Методы и средства защиты информации. Внимание!!! В книге могут встречаться существенные ошибки (в рисунках и формулах). Они не связаны ни со
 Скачать 4.86 Mb.
|
|
Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации Рис . 6.14. Вращение рамки в магнитном поле приводит к генерации ЭДС Во время звучания человеческой речи возникает воздушный поток перемен - ной плотности Раз так , то можно ожидать , что под воздействием воздушного по - тока речи будет вращаться и катушка ( рамка ), что вызовет пропорциональное изменение ЭДС индукции на ее концах Так можно связать акустическое воздей - ствие на проводник в магнитном поле с возникающей ЭДС индукции на его кон - цах Это типичный пример группы индукционных акустических преобразовате - лей Представителем этой группы является , например , электродинамический преобразователь Рассмотрим акустическое воздействие на катушку индуктивности с сердечни - ком ( рис . 6.15). Механизм и условия возникновения ЭДС индукции в такой катуш - ке сводятся к следующему Рис . 6.15. Возникновение ЭДС на катушке индуктивности • Под акустическим давлением Р появляется вибрация корпуса и обмотки ка - тушки • Вибрация вызывает колебания проводов обмотки в магнитном поле , что и приводит к появлению ЭДС индукции на концах катушки Эта ЭДС определя - ется по формуле : E = d dt (N фс + N фв ) = d dt B 0 S с (t) µ с (t) µ 0 (t) cos ϕ с (t) + S 0 (t) cos ϕ 0 (t) , где N фс — магнитный поток , замыкающийся через сердечник ; N фв — магнитный поток , замыкающийся через обмотки по воздуху ; B 0 — вектор магнитной индук - ции ; µ с (t) — магнитная проницаемость сердечника ; µ 0 (t) — магнитная постоян - ная ; ϕ с (t) — угол между вектором B 0 и осью сердечника ; ϕ 0 (t) — угол между Физические преобразователи 161 вектором B 0 и осью катушки ; S с — площадь поперечного сечения сердечника ; S 0 — площадь поперечного сечения катушки Индуктивные преобразователи подразделяются на электромагнитные , элек - тродинамические и магнитострикционные К электромагнитным преобразователям относятся такие устройства , как громкоговорители , электрические звонки ( в том числе и вызывные звонки телефонных аппаратов ), электрорадиоизмерительные приборы Примером непосредственного использо - вания этого эффекта для цепей акустическо - го преобразования является электродина - мический микрофон ( рис . 6.16). ЭДС на вы - ходе катушки определяется по формуле : E = –L dI dt , L = k 4 πµ 0 N 2 S I , где L — индуктивность ; k — коэффициент , зависящий от соотношения ; I — дли - на намотки катушки ; d — диаметр катушки ; µ 0 — магнитная проницаемость ; S — площадь поперечного сечения катушки ; N — количество витков катушки Возникновение ЭДС на входе такого преобразователя принято называть мик - рофонным эффектом Можно утверждать , что микрофонный эффект способен проявляться как в электродинамической , так и в электромагнитной , конденса - торной и других конструкциях , широко используемых в микрофонах самого раз - личного 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 : E мэ = η P, где η — акустическая чувствительность звонка , P — акустическое давление η = VS µ 0 NS м d 2 Z м , где V — магнитодвижущая сила постоянного магнита ; S — площадь якоря ( пла - стины ); µ 0 — магнитная проницаемость сердечника ; N — количество витков ка - Рис . 6.16. Возникновение ЭДС в электродинамическом микрофоне 162 Глава 6. Классификация акустических каналов утечки информации тушки ; S м — площадь полосного наконечника ; d — величина зазора ; Z м — меха - ническое сопротивление По такому же принципу ( принципу электромеханического вызывного звонка ) образуется микрофонный эффект и в отдельных типах электромеханических ре - ле 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 на вызывном звонке Рис . 6.18. Схема возникновения ЭДС на реле Микрофонный эффект громкоговорителей Динамические головки прямого излучения , устанавливаемые в абонентских громкоговорителях , имеют достаточно высокую чувствительность к акустическо - му воздействию (2–3 мВ / Па ) и сравнительно равномерную в речевом диапазоне частот амплитудно - частотную характеристику , что обеспечивает высокую раз - борчивость речевых сигналов E мэ = η P, η = BIS Z м , где η — акустическая чувствительность звонка , I — длина проводника , движуще - гося в магнитном поле с индукцией B ; B — магнитная индукция ; S — площадь поверхности , подверженной влиянию давления акустического поля ; Z м — меха - ническое сопротивление Физические преобразователи 163 Рис . 6.19. Схема возникновения ЭДС на громкоговорителе Известно , что абонентские громкоговорители бывают одно - и многопро - граммными В частности , территории бывшего СССР достаточно широко рас - пространены трехпрограммные громкоговорители Трехпрограммные абонентские громкоговорители , в соответствии с ГОСТ 18286-88 (“ Приемники трехпрограммные проводного вещания Общие техниче - ские условия ”), имеют основной канал ( НЧ ) и каналы радиочастоты ( ВЧ ), вклю - ченные через усилитель - преобразователь Усилитель - преобразователь обеспе - чивает 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 вырабатывает частоту 78 кГц , а другой — 120 кГц Наличие сложной электронной схемы построения трехпрограммных громко - говорителей ( 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 час - тотах гетеродина (78 и 120 кГц ). Микрофонный эффект вторичных электрочасов Исполнительное устройство вторичных электрочасов представляет собой ша - говый электродвигатель , управляемый трехсекундными разнополярными им - пульсами U = ± 24 В , поступающими с интервалом 57 с от первичных электроча - сов Микрофонный эффект вторичных часов , обусловленный акустическим эф - фектом шагового электродвигателя ( рис . 6.20), проявляется в основном в интер - валах 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 суще - ственно зависит от их конструкции , т е выполнены ли они в пластмассовом , де - ревянном 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 проис - хождения , индуцирующих или наводящих в них значительные напряжения Та - кое воздействие называют электромагнитным влиянием или просто влиянием на элементы цепи Коль скоро такое влияние образуется непредусмотренными свя - зями , в подобных случаях говорят о паразитных ( вредных ) связях и наводках , ко - торые приводят к образованию электрических каналов утечки информации Основными видами паразитных связей в схемах радиоэлектронного оборудо - вания ( РЭО ) являются емкостные , индуктивные , электромагнитные , электромеха - нические связи и связи через источник питания и заземления РЭО Паразитные емкостные связи Паразитные емкостные связи обусловлены электрической емкостью , обра - зующейся между элементами , деталями и проводниками схем , несущих потен - циал сигнала ( рис . 7.1). Так как сопротивление емкости , создающей паразитную емкостную связь , падает с ростом частоты ( X c = 1/ ω C ), 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 емко - стную связь , тем меньше емкости требуется для его самовозбуждения При уси - лении в 105 раз (100 дБ ) для самовозбуждения усилителя звуковых частот ино - гда 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 трансфор - маторами 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 гармони - ках Рис . 7.1. Схема возникновения паразитной емкостной связи Для усилителей с малым входным напряжением ( микрофонные , магнитофон - ные и др .) очень опасна индуктивная связь входного трансформатора с источни - ками переменных магнитных полей ( трансформаторы питания ). При расположе - нии такого источника вблизи от входного трансформатора ЭДС , которая наво - дится на вторичной обмотке трансформатора средних размеров , может достигать нескольких милливольт , что в сотни раз превосходит допустимое зна - чение Значительно слабее паразитная индуктивная связь проявляется при тор - роидальной конструкции входного трансформатора При уменьшении размеров трансформатора паразитная индуктивная связь ослабляется Паразитные электромагнитные связи Паразитные электромагнитные связи приводят к самовозбуждению отдель - ных каскадов звуковых и широкополосных усилителей на частотах порядка де - сятков и сотен мегагерц Эти связи обычно возникают между выводными про - водниками усилительных элементов , образующими колебательную систему с распределенными параметрами и резонансной частотой определенного поряд - ка Паразитные электромеханические связи Паразитные электромеханические связи проявляются в устройствах , корпус которых имеет механическую связь с включенным на вход усилителя громкого - ворителем ; 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 Паразитные связи и наводки 167 Транзисторы почти не обладают микрофонным эффектом , поэтому паразит - ная электромеханическая связь проявляется в основном в ламповых усилите - лях Паразитные обратные связи через источники питания Паразитные обратные связи через источники питания в многокаскадном уси - лителе возникают вследствие того , что источники питания имеют внутреннее со - противление Так , например , ток сигнала I вых усилителя ( рис . 7.2), проходя через источник питания , создает на внутреннем сопротивлении Z н последнего падение напря - жения U , равное I вых Z н Это напряжение подается на предыдущие каскады вме - сте 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 соотноше - ния 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 ка - налы утечки информации В линию электропитания ВЧ передается за счет пара - зитных емкостей трансформаторов блоков питания ( рис . 7.3). Утечка информации по цепям заземления Заземление ( рис . 7.4) — это устройство , состоящее из заземлителей и про - водников , соединяющих заземлители с электронными и электрическими устрой - ствами , приборами и т д Заземлителем называют проводник или группу провод - ников , выполненных из проводящего материала и находящихся в непосредст - венном 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 со - противлением заземления Величина сопротивления заземления зависит от удельного сопротивления грунта и площади соприкосновения заземлителя с землей Глава 8 Классификация визуально - оптических 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 дол - жен обладать определенными характеристиками : • соответствующими угловыми размерами ; • собственной яркостью L o ; • контрастностью Контрастность объекта K o определяется отношением разности яркостей объ - екта и фона L o – L ф к их сумме L o + L ф : K o = L o – L ф L o + L ф Значение контрастности колеблется в довольно широких пределах Контра - стность K o = 0,08, когда объект почти сливается с фоном , считается недостаточ - ной При K o = 0,16 контрастность называется промежуточной , а при K o = 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 сис - темы и т д .). Визуально - оптическое наблюдение Визуально - оптическое наблюдение является наиболее известным , достаточно простым , широко распространенным и хорошо оснащенным самыми современны - ми техническими средствами разведки Этот вид действий обладает : • достоверностью и точностью добываемой информации ; • высокой оперативностью получения информации ; • доступностью реализации ; • документальностью полученных сведений ( фото , кино , TV). |