Торокин А.А. Инженерно-техническая защита информации, 2005

фе. В данном подразделе рассматриваются физические основы эк­ ранирования проводов кабелей.

Экранирование провода несимметричного кабеля производит­ ся путем размещения его в экране— металлической (железной, медной, цинковой, свинцовой) трубе и металлической сетчатой оп­ летке (плетенке). Для экранирования электрической составляю­ щей экран заземляется (рис. 12.3).

Рис. 12.3. Электрическое экранирование несимметричного

кабеля

Заряды в проводе создают электрическое поле, силовые линии которого притягивают заряды к внутренней поверхности экрана. Возникающие в результате этого на внешней поверхности экрана заряды нейтрализуются зарядами земли. Электрическое поле вне экрана определяется малой величиной вторичного электрического поля, вызванного не полностью компенсированными зарядами на внешней поверхности экрана из-за конечного, не равного 0, сопро­ тивления цепей заземления и экрана (от точки заземления до точ­ ки измерения). Чем больше точек заземления (многоточечное за­ земление), чем меньше электрическое сопротивление экрана и заземлителя, тем меньше величина напряженность вторичного элек­ трического тока. Но, как правило, заземляются только концы экра­ на кабеля при подсоединении его к разъемам радиоэлектронных средств. Поэтому напряженность вторичного электрического поля повышается к середине такого кабеля и уменьшается к концам.

Источниками побочных излучений магнитного поля являют­ ся две магнитные рамки. Первая образуется цепью — провод и эк­

ран, но которому в соответствии с рис. 12.3 протекает ток 1э. Цепь второй рамки образуют тот же провод и токопроводящая поверх­ ность земли, по которой в обратном направлении протекает ток 1з. Очевидно, что 1о6р = 1э + 1з = I . Мощность излучения рамок зависит от их площади и протекающих токов. Влияние экрана на уменьше­ ние обратного тока в земле учитывается с помощью коэффициента токового экранирования К,, равного отношению величины обрат­ ного тока в земле 1з к суммарной величине обратного тока 1о6р. Для способа экранирования на рис. 12.3 в диапазоне звуковых частот К. = 0,05. В большинстве случаях расстояние от провода до экра­ на а значительно меньше расстояния провода до земли h. Поэтому площадь второй рамки значительно больше площади первой. Хотя ток 1э > 1з из-за более высокой проводимости экрана, чем земли, но при h » а побочное излучение рамки «провод-земля» является не­ допустимо большим. Для его снижения необходимо уменьшать h и ток 1з. Ток 1з обеспечивается при отсутствии заземления экрана у нагрузки (рис. 12.4).

1„

Ж.

@ ]

~/ 7 7 7 7? 7 / Г 7 ГУГ Г Г Г / 7 7 7 / 7 7 Т 7У 7 7 7 7 7 7 7 7

Земля

Рис. 12.4. Экранирование несимметричного кабеля

Но при этом из-за увеличения сопротивления заземления возрастает вторичное электрическое поле, создаваемое экраном. Поэтому на практике вариант заземления выбирают исходя из ми­ нимизации суммарного побочного излучения электрической и маг­ нитной составляющих электромагнитного поля. Например, если ток I содержит постоянную составляющую, то целесообразно за­ земление экрана у нагрузки производить через фильтр низкой час­ тоты, например через индуктивность, имеющую малое сопротив­ ление для постоянного тока и большое — для переменного тока (рис. 12.4). В этом случае обеспечивается эффективное электричес­ кое экранирование на низких частотах и магнитное экранирование

372

на высоких частотах, на которых вторая рамка может создавать су­ щественное излучение.

Экранирование проводов симметричных кабелей с целью сни­ жения излучений, вызванных несимметричностью проводов отно­ сительно иной токопроводящей поверхности или земли, произво­ дится аналогично рассмотренным способам.

Наибольший экранирующий эффект достигается при приме­ нении металлических водогазовых труб, достаточно большая тол­ щина стенок которых обеспечивает большое ослабление магнитно­ го поля на низких частотах. Более удобно прокладывать кабели в свинцовой оболочке, так как они обеспечивают возможность изги­ ба кабеля в любом месте трассы. Эти кабели обеспечивают высо­ кую устойчивость против агрессивной среды и эффективное элек­ трическое экранирование, Так как свинец относится к диамагне­ тикам (с (j, < 1), то магнитное экранирование достигается на высо­ ких частотах, на которых наибольший экранирующий эффект до­ стигается за счет вихревых токов. Еще большей эластичностью об­ ладают экраны в виде оплетки из сетки, допускающей многократ­ ные перегибы. Оплетка перекрывает 60-90% поверхности изоли­ рованного провода. Но наличие отверстий в оплетке ухудшает маг­ нитное экранирование по сравнению со сплошным экраном на 5 - 30 дБ.

Если экранирование проводов несимметричных кабелей пред­ ставляет собой наиболее эффективный способ существенного сни­ жения их побочных электромагнитных излучений, то для симмет­ ричных кабелей существуют иные и более дешевые способы. Они предусматривают меры, обеспечивающие более полную компенса­ цию полей, создаваемых токами противоположного направления в проводах (жилах) симметричного кабеля.

12.3. Компенсация полей

Низкочастотные и высокочастотные поля, создаваемые тока­ ми в симметричных кабелях, имеют почти равные напряженнос­ ти и почти противоположные фазы. Побочные излучения проводов симметричных кабелей обусловлены разной удаленностью прово­ дов от точки в пространстве, в которой производится измерение уровня излучения, и разными значения емкостей между провода­

373

ми и рассматриваемыми токопроводящими поверхностями, в том числе и землей. Эта разница вызывается разным расположением проводов в пространстве, конструктивными отличиями и неодно­ родностью материала проводов и их изоляции.

Компенсация полей проводов симметричного кабеля при его прокладке параллельно другим кабелям улучшается путем сим­ метрирования проводов с помощью дополнительных емкостей или размещением жил в многожильном кабеле или жгуте таким обра­ зом, чтобы уменьшить их влияние друг на друга. Для этого измеря­ ют емкости между проводами и установкой дополнительных кон­ денсаторов Сс добиваются равенства емкостей между рассматрива­ емыми проводами (рис. 12.5а)).

Рис. 12.5. Симметрирование проводов кабелей

Более удобные для симметрирования кабелей так называе­ мые дифференциальные конденсаторы переменной емкости Сдс. (рис. 12.5). Путем вращения регулировочного винта такого кон­ денсатора добиваются минимального уровня индикатора напря­ женности поля измерительного прибора, установленного в конт­ ролируемом месте. Подключение симметрирующих конденсаторов производится в специальных симметрирующих муфтах, которые включаются в разрыв кабеля (для длинных кабелей) или в соеди­ нительные разъемы.

При промышленном изготовлении многожильных кабелей предусматривается расположение жил одной группы на одинако­ вом расстоянии от жил другой группы. Это обстоятельство важ­ но учитывать при монтаже кабеля. Для каждой цепи выбирают­ ся жилы, расположенные на равном расстоянии от жил других це­ пей.

Для компенсации полей, вызванных разной удаленностью про­ водов от точки пространства, производят скручивание проводов

374

Кабель, состоящий из двух скрученных проводов, называ- он мигой парой или бифиляром. Повышение компенсации починых проводов пары достигается тем, что поле в рассматмой точке пространства представляет собой суперпозию по- ■.• двух параллельных проводов с разным расстоянием от точмсрсния, а полей от участков проводов длиной, соответству- и шагу скрутки. Так как после каждой скрутки расположение | кои проводов по отношению к точке измерения меняется на тоположное (более близкий участок провода становится бо- (лленным), то происходит существенно более полная компен-

Iполей от проводов с противоположным направлением тока.

!ой компенсации полей добиться не удается, но при достаточ­ ном шаге скрутки ослабление излучения достигает приемле- ц л я практики значений, заметно не уступающих более доро-

жранированию. Например, при уменьшении шага скрутки 11чза (с 55 до 18 мм) излучающая способность снижается при- I и ю на 30 дБ. Абсолютное значение ослабления излучения витой чч.| с шагом около 2 мм достигает 80 дБ. Малая излучающая спо- (шость, меньшая стоимость и большая гибкость витой пары спо-

гвуют ее широкому использованию в качестве кабеля локаль- 11 \ сетей ЭВМ, размещаемых внутри одного здания.

И настоящее время используются неэкранированные кабели I им i ими парами из медной проволоки (UTP — Unshilded Twisted ('пи) и экранированные кабели с витыми парами из медной пропшюки (STR— Schilded Twisted Pair). Чаще используются кабели NI R 3-й, 4-й, и 5-й категорий. Кабели 3-й категории обеспечивают скорость передачи до 10 Мбит/с, 4-й категории — до 25 Мбит/с, 5-й кптегории — до 155 Мбит/с.

Для увеличения ослабления излучения витую пару помеща­ ют в экран. Экранированная витая пара эффективна на частотах до j 100 кГц, но на частотах более 1 МГц в ней существенно возрастают Потери. В качестве экранированной витой пары используют также скрутку из трех проводов (трифиляр), по двум из которых переда­ ются сигналы, а третий заземляется. Эффективность экранирован­ ного кабеля может быть более 100 дБ.

375

12.4.Предотвращение утечки информации по цепям электропитания и заземления

Меры по предотвращению утечки защищаемой информации по цепям электропитания должны:

•устранить проникновение сигналов с защищаемой информации через блоки электропитания основных технических средств и систем в цепи электропитания;

•снизить до допустимого уровня наводки НЧ и ВЧ излучений с защищаемой информацией на провода цепей электропитания;

•подавить электрические сигналы в цепях электропитания до выхода их из контролируемой зоны.

Гальваническая связь блока питания с информационными бло­

ками РЭС обеспечивается через фильтр низкой частоты, который уменьшает до приемлемых значений уровень переменной состав­ ляющей напряжения с выхода блока питания РЭС. Чем меньше ве­ личина переменной составляющей (пульсаций), тем выше качество блока питания. Однако снижение коэффициента пульсации связа­ но с резким ростом затрат и увеличением масса-габаритных харак­ теристик блока питания. Для допустимых значений пульсации на­ пряжения типовых блоков питания полоса его пропускания AF со­ ставляет около 30 Гц. При таком значении возможно пропускание огибающей речевого сигнала в цепи электропитания. Уменьшение AF достигается с помощью:

•дополнительных стабилизаторов в блоке питания;

•мотор-генератора;

•автономных источников питания (аккумуляторов, дизель-гене­ раторов).

Мотор-генератор представляет собой генератор электричес­ кого тока, вращение ротора которого обеспечивается электричес­ ким двигателем, питаемым от первичного источника переменного тока. Полоса пропускания мотор-генераторов составляет доли Гц, что исключает проникновение информации от потребителя элект­ ропитания к первичному источнику. Мощность мотор-генераторов составляет 8-75 кВА.

Для устранения проникновения опасных сигналов в цепи элек­ тропитания через емкостные и индуктивные связи блока питания применяют способы, направленные на снижение значений этих па-

376

•первичную и вторичную обмотку располагают на разных час­ тях магнитопровода сердечника трансформатора;

•между первичной и вторичной обмотками, размещаемыми на одной катушке, устанавливается заземленный экран из медной фольги толщиной не менее 0,2 мм;

•первичная обмотка размещается в заземленном экране;

•обмотки трансформатора размещаются в индивидуальные за­ земленные экраны, между которыми также устанавливается за­ земленный экран.

Впервом варианте снижается кпд трансформатора из-за допол­ нительного рассеяния магнитного поля первичной обмотки в воз­ духе. Экран преобразует паразитную емкость между проводами обмоток в паразитные емкости между этими проводами и зазем­ ленным экраном. Чтобы исключить образование вокруг магнито­ провода короткозамкнутого витка из экрана, в котором в результа­ те магнитной индукции поля первичной обмотки возникнут боль­ шие вихревые токи, между концами экрана оставляют воздушный зазор с очень высоким сопротивлением.

Вцелях активного подавления опасных сигналов, проникаю­ щих через блоки питания и наводимые в проводах силовых кабе-" лей, цепи электропитания зашумляют. Для этого подается в прово­ да силовых кабелей речеподобный шумовой сигнал, который фор­ мируется из белового шума с помощью соответствующих филь­ тров.

Для исключения распространения высокочастотных опасных сигналов по цепям электропитания при их выводе из выделенных помещений устанавливаются фильтры питания, линейные и развя­ зывающие сетевые фильтры. Фильтры питания обеспечивают за-

тухание опасных сигналов в полосе 20 кГц-1 ГГц не менее 60 дБ. Они выпускаются на рабочее напряжение 127-500 В и рабочий ток 1-70 А. Так как в фильтрах, пропускающих большой ток, применя­ ются индуктивности (катушки) из толстого провода, то вес их мо­ жет достигать десятки кг.

Кроме указанных технических мер для предотвращения утеч­ ки информации по цепям электропитания необходимо обеспечить следующие требования и рекомендации к системе электропитания организации:

•электрические установки и кабели должны быть установлены в пределах контролируемой зоны;

•на объектах 1-й категории электропитание осуществляется от устройств, обеспечивающих электромагнитную развязку сети электропитания от промышленной электросети, в том числе сертифицированные агрегаты бесперебойного питания, 4-про- водные сетевые помехоподавляющие фильтры, системы двига­ тель-генератор;

•на объектах 2-й категории электропитание производится через сертифицированные сетевые помехоподавляющие фильтры и (или) проводится активное зашумление цепей электропитания;

•на объектах 3-й категории электропитание может осущест­ вляться от подстанции в контролируемой зоне без дополнитель­ ных мер;

•на объектах 2-й и 3-й категорий допускается электропитание от трансформаторной подстанции, размещенной за пределами кон­ тролируемой зоны, но при использовании сертифицированных 4-проводных помехоподавляющих фильтров или систем актив­ ного зашумления;

•подача электроэнергии от трансформаторной подстанции до си­ ловых щитов производится экранированным силовым кабелем, а распределительные устройства и силовые щиты закрываются на замок и опечатываются.

Меры по предотвращению утечки информации по цепям за­ земления направлены на снижение величины паразитной гальва­ нической связи между заземляемыми радиоэлектронными средст­ вами и уменьшением площади магнитных рамок, образуемых це­ пями заземления. При этом эти используемые меры не должны уве­ личивать сопротивление цепей заземления.

378

При выборе схемы заземления следует учитывать, что наибо­ лее часто используемое последовательное заземление (рис. 12.6 а)) имеет наибольший коэффициент гальванической паразитной свя­ зи. Низкочастотные средства, размещенные на небольшом рас­ стоянии друг от друга, рекомендуется заземлять в одной точке (рис. 12.6 б)), в остальных случаях целесообразно применять мно­ готочечное заземление (рис. 12.6 в)).

Рис. 12.6. Типы заземления радиоэлектронных средств

С целью исключения снятия информации с токов, растекаю­ щихся в земле, заземлители размещаются внутри контролируемой зоны на удалении не менее 2-3 м от ее границы (забора).

Вопросы для самопроверки

1.Условия эффективного экранирования электрического поля.

2.Условия эффективного экранирования магнитного поля на низ­ ких частотах.

3.Условия эффективного экранирования магнитного поля на вы­ соких частотах.

4.Условия эффективного экранирования электромагнитного поля.

5.Особенность экранирования несимметричного кабеля.

6.Каким образом производится симметрирование кабелей?

7.Меры по предотвращению утечки защищаемой информации по цепям электропитания.

8.Требования к средствам электропитания объектов 1-3 категорий.

9.Каким образом предотвращают утечку информации по цепям заземления радиоэлектронных средств?

Глава 13. Методы предотвращения утечки информации по вещественному каналу

Методы предотвращения утечки информации по вещественно­ му каналу можно разделить на две группы:

•методы защиты информации в отходах деятельности организа­ ции;

•методы защиты демаскирующих веществ в отходах химическо­ го производства.

13.1.Методы защиты информации в отходах производства

Защита информации на бумажных (машинных) носителях и содержащейся в отходах и браке научной и производственной де­ ятельности организации предусматривает следующие меры:

•учет отдельных листков с записями, использованной копиро­ вальной бумаги, макетов, бракованных узлов и деталей;

•сбор черновиков документов и различных записей на отдельных неучтенных листках в специальные опечатанные ящики;

•уничтожение бумажных и стирание (уничтожение) машинных носителей;

•разборка макетов и блоков, разрушение механических деталей.

Учет и сбор отдельных несекретных листов с записями, рисун­ ками, схемами и другой информацией, не подлежащей свободному распространению, предусматривает указание на нем порядкового номера и номера папки, в которой он должен храниться. Каждая та­ кая папка содержит опись хранящихся в ней документов. При изъя­ тии документа при его передаче или уничтожении в описи папки делается соответствующая запись с указанием числа и подписи от­ ветственного лица. При отсутствии в помещении уничтожителей бумаг бумажные носители, не подлежащие длительному хране­ нию, собираются в опечатанные печатью ответственного исполни­ теля, например старшего по помещению, деревянные или металли­ ческие ящики с прорезью. После заполнения ящиков бумага из них изымается и уничтожается.

380