Тема 1.12.2. Средства обнаружения, локализации и подавления радиоизлучающих устройств

Способы подавления опасных электрических сигналов, распространя­ющихся из контролируемой зоны по кабелям (электрическим проводам), мо­гут быть пассивными и активными. Первые обеспечивают уменьшение уров­ня опасных сигналов, вторые - повышение уровня помех.

Рисунок - Классификация способов подавления опасных сигналов акустоэлектрических преобразователей

Отключение устройств с акустоэлектрическими преобразователями, соз­дающими опасные сигналы, является наиболее простым и эффективным спо­собом защиты информации. Необходимо отключать в помещении, в котором ведутся конфиденциальные разговоры, все радиоэлектронные средства и электрические приборы, без которых можно обойтись. С этой целью в средс­твах связи, например, телефонных аппаратах, постоянно подключенных к ли­ниям связи, устанавливаются выключатели. Более удобными в эксплуатации являются специальные средства защиты, автоматически отключающие неис­пользуемое радиоэлектронное средство при отсутствии в линии сигналов. Подобное устройство защиты отключает громкоговоритель ретрансляцион­ной сети при отсутствии сигналов вещания или подключает к телефонной ли­нии постоянно отключенную звонковую цепь телефонного аппарата при по­явлении в ней сигналов вызова.

Фильтрация опасных сигналов эффективна, если частоты опасных сигна­лов существенно отличаются от частот полезных сигналов.

Простейшим фильтром является конденсатор, устанавливаемый в звонко­вую цепь телефонных аппаратов устаревшей (с электромеханическим звон­ком) конструкции.

Емкость конденсатора выбирается такой величины, чтобы зашунтировать опасные сигналы, возникающие в обмотке катушки якоря звонковой цепи в результате воздействия на якорь акустических волн в звуковом диапазоне частот. Этот конденсатор оказывает на сигналы вызова частотой 25 Гц суще­ственно меньшее влияние, так как частоты речевого сигнала значительно выше.

Рисунок - Схема подключения фильтра (конденсатора) в звонковую цепь телефонного аппарата

Более сложное фильтрующее устройство представляет собой многозвен­ный фильтр низкой частоты на LC-элементах, подавляющий более высокие частоты акустоэлектрических преобразователей по сравнению с полезными сигналами часов единого времени, охранных и пожарных извещателей и др. Двухзвенный П-образный фильтр обеспечивает затухание опасных сигналов, возникающих во вторичных часах за счет акустоэлектрических преобразова­ний, примерно на 85 дБ. Подобные фильтры обеспечивают защиту информа­ции в телефонных аппаратах от высокочастотного навязывания, не пропус­кая к ним высокочастотные электрические сигналы от генератора, подклю­ченного злоумышленником к соответствующей телефонной линии. Полезные сигналы в речевом диапазоне частот проходят через фильтр без заметного ослабления.

Возможность ограничения опасных сигналов основывается на нелиней­ных свойствах полупроводниковых элементов (диодов, транзисторов, динисторов, тиристоров). Вольтамперная характеристика (зависимость значения протекающего по нелинейному элементу электрического тока от приложен­ного к нему напряжения источника тока) полупроводникового диода показа­на на рисунке.

Так как сопротивление диода согласно закону Ома равно отношению зна­чения напряжения на его выводах к величине протекающего по диоду тока, то из этого рисунка следует, что диод создает высокое (сотни тысяч ом) со­противление для сигналов с низким (доли и единицы мВ) напряжением и ма­лое (сотни Ом) - для полезных сигналов в телефонных линиях величиной в десятки вольт. Поэтому опасные сигналы, возникающие в защищаемых ра­диоэлектронных средствах и имеющие малую амплитуду по сравнению с по­лезным сигналом, дополнительно ослабляются в тысячи раз, а полезные сиг­налы проходят через полупроводниковый ограничитель практически без затухания. Этот способ защиты информации реализован в устройствах «Ко­рунд», «Гранит-VIH МП-1», МП-1 (для аналоговых ТА), МП-1ЦА (для циф­ровых ТА с автономным питанием), МП-1ЦЛ (для цифровых ТА с питанием от мини-АТС).

Рисунок - Вольтамперная характеристика полупроводникового диода

Сочетание фильтра и ограничителя широко используется в устройствах комплексной защиты информации путем подавления опасных побочных сиг­налов и сигналов высокочастотного навязывания (Грань -300, МП-1 А и др.).

Последний из рассматриваемых способов защиты информации заключа­ется в применении буферных усилителей между громкоговорителем и лини­ей. Буферный усилитель пропускает без ослабления и искажения сигналы к громкоговорителю и на 60-120 дБ уменьшает уровни опасных сигналов в об­ратном направлении.

Активные способы защиты от опасных сигналов предусматривают гене­рирование помех в радиодиапазоне (для пространственного зашумления) и звуковом (для линейного зашумления).

Экранирование электромагнитных полей

Функционирование любого радиоэлектронного средства (РЭС) связано с протеканием по его токопроводам электрического тока различных частот и образованием разности потенциалов между различными точками его элек­трической схемы, которые порождают магнитные и электрические поля.

Побочные поля без конструктивного изменения радиоэлектронного сред­ства можно локализовать в пределах защищаемой контролируемой зоны пу­тем экранирования источников поля. Различают следующие способы экрани­рования:

- экранирование электрического поля;

- экранирования магнитного поля;

- электромагнитное экранирование.

Экранирование электрического поля металлическим заземленным экра­ном достигается за счет нейтрализации зарядов в экране, вызванных этим полем. В результате этого напряженность электрического поля за экраном уменьшается. Для отекания зарядов с экрана, наводимых электрическим по­лем, необходимо обеспечить заземление экрана с малым (менее 4 Ом) сопро­тивлением.

В качестве заземлителей чаще всего применяются стальные трубы дли­ною 2-3 м диаметром 35-50 мм и стальные полосы сечением 50-100 мм. Более удобными являются трубы, позволяющие достигнуть достаточно глу­боких влажных слоев земли, обладающих достаточно высокой проводимо­стью и не подвергающихся высыханию или промерзанию.

Заземлители следует соединять с шинами, проложенными до мест разме­щения радиоэлектронных средств, с помощью сварки. Сечение шин и маги­стралей заземления по условиям механической прочности и получения до­статочной проводимости рекомендуется брать не менее 24х4 мм.

Магистрали заземления вне здания прокладываются на глубине около 1.5 м, внутри здания - по стене или специальным каналам таким образом, чтобы их можно было внешне осматривать. Соединяют магистрали с заземлителем с помощью сварки. К экрану или заземляемому устройству маги­страль подключают с помощью болтового соединения в одной точке.

Для эффективного экранирования низкочастотных полей применяются экраны, изготовленные из ферромагнитных материалов (пермаллоя или ста­ли) с большой относительной магнитной проницаемостью. При наличии та­кого экрана линии магнитной индукции проходят в основном по его стенкам, которые обладают малым магнитным сопротивлением по сравнению с со­противлением воздуха вне экрана. В результате этого магнитное поле шун­тируется экраном. Качество экранирования таких полей зависит от магнит­ной проницаемости экрана и сопротивления магнитопровода, которое будет тем меньше, чем толще экран и меньше в нем стыков и швов, расположен­ных поперек направления линий магнитной индукции.

Экранирование высокочастотного магнитного поля основано на исполь­зовании явления магнитной индукции, создающей в экране переменные ин­дукционные вихревые токи (токи Фуко). Магнитное поле этих токов будет направлено навстречу возбуждающему полю, в результате чего возбуждаю­щее магнитное поле вытесняется экраном. Из-за поверхностного эффекта плотность вихревых токов и напряженность переменного магнитного поля по мере углубления в металл падает по экспоненциальному закону.

Эффективность экранирования магнитного поля зависит от частоты его колебания и от электрических свойств материала экрана. Чем ниже частота, тем слабее действует экран и тем большей толщины приходится его делать для достижения одного и того же экранирующего эффекта. Для высоких час­тот, начиная с диапазона средних волн, экран из любого металла толщиной 0.5-1.5 мм достаточно эффективен. При выборе толщины и материала экрана следует руководствоваться также соображениями механической прочности, жесткости, стойкости против коррозии, удобства стыковки отдельных деталей и осуществления между ними переходных контактов с малым сопротив­лением, удобства пайки, сварки и пр. Для частот выше 10 МГц медный и се­ребряный экраны толщиной около 0.1 мм обладают значительным экраниру­ющим эффектом. Поэтому на частотах выше 10 МГц вполне допустимо при­менение экранов из фольгированного гетинакса или другого изоляционного материала с нанесенным на него медным или серебряным покрытием.

При экранировании магнитного поля заземление экрана не изменяет ве­личины возбуждаемых в экране токов и, следовательно, на эффективность магнитного экранирования не влияет.

Учитывая, что электромагнитное поле состоит из электрического и маг­нитного компонентов, то электромагнитное экранирование объединяет спо­собы высокочастотного электрического и магнитного экранирования.

Для изготовления экранов применяют следующие материалы:

- сталь листовая декапированная ГОСТ 1386-47 толщиной 0.35-2.0 мм;

- сталь тонколистовая оцинкованная ГОСТ 7118-54 толщиной 0.51 -1.50 мм;

- сетка стальная тканая ГОСТ 3826-47 с номерами 0.4-2.5;

- сетка стальная плетенная ГОСТ 5336-47 с номерами 3-6;

- сетка из латунной проволоки марки Л-80 ГОСТ 6613-53 0.25-2.6.

В последнее время в результате внедрения новой технологии металлиза­ции тканей на рынке появились металлизированные ткани с экранирующей способностью, не уступающей параметрам металлизированных сеток. На­пример, металлизированные ткани производства ВНИИСВ и АО «Темза - М» ослабляют электромагнитные поля в широком диапазоне частот (десятки - тысячи МГц) до 50-70 дБ.

Чтобы решить вопрос о материале экрана, необходимо оценить требуе­мый коэффициент ослабления побочных электромагнитных излучений и на­водок экраном. С этой целью в том месте, где предполагается установка эк­рана, следует предварительно измерить уровень поля от источников побоч­ных излучений.

Экранирование с ослаблением 65-70 дБ, достаточное для проведения за­крытых мероприятий, обеспечивается одинарной медной сеткой с ячейками размером 2.5 мм. Экран, изготовленный из луженной низкоуглеродистой ста­льной сетки с ячейкой размером 2.5-3 мм, уменьшает уровень излучений на 55-60 дБ, а из такой же двойной (с расстоянием между наружной и внутрен­ней сетками 100 мм) приблизительно на 90 дБ.

Размеры экранированного помещения выбирают исходя их его назначе­ния и стоимости. Обычно экранированные помещения строят площадью 6-8 м2 при высоте 2.5-3 м. Металлические листы или полотнища сетки долж­ны быть между собой прочно, с малым электрическим сопротивлением со­единены по всему периметру. Для сплошных экранов это может быть осуще­ствлено электросваркой или пайкой. Шов должен быть непрерывным для по­лучения цельносварной конструкции экрана. Для сетчатых экранов пригодна любая конструкция шва, обеспечивающая хороший электрический контакт между соседними полотнищами сетки не реже чем через 10-15 мм. Для этой цели может применяться пайка или точечная сварка.

Двери помещений также должны быть экранированы. При закрывании двери необходимо обеспечить надежный электрический контакт со стенка­ми помещения (с дверной рамой) по всему периметру не реже чем через 10-15 мм. Для этого может быть применена пружинная гребенка из фосфо­ристой бронзы, которую укрепляют по внутреннему периметру дверной рамы.

При наличии в экранированном помещении окон последние должны быть затянуты одним или двумя слоями медной сетки с ячейками не более 2х2 мм с расстоянием между слоями сетки не менее 50 мм. Оба слоя должны иметь хороший электрический контакт со стенками помещения (с рамой) по всему периметру. Сетки удобнее делать съемными, а металлическое обрамление съемной части также должно иметь пружинящие контакты в виде гребенки из фосфористой бронзы.

При проведении работ по тщательному экранированию подобных поме­щений необходимо одновременно обеспечить нормальные условия для рабо­тающего в нем человека, прежде всего, вентиляцию воздуха и освещение.

Величины затуханий экранированного помещения в зависимости от кон­струкции приведены в таблице.

В обычных (неэкранированных) помещениях основной экранирующий эффект обеспечивают железобетонные стены домов. Экранирующие свойс­тва дверей и окон хуже. Для повышения экранирующих свойств стен приме­няются дополнительные средства, в том числе:

- токопроводящие лакокрасочные покрытия или токопроводящие обои;

- шторы из металлизированной ткани;

- металлизированные стекла, устанавливаемые в металлические или мета­ллизированные рамы;

- токопроводящие пленки, наклеиваемые на окна. Экранирующие свойства тонких токопроводящих материалов в значи­тельной степени зависят от их электропроводности и частоты электромаг­нитного поля. Если среднее ослабление многослойной пленки по всему электромагнитному диапазону составляет 3 дБ, то в диапазоне частот 80-130 МГц увеличивается до 12 дБ, а в диапазоне 300-500 МГц составляет уже 25-35 дБ [66]. Но даже такое ослабление существенно (до 5 раз) со­кращает дальность приема сигналов маломощных радиозакладок в высо­кочастотном диапазоне.

На конструкцию экрана для вентиляционных отверстий также влияет диапазон частот экранируемого электромагнитного поля. Для частот менее 1000 МГц применяются сотовые конструкции, закрывающие вентиляционное отверстие, с прямоугольными, круглыми, шестигранными ячейками. Для достижения эффективного экранирования размеры ячеек должны быть ме­нее 0.1 длины волны. При повышении частоты необходимые размеры ячеек могут быть столь малыми, что ухудшается вентиляция. Поэтому при f> 1000 МГц рекомендуются специальные ловушки электромагнитной энер­гии, ослабляющие ее уровень до 50 дБ.

Серьезную проблему представляет защита информации от утечки по ли­ниям связи и кабелям электропитания, выходящих за пределы помещений или всего объекта. В пространстве, окружающем провод информационной линии связи или цепи электропитания, создаются переменные электрические. магнитные и электромагнитные поля, несущие конфиденциальную информа­цию. Эти поля являются опасными, так как они могут распространяться за пределы контролируемой зоны или наводить эдс в других проводах, выходя­щих за пределы объекта.

Локализация полей с целью защиты информации достигается экраниро­ванием проводов путем помещения их в металлическую оболочку (оплетку или трубу). Необходимое условие экранирования проводов - их зазем­ление. Наилучшую защиту обеспечивают экранированный трифиляр (три скрученные вместе провода, из которых один используется в качестве эк­рана), триаксиальный кабель (изолированный коаксиальный кабель, поме­щенный в электрический экран), экранированный плоский кабель в виде плоского многопроводного кабеля, покрытого с одной или обеих сторон медной фольгой.

Существенные различия в частотах звукового диапазона и электропита­ния позволяют эффективно (на 60-100 дБ) подавлять опасные сигналы, рас­пространяющиеся по цепям электропитания, с помощью сетевых фильтров на входе (выходе) силового кабеля в контролируемую зону. Сетевые фильтры представляют собой фильтры низкой частоты с частотой среза около 50 Гц, обеспечивающие малое затухание тока электропитания и вы­сокое - речевых сигналов. Сетевые фильтры имеют различные конструк­ции в зависимости от тока электропитания и характеристик фильтра. Для уменьшения паразитной связи между входом и выходом через магнитные и электрические поля катушки и конденсаторы фильтра размещаются в кор­пусе-экране.

Средства активного подавления опасных сигналов представляют собой генераторы пространственного и линейного зашумления. Учи­тывая малую мощность побочных электромагнитных излучений генераторы широкополосных заградительных помех для пространственного зашумления рассматриваются как достаточно эффективные средства защиты информа­ции.

Возможности более эффективного подавления опасных сигналов при­цельной помехой затруднены из-за неопределенности значений их частот.

Для измерения, характеристик побочных электромагнитных излучений созда­ются автоматизированные комплексы. Примером такого комплекса может служить программно-аппаратный комплекс «Навигатор» (НПЦ Фирма «Нелк»), разработанный на базе анализатора спектра фирмы Hewlett Packard, управляемого ПЭВМ с использованием специального программного обеспе­чения. Комплекс обеспечивает автоматические и полуавтоматические изме­рения принимаемых излучений, обработку и отображение полученных ре­зультатов на экране монитора ПЭВМ, контроль радиоэлектронной обстанов­ки в проверяемых помещениях с возможностью накопления информации и сравнения ее с полученными ранее данными.