналов утечки информации
Паразитные связи и наводки
Элементы, цепи, тракты, соединительные провода и линии связи любых электронных систем и схем постоянно находятся под воздействием собственных (внутренних) и сторонних (внешних) электромагнитных полей различного происхождения, индуцирующих или наводящих в них значительные напряжения. Такое воздействие называют электромагнитным влиянием или просто влиянием на элементы цепи. Коль скоро такое влияние образуется непредусмотренными связями, в подобных случаях говорят о паразитных (вредных) связях и наводках, которые приводят к образованию электрических каналов утечки информации.
Основными видами паразитных связей в схемах радиоэлектронного оборудования (РЭО) являются емкостные, индуктивные, электромагнитные, электромеханические связи и связи через источникпитания и заземленияРЭО.
Паразитные емкостные связи
Паразитные емкостные связи обусловлены электрической емкостью, образующейся между элементами, деталями и проводниками схем, несущих потенциал сигнала (рис. 7.1). Так как сопротивление емкости, создающей паразитную емкостную связь, падает с ростом частоты (Xc = 1/ ωC), проходящая через нее энергия с повышением частоты увеличивается. Поэтому паразитная емкостная связь может привести к самовозбуждению усилителя на частотах, превышающих его высшую рабочую частоту.
Чем больше усиление сигнала между цепями и каскадами, имеющими емкостную связь, тем меньше емкости требуется для его самовозбуждения. При усилении в 105 раз (100 дБ) для самовозбуждения усилителя звуковых частот иногда достаточно емкости между входной и выходной цепями порядка 0,01 пФ.
Паразитные индуктивные связи
Паразитные индуктивные связи обусловлены наличием взаимоиндукции между проводниками и деталями РЭО, главным образом между ее трансформаторами. Паразитная индуктивная обратная связь между трансформаторами усилителя — например, между входным и выходным трансформаторами, —
166 Глава 7. Классификация электрических каналов утечки информации
может вызвать режим самовозбуждения в области рабочих частот и гармониках.
Рис. 7.1. Схема возникновения паразитной емкостной связи
Для усилителей с малым входным напряжением (микрофонные, магнитофонные и др.) очень опасна индуктивная связь входного трансформатора с источниками переменных магнитных полей (трансформаторы питания). При расположении такого источника вблизи от входного трансформатора ЭДС, которая наводится на вторичной обмотке трансформатора средних размеров, может достигать нескольких милливольт, что в сотни раз превосходит допустимое значение. Значительно слабее паразитная индуктивная связь проявляется при торроидальной конструкции входного трансформатора. При уменьшении размеров трансформатора паразитная индуктивная связь ослабляется.
Паразитные электромагнитные связи
Паразитные электромагнитные связи приводят к самовозбуждению отдельных каскадов звуковых и широкополосных усилителей на частотах порядка десятков и сотен мегагерц. Эти связи обычно возникают между выводными проводниками усилительных элементов, образующими колебательную систему с распределенными параметрами и резонансной частотой определенного порядка.
Паразитные электромеханические связи
Паразитные электромеханические связи проявляются в устройствах, корпус которых имеет механическую связь с включенным на вход усилителя громкоговорителем; в усилителях расположенных вблизи от громкоговорителя, а также в усилителях, подвергающихся вибрации ( сотрясения). Механические колебания диффузора близкорасположенного громкоговорителя через корпус последнего и шасси усилителя, а также через воздух передаются усилительным элементам. Вследствие микрофонного эффекта эти колебания вызывают в цепях усилителя появление переменной составляющей тока, создающего паразитную обратную связь.
Паразитныесвязи и наводки 167
Транзисторы почти не обладают микрофонным эффектом, поэтому паразитная электромеханическая связь проявляется в основном в ламповых усилителях.
Паразитные обратные связи через источники питания
Паразитные обратные связи через источники питания в многокаскадном усилителе возникают вследствие того, что источники питания имеют внутреннее сопротивление.
Так, например, ток сигнала Iвых усилителя (рис. 7.2), проходя через источник питания, создает на внутреннем сопротивлении Zн последнего падение напряжения U, равное Iвых Zн. Это напряжение подается на предыдущие каскады вместе с постоянной составляющей напряжения источника питания, а затем через элементы межкаскадной связи попадает на входы усилительных элементов, создавая в усилителях паразитную обратную связь. В зависимости от соотношения фаз паразитной обратной связи и полезного сигнала, это напряжение может увеличивать напряжение сигнала и ( при достаточной глубине) привести к его самовозбуждению.
Рис. 7.2. Схема возникновения паразитной связи в многокаскадном усилителе
Опасный сигнал может попасть в цепи электрического питания, создавая каналы утечки информации. В линию электропитания ВЧ передается за счет паразитных емкостей трансформаторов блоков питания (рис. 7.3).
Утечка информации по цепям заземления
Заземление (рис. 7.4) — это устройство, состоящее из заземлителей и проводников, соединяющих заземлители с электронными и электрическими устройствами, приборами и т.д. Заземлителем называют проводник или группу проводников, выполненных из проводящего материала и находящихся в непосредственном соприкосновении с грунтом. Заземлители могут быть любой формы — в виде трубы, стержня, полосы, листа, проволоки и т.п. В основном они выполняют защитную функцию и предназначаются для соединения с землей приборов.
168 Глава 7. Классификация электрических каналов утечки информации
Рис. 7.3. Схема утечки информации по цепям питания
Рис. 7.4. Схема заземления
Отношение потенциала заземления к стекающему с него току называется сопротивлением заземления. Величина сопротивления заземления зависит от удельного сопротивления грунта и площади соприкосновения заземлителя с землей.
Глава 8
Классификация визуальнооптических каналов утечки информации
Основой визуально-оптического канала является оптическое излучение, или свет. По диапазону излучения визуально-оптические каналы утечки информации могут быть образованы в видимой (λ от 10 нм до 1 мм), инфракрасной (от 1 мм до 770 нм) и ультрафиолетовой (от 380 до 10 нм) областях спектра.
Для образования визуально-оптических каналов источник информации должен обладать определенными характеристиками:
∙соответствующими угловыми размерами;
∙собственной яркостью Lo;
∙контрастностью.
Контрастность объекта Ko определяется отношением разности яркостей объекта и фона Lo – Lф к их сумме Lo + Lф:
Lo – Lф Ko = Lo + Lф
Значение контрастности колеблется в довольно широких пределах. Контрастность Ko = 0,08, когда объект почти сливается с фоном, считается недостаточной. При Ko = 0,16 контрастность называется промежуточной, а при Ko = 0,32 — средней.
При ухудшении видимости, при наблюдении малоразмерных объектов или изменении поля обзора используются оптические приборы различного класса (бинокли, стереотрубы, ночного видения, ТВ камеры, волоконно-оптические системы и т.д.).
Визуально-оптическое наблюдение является наиболее известным, достаточно простым, широко распространенными хорошо оснащенным самыми современными техническимисредствамиразведки. Этот вид действий обладает:
∙достоверностью и точностью добываемой информации;
∙высокой оперативностью получения информации;
∙доступностью реализации;
∙документальностью полученных сведений (фото, кино, TV).
170 Глава 8. Классификация визуальнооптических каналов утечки информации
Эти особенности определяют опасность данного вида каналов утечки информации. Классификация визуально-оптических каналов утечки информации представлена на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Классификация визуально-оптических каналов утечки информации
Оптические методы являются одними из старейших методов получения информации. К ним относятся:
∙визуальные методы наблюдения;
∙фотосъемка;
∙видеосъемка.
Эти методы позволяют получать информацию как в обычных условиях, так и при минимальной освещенности, в инфракрасном спектре и с помощью термографии, а также в полной темноте. В настоящее время для сбора информации по визуально-оптическим каналам широко применяют волоконные световоды и ПЗС-микросхемы ( последние ставятся вместо обычной передающей телевизионной трубки). Современные системы фотосъемки и видеосъемки позволяют осуществлять дистанционное управление. Разработаны системы, способные проводить съемку практически в абсолютной темноте, позволяющие фотографировать через малейшие отверстия.
Впечатляют и возможности современных объективов, особенно если учесть, что существуют камеры с несколькими объективами, что освобождает от необходимости приобретать другие камеры. Поскольку наблюдение приходится проводить в различных условиях, разработано несколько типов передающих трубок. В зависимости от освещенности наибольшее распространение получили трубки “Видикон” ( для ее успешного использования необходимо достаточное освеще-