Зайцев_Технмческие средства защиты информации

Возможно применение активных rC-фильтров на основе микросхем (операционных усилителей). Это может быть целесообразно в тех случаях, когда пассивные LC-фильтры становятся очень громоздкими при понижении частоты среза до звуковых частот, когда даже при выборе относительно малой емкости (например, 0,01 мкФ) дроссель становится несоизмеримо большого размера и массы. В активном фильтре операционный усилитель преобразует импеданс подключаемой к нему rC-цепи так, что устройство ведет себя как индуктивность.

Для решения конкретных задач по обеспечению надежности функционирования, совместимости, помехозащищенности аппаратуры и других традиционных задач электромагнитной совместимости (ЭМС) чаще всего используются полосовые и режекторные фильтры.

Для целей обеспечения помехозащищенности информационных сигналов и защиты информации, обрабатываемой в технических средствах, от утечки по каналам побочных электромагнитных излучений и наводок, как правило, используются широкополосные LC-фильтры нижних частот.

Большинство высококачественных фильтров реализуются на основе катушек индуктивности и конденсаторов. LC-фильтры могут содержать также и резисторы. Связь входной и выходной цепей большинства фильтров соответственно с источником сигнала и нагрузкой производится таким образом, чтобы значения их реактивных или полных сопротивлений были равны нулю.

В большинстве LC-фильтров произведение полных сопротивлений емкости и индуктивности при изменении частоты остается примерно постоянным (из-за обратно пропорционального изменения их реактивных сопротивлений при изменении частоты). Например, если емкостное реактивное сопротивление снижается при увеличении частоты, то индуктивное реактивное сопротивление увеличивается на соответствующую величину. Такой фильтр называется фильтром типа К.

Ниже приводятся схемы некоторых типовых симметричных LC- фильтров.

На рис. 4.12 представлены симметричные Т-образный и П-образный LC-фильтры нижних частот. В Т-образном фильтре значения параметров выбираются по следующим выражениям:

210

Формулы (4.15) могут быть выражены через линейную частоту среза:

Суммарная индуктивность фильтра распределяется поровну между катушками (рис. 4.12, а).

Рис. 4.12. Симметричные фильтры нижних частот: а – Т-образный, б – П-образный

Для увеличения крутизны переходной области применяют П-образные фильтры (рис. 4.12, б). Требуемая общая емкость С распределяется поровну между конденсаторами фильтра. Расчет параметров фильтра проводится также по формулам (4.15) и (4.16).

На рис. 4.13 приведены схемы типовых LC-фильтров верхних частот Т-образной и П-образной структур. Фильтрам верхних частот также присуще то преимущество, что для переменного тока конденсаторы и катушки индуктивности работают противоположным образом. Следовательно, в LC- фильтров верхних частот последовательный элемент при увеличении частоты сигнала имеет более низкое реактивное сопротивление. Такой элемент пропускает высокочастотные сигналы, а для сигналов низких частот его реактивное сопротивление велико. Параллельный элемент оказывает шунтирующее влияние на сигналы низких частот, а для высокочастотных сигналов его реактивное сопротивление велико. Большинство LC-фильтров верхних частот являются фильтрами типа К.

Расчетные уравнения для Т-образного фильтра:

или комплексное сопротивление нагрузки фильтра.

Требуемая суммарная емкость С распределяется поровну между конденсаторами фильтра так, что каждый конденсатор имеет емкость, равную удвоенному расчетному значению.

211

Параллельная LC-цепь создает на резонансной частоте максимально большое сопротивление в то время, как у последовательной цепи оно минимально. При соединении этих двух LC-цепей определенным образом, как показано на рис. 4.14, можно создать схему полоснозаграждающего фильтра. Последовательная ветвь обладает минимальным полным сопротивлением на центральной частоте требуемого диапазона. Ее полное сопротивление начинает увеличиваться по обе стороны от частоты резонанса. На центральной частоте эта ветвь оказывает шунтирующее воздействие. Параллельная ветвь на центральной частоте имеет максимальное сопротивление, и оно уменьшается по обе стороны резонанса. Эта ветвь препятствует прохождению сигналов в диапазоне частот по обе стороны от центральной частоты.

Для расчета параметров фильтров обеих структур можно воспользоваться следующими формулами:

где Fрез – частота резонанса.

На рис. 4.15 приведены схемы типовых полосно-пропускающих LC- фильтров Т-образной и П-образной структур.

Полоснопропускающий фильтр обладает тем преимуществом, что последовательные и параллельные резонансные цепи имеют различные характеристики их полных сопротивлений как и полоснозаграждающий фильтр. Параллельная LC-цепь создает на резонансной частоте максимально большое сопротивление в то время, как у последовательной цепи оно минимально. На основе этих двух LC-цепей можно реализовать полоснопропускающий фильтр. Последовательная ветвь обладает на центральной частоте требуемого диапазона минимальным полным сопротивлением, которое увеличивается по обе стороны от частоты резонанса. Эта ветвь оказывает шунтирующее воздействие на сигналы с частотами выше и ниже центра заданной полосы. Вследствие этого как последовательная, так и параллельная ветвь обеспечивают прохождение сигналов в диапазоне частот, лежащем по обе стороны от заданной центральной частоты.

Для расчета параметров фильтров обеих структур можно воспользоваться следующими формулами:

213

Выбор необходимого типа фильтра зависит от электрической характеристики системы, в которую он должен быть установлен, требований по эффективности подавления помех, в том числе частоты среза и верхней предельной частоты ослабления, т.е. частотных характеристик фильтруемой цепи, а также требований, определенных условиями эксплуатации и от реальных ограничений по установке фильтра в аппаратуре. Все эти факторы увязываются с электрическими характеристиками фильтра.

Основные критерии выбора помехоподавляющего фильтра приведены в [24].

214

Помехоподавляющие фильтры выпускаются как зарубежными фирмами, так и предприятиями отечественной промышленности. Предприятиями электронной промышленности РФ выпускаются:

•сетевые помехоподавляющие фильтры корпусные;

•сигнальные проходные керамические помехоподавляющие фильтры;

•ферритовые помехоподавляющие изделия и элементы;

•электрические соединители, экранированные и с помехоподавляющими фильтрами-контактами.

Среди сетевых помехоподавляющих фильтров (СПФ), выпускаемых отечественной промышленностью, получили распространение фильтры, параметры которых приведены в табл. 4.1. Эти фильтры представляют собой n-звенные пассивные LC-фильтры, выполненные в герметичных металлических корпусах. Соединение входа-выхода фильтра с электросетью

инагрузкой осуществляется с помощью проходных контактов, состоящих из вывода, запрессованного в изолирующую втулку. Наружные металлические детали фильтра защищены от коррозии гальванопокрытием.

Таблица 4 . 1

Сетевые помехоподавляющие фильтры отечественного производства

Почти все типы фильтров залиты эпоксидньм компаундом и рассчитаны на жесткие условия эксплуатации с гарантированным сроком не менее 5 лет со дня изготовления. В отличие от ранее разработанных фильтров (типов ФП, ФПВЧ, ФПС и др.) в этих фильтрах при синтезе их частотных характеристик были использованы паразитные параметры элементов и дроссели на составных магнитопроводах, что позволило значительно улучшить их удельно-объемные и удельно-весовые характеристики.

Среди отечественных сетевых помехоподавляющих фильтров в последнее время нашли широкое распространение пассивные LC-фильтры типа ФПБМ, ФСШК, ФСМА, которые соответствуют требованиям Гостех-

215

комиссии России по защите от утечки секретной информации за счет побочных электромагнитных излучений и наводок.

Некоторые образцы и их характеристики сетевых помехоподавляющих фильтров отечественного производства представлены на рис.4.16.

Фильтр сетевой для защиты от утечки информации от ПЭВМ и других средств передачи информации ФАЗА-1-10 (рис. 4.16) предназначен для предотвращения утечки информации от ПЭВМ и других технических средств передачи информации по линиям питающей сети, выходящими за пределы выделенного помещения или за границы контролируемой зоны, за счет подавления наводок опасных (информативных) сигналов.

Фильтр изготавливается в соответствии с требованиями по безопасности информации к аппаратуре военного назначения.

Рис. 4.16. Сетевые фильтры ФАЗА-1-10 и ФСП-3Ф-10А

ФСП-3Ф-10АпредставляетсобойнаборвысокочастотныхLC-фильтров, включаемых в сеть напряжением 220В частоты 50 Гц. Для уменьшения связи между входом и выходом LC-фильтры размещены в трех экранированных отсеках, образованных стенками и шасси фильтра. Соединение цепей между отсеками осуществляется проходными индуктивностями. Подавление помехи осуществляется реактивными LC-элементами фильтра.

4.6. Пространственное и линейное зашумление

Фильтрация относится к пассивным методам защиты. Когда фильтрация недостаточна по эффективности на границе контролируемой зоны, то прибегают к активным методам защиты, основанным на создании помех техническими средствами, что снижает отношение сигнал/шум.

Система пространственного зашумления должна обеспечивать [1]:

•электромагнитные помехи в диапазоне частот возможных побочных излучений ТСПИ;

•нерегулярную структуру помех;

216

•уровень создаваемых помех на электрический ток и по магнитной составляющей должен обеспечивать минимальное значение сигнал/шум;

•за счет выбора типа антенны помехи должны иметь горизонтальную и вертикальную поляризацию.

В системах пространственного зашумления в основном используются помехи типа «белого шума» или «синфазные помехи».

«Синфазные помехи» с основном применяются для защиты ЭВМ. В них в качестве помехового сигнала используются импульсы случайной амплитуды, совпадающие по форме и времени существования с импульсами полезного сигнала. Вследствии этого по своему спектральному составу помеховый сигнал аналогичен спектру побочных электромагнитных излучений ПЭВМ. То есть, сигнал зашумления генерирует «имитационную помеху», по спектральному составу соответствующему спектральному сигналу.

Широкополосный сигнал помехи «белый шум» имеет равномерно распределенный энергетический спектр во всем рабочем диапазоне, существенно превышающий уровни побочных излучений. Такие системы применяются для защиты ЭВМ, систем звукоусиления и звукового сопровождения, систем внутреннего телевидения.

Системы линейного зашумления применяются для маскировки наве-

денных опасных сигналов в посторонних проводниках и соединительных линиях ВТСС, выходящих за пределы контролируемой зоны.

В простейшем случае система линейного зашумления представляет собой генератор шумового сигнала, формирующий шумовое маскирующее напряжение с заданными спектральными, временными и энергетическими характеристиками, который гальванически подключается в зашумляемую линию (посторонний проводник). На практике наиболее часто подобные системы используются для зашумления линий электропитания (осветительной и розеточной сети).

Ниже приведены внешний вид и описание некоторых сетевых генераторов шума.

Генератор шума сетевой СОПЕРНИК (рис. 4.17) предназначен для обнаружения и подавления (в автоматическом режиме) устройств несанкционированного съема информации, использующих для передачи данных сеть

220 В.

Прибор предназначен для постоянной работы в дежурном режиме. СОПЕРНИК постоянно сканирует и анализирует сеть. При появлении в сети высокочастотной составляющей загорается красная светодиодная линейка, показывающая уровень сигнала, присутствующего в сети, и сразу же загорается зеленая светодиодная линейка, показывающая уровень шумового сигнала, генерируемого прибором в качестве противодействия. Автоматически включается вентилятор прибора, обеспечивающая нормальный

217

режим работы. При понижении в сети высокочастотного сигнала ниже определенного уровня прибор автоматически переходит в ждущий режим.

Прибор обеспечивает высокую эффективность защиты и не требует специальной технической подготовки пользователя.

Генератор шума SI-8001 (рис. 4.17) предназначен для защиты электросети переменного тока 220В / 50Гц от несанкционированного использования при передаче информации с помощью специальных технических средств. Принцип действия прибора основан на создании маскирующего сигнала (шума) в электросети в диапазоне частот от 5 кГц до 10 МГц. Генератор не оказывает влияния на работу персональных компьютеров и бытовой техники.

Рис. 4.17. Генераторы шума сетевые СОПЕРНИК и SI-8001

Генератор шума по сети электропитания IMPULSE (рис. 4.18) предназначен для блокирования каналов негласного съема информации из помещений по сети 220 В/50 Гц и линиям заземления. Позволяет нейтрализовать аппаратуру, использующую сеть электропитания в качестве канала передачи информации.

Рис. 4.18. Генераторы шума сетевые IMPULSE и NG-401

Свипирующий генератор белого шума сетевой NG-401 (рис. 4.18) предназначен для защиты электросетей переменного тока 220 В, 50 Гц от

218

несанкционированного их использования для передачи речевой информации. Принцип действия основан на подаче в защищаемую сеть сложного шумоподобного сигнала с цифровым формированием. Модификация изделия «NG-402» позволяет защищать одновременно три фазы силовой линии.

4.7. СпособыпредотвращенияутечкиинформациичерезПЭМИНПК

В качестве технических способов исключения возможностей перехвата информации за счет ПЭМИН ПК можно перечислить следующие:

•доработка устройств ВТ с целью минимизации уровня излучений;

•электромагнитная экранировка помещений, в которых расположена вычислительная техника;

•активная радиотехническая маскировка (зашумление).

Доработка устройств ВТ осуществляется организациями, имеющими лицензии Гостехкомиссии России. Используя различные радиопоглощающие материалы и схемотехнические решения удается существенно снизить уровень излучений ВТ. Стоимость подобной доработки зависит от размера требуемой зоны безопасности и колеблется в пределах 20–70% от стоимости ПК. Электромагнитная экранировка помещений в широком диапазоне частот является сложной технической задачей, требует значительных капитальных затрат и не всегда возможна по эстетическим и эргономическим соображениям. Активная радиотехническая маскировка предполагает формирование и излучение в непосредственной близости от ВТ маскирующего сигнала.

Различают энергетический и неэнергетический методы активной маскировки. При энергетической маскировке с помощью генераторов шума излучается широкополосный шумовой сигнал с уровнем, существенно превышающим во всем частотном диапазоне уровень излучений ПК. Одновременно происходит наводка шумовых колебаний в отходящие цепи.

Из устройств активной энергетической маскировки наиболее известны: «Гном», «Шатер», «ИнейT», «Гамма». Их стоимость достигает 25–30% от стоимости ПК. При установке такого устройства необходимо убедиться в достаточности мер защиты, так как в его частотной характеристике возможны провалы. Для этого потребуется привлечение специалистов с соответствующей измерительной аппаратурой.

Статистические характеристики сформированных генератором маскирующих колебаний близки к характеристикам нормального белого шума.

Более дешевыми являются генераторы шума ГШ-1000 и ГШ-К-1000. Генератор шума ГШ-1000 выполнен в виде отдельного блока с питанием от сети 220 В (рис. 4.19) и предназначен для общей маскировки ПЭМИ персональных компьютеров, компьютерных сетей и комплексов на объектах

219