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 11. Каналы утечки информации при эксплуатации ЭВМ Значение порога определяется уровнем помех , собственными шумами кана - лов обнаружителя , временем накопления информации , а также заданной веро - ятностью обнаружения и допустимой вероятностью ложной тревоги Данная процедура эквивалентна балансировке каждого из спектральных гра - диентометров , при этом разбалансировка является следствием появления сиг - нала С другой стороны критеральная функция является , по существу , градиен - том во времени Индикатором появления диктофона является возникновение неравномерности во времени и возрастание градиента выше порогового уровня При этом частоты диктофона и помехи могут совпадать Если бы все сводилось к стабильному фону , который можно запомнить перед сеансом контроля , то задача обнаружения была бы решена Необходимо было бы в течение достаточно длительного времени обучать систему окружающей обстановке Однако реально дела обстоят сложнее Во время контроля возни - кают дополнительные помехи или фоновые компоненты : от транспорта , измене - ния параметров сети , офисной техники Поэтому шаблон за время сеанса кон - троля существенно устаревает Сама модель стабильного фона , к сожалению , является лишь условностью , которая на практике часто не соблюдается Поэто - му приходится привлекать дополнительные алгоритмы : распознавание событий и многоканальную адаптивную фильтрацию Распознавание событий Процедура обучения , рассмотренная ранее , сама по себе является первым этапом распознавания события , связанного с работающим диктофоном Однако в процессе обнаружения помимо работы диктофона встречается еще целый ряд событий , которые могут привести к превышению порога и вызвать сигнал трево - ги , например , включение нового компьютера , вибрация , импульсная помеха , звонок телефона , помехи транспортные и т д Поэтому ОД должен все эти события идентифицировать для того , чтобы ор - ганизовать адекватную реакцию системы : при кратковременных помехах обна - ружение на помеховых компонентах спектра должно отключаться , при долго - временных — должны вносить изменения в шаблон В основу распознавания положена информация о спектре событий , получен - ная на этапе предварительных исследований Однако электромагнитная обстановка в крупных промышленных городах слишком разнообразна , чтобы распознавать все ситуации Некоторые сигналы появляются и исчезают по случайному закону Поэтому для исключения ложных тревог дополнительно приходится применять совершенно другой подход — мно - гоканальную адаптивную фильтрацию Многоканальная фильтрация Необходимость в многоканальной ( многодатчиковой ) системе обусловлена естественной потребностью контроля пространства , превышающего радиус об - Оценка уровня ПЭМИ 197 наружения однодатчиковой системы Однако , помимо этого , многоканальность способна придать системе совершенно новые возможности , в частности , ком - пенсировать помехи Использование многоканальности для фильтрации помех базируется на раз - личии действия ближних и дальних источников на систему Мощный дальний ис - точник воспринимают все датчики , в то время как слабый ближний сигнал от дик - тофона — всего один - два датчика Тогда , сопоставив спектры сигналов различных каналов , можно разделить действия помех и диктофонов По существу , это явля - ется обобщением принципа градиентометрии Опорный и сигнальный каналы об - разуют своеобразный градиентометр , в котором спектр фона предсказывается по сигналу опорного канала Отклонение от фона в сигнальном канале свидетельст - вует о наличии ближнего источника Дополнительные возможности отстройки от помех дают методы многока - нальной адаптивной фильтрации Таким образом , последовательное применение различных технологий позво - ляет приблизиться к предельной дальности обнаружения Рассмотренные принципы обнаружения диктофонов применены в новой офисной системе PTRD 018, построенной на базе микропроцессора 80 С 25SB. Цифровые технологии , реализованные в данной модели , позволяют охватить до 16- ти посадочных мест , что в восемь раз превышает возможности аналоговых моделей Применение рассмотренных методов обработки сигналов обеспечива - ет нормальную работу прибора даже в помещениях с очень неблагоприятной помеховой обстановкой , при этом ложные срабатывания при соблюдении пра - вил эксплуатации крайне маловероятны Дальность обнаружения при благопри - ятных условиях достигает 1,5 м для каждого датчика , что на данный момент яв - ляется наилучшим результатом Оценка уровня ПЭМИ Оценка уровня ПЭМИ средств цифровой электронной техники может произ - водиться с точки зрения соответствия этих уровней следующим нормам и требо - ваниям : • санитарно - гигиенические нормы ( ГОСТ 12.1.006-84); • нормы электромагнитной совместимости ( ЭМС ); • нормы и требования по ЗИ об утечке через ПЭМИ В зависимости от того , соответствие каким нормам требуется установить , используются те или иные приборы , методы и методики проведения измере - ний Следует заметить , что нормы на уровни ЭМИ с точки зрения ЭМС существен - но ( на несколько порядков ) строже санитарно - гигиенических норм Очевидно , что нормы , методики и приборы , используемые в системе обеспечения безопасно - сти жизнедеятельности , не могут быть использованы при решении задач ЗИ 198 Глава 11. Каналы утечки информации при эксплуатации ЭВМ Уровни ПЭМИ цифровой электронной техники с точки зрения ЭМС регламен - тированы целым рядом международных и отечественных стандартов ( публика - ции CISPR — специального международного комитета по радиопомехам , ГОСТ 29216-91) устанавливает следующие нормы напряженности поля радиопомех от оборудования информационной техники ( табл . 11.1). Таблица 11.1. Нормы напряженности поля радиопомех Полоса частот , МГц Квазипиковые нормы , ДБ миВ / м ( миВ / м ) 30–230 30 (31,6) 230–1000 37 (70,8) Уровни напряженности поля излучаемых помех нормируются на расстоянии 10 или 30 м от источника помех в зависимости от того , где будет эксплуатиро - ваться оборудование ( в жилых помещениях или в условиях промышленных предприятий ). Приведенные допускаемые уровни излучения достаточны для перехвата ЭМИ на значительном расстоянии Кроме того , в диапазоне частот 0,15–30 МГц нормируются только уровни напряжения помех на сетевых зажимах оборудова - ния и не нормируется напряженность поля радиопомех Данные нормы при се - рийном выпуске выполняются с какой - то вероятностью Таким образом , соответствие ПЭМИ средств цифровой электронной техники нормам на ЭМС не может быть гарантией сохранения конфиденциальности ин - формации , обрабатываемой с помощью этих средств Однако высокая степень стандартизации методик и аппаратуры измерения уровня ЭМИ при решении задач оценки ЭМС делает возможным ( с учетом неко - торых особенностей ) использование их при решении задач ЗИ Остановимся на характеристиках используемой измерительной аппаратуры : • диапазон рабочих частот — 9 МГц – 1000 МГц ; • возможность изменения полосы пропускания ; • наличие детекторов квазипикового , пикового , среднего и среднеквадратиче - ского значений ; • возможность слухового контроля сигнала , имеющего амплитудную и частот - ную модуляцию ; • наличие выхода промежуточной частоты и выхода на осциллограф ; • наличие комплекта стандартных калибровочных антенн Приборы , используемые на практике для определения ЭМС , перечислены в табл . 11.2. Таблица 11.2. Приборы , используемые для определения ЭМС Прибор Диапазон рабочих частот , МГц Производитель SMV-8 26–1000 Messelecktronik, Германия Оценка уровня ПЭМИ 199 SMV-11 0,009–30 — " — SMV-41 0,009–1000 — " — “ Элмас ” 30–1300 ПО “ Вектор ”, С .– Петербург ESH-2 0,009–30 RHODE & SHWARZ, ФРГ ESV 20–1000 — " — ESH-3 0,009–30 — " — ESVP 20–1300 — " — Современные измерительные приемники ( ЭЛМАС , ESH-3, ESVP, SMV-41) ав - томатизированы и оборудованы интерфейсами по стандарту IEEE-488, что представляет возможность управлять режимами работы приемника с помощью внешней ЭВМ , а передавать измеренные значения на внешнюю ЭВМ для их об - работки Кроме перечисленных в табл . 11.2 приборов , для измерения побочных ЭМИ средств цифровой электронной техники могут быть использованы анализаторы спектра в комплекте с измерительными антеннами ( табл . 11.3). Таблица 11.3. Анализаторы спектра Прибор Диапазон рабочих частот , МГц Диапазон измерения Производитель СЧ -82 3 · 10 -4 – 1500 1 миВ – 3 В СНГ СКЧ -84 3 · 10 -5 – 110 70 нВ – 2,2 В — " — СЧ -85 1 · 10 -4 – 39,6 · 10 3 1 миВ – 3 В 10 -16 – 10 -2 Вт — " — РСКЧ -86 25 – 1500 40 нВ – 2,8 В 3 10 -17 – 1 Вт — " — РСКЧ -87 1000 – 4000 10 -12 – 0,1 Вт — " — РСКЧ -90 1000 – 17440 10 -12 – 0,1 Вт — " — НР 8568 В 1 · 10 -4 – 1500 10 -16 – 1 Вт Hewlett-Packard, США Окончание таблицы 11.3 Прибор Диапазон рабочих частот , МГц Диапазон измерения Производитель НР 71100 А 1 · 10 -4 – 2900 10 -16 – 1 Вт — " — НР 8566 В 1 · 10 -4 – 22000 10 -16 – 1 Вт — " — 2756 Р 1 · 10 -2 – 3,25 · 10 3 10 -16 – 1 Вт Tektronix, США 2380-2383 1 · 10 -4 – 4200 10 -18 – 1 Вт Marconi Instruments, Анг - лия FSA 1 · 10 -4 – 2000 10 -17 – 1 Вт RHODE & SHWARZ, ФРГ 200 Глава 11. Каналы утечки информации при эксплуатации ЭВМ FSB 1 · 10 -4 – 5000 10 -17 – 1 Вт — " — Современные анализаторы спектра со встроенными микропроцессорами по - зволяют анализировать различные параметры сигналов Имеется возможность объединения анализатора спектра с помощью интерфейса с другими измери - тельными приборами и внешней ЭВМ в автоматизированные измерительные системы В процессе обработки могут выполняться следующие функции : поиск экстре - мальных значений сигнала ; отбор сигналов , уровень которых превосходит за - данный сдвиг по оси частот для оптимальной регистрации сигнала Встроенный микропроцессор обеспечивает обработку амплитудно - частотных спектров , а также оптимизацию времени измерения и разрешающей способности для рас - сматриваемого интервала частот В отличие от задач ЭМС , где требуется определить максимальный уровень излучения в заданном диапазоне частот , при решении задач ЗИ требуется опре - делить уровень излучения в широком диапазоне частот , соответствующем ин - формативному сигналу Поэтому оценка уровня излучений при решении задач ЗИ должна начинаться с анализа технической документации и отбора электри - ческих цепей , по которым можно передавать информацию с ограниченным дос - тупом Необходимо провести анализ и определить характеристики опасных сиг - налов : • используемый код : последовательный , параллельный ; • периодическое повторение сигнала : есть , нет ; • временные характеристики сигнала ; • спектральные характеристики сигнала После этого можно приступать непосредственно к определению уровней ин - формативных ПЭМИ Здесь используются следующие методы : метод оценочных расчетов , метод принудительной ( искусственной ) активизации ; метод эквива - лентного приемника Метод оценочных расчетов Определяются элементы конструкции оборудования , в которых циркулируют опасные сигналы , составляются модели , производится оценочный расчет уровня излучений Этот метод хорошо реализуется при наличии программного обеспе - чения для ЭВМ в виде экспертной системы , содержащей банк моделей излуча - телей Метод принудительной активизации Активизируется ( программно или аппаратно ) канал ( одна опасная цепь ) эта - лонным сигналом , который позволяет идентифицировать излучения , и измеря - Методы измерения уровня ПЭМИ 201 ются уровни возникающих ПЭМИ Для измерений в данном методе могут быть использованы измерительные приемники и анализаторы спектра Метод эквивалентного приемника Синтезируется приемник для восстановления информации , содержащейся в ПЭМИ После калибровки такой приемник может быть использован для измере - ния уровней информационных излучений Каждый из методов обладает своими достоинствами и недостатками В на - стоящее время наиболее приемлемым для практики методом оценки уровней информативных ПЭМИ представляется метод принудительной активизации Методы измерения уровня ПЭМИ При проведении специальных исследований необходимо измерять уровень ПЭМИ и рассчитать радиус зоны R2, характеризующий минимальное расстояние от технических средств , на границе и за пределами которого отношение сиг - нал / шум не превышает нормированного значения ( рис . 11.3). В общем случае это расстояние может находиться в ближней , промежуточной или дальней ( вол - новой ) зоне В пределах каждой из зон затухание электромагнитной волны описывается различными аналитическими зависимостями Для получения объективной вели - чины следует правильно определять границы зон В настоящее время границы зон определяются условно , без достаточного математического или электродинамического обоснования Так в качестве грани - цы ближней зоны некоторые авторы принимают величину λ/2π , а дальней — λ В ряде случаев ошибочно принимается , что в промежуточной зоне напряженность электрического поля обратно пропорциональна квадрату расстояния от источни - ка побочных излучений Таким образом , при расчете радиуса R2 допускаются методические погрешности , что недопустимо при организации защиты инфор - мации ограниченного распространения от утечки за счет побочных электромаг - нитных излучений Для многих технических средств обработки информации ( ПЭВМ и др .) характерна большая величина амплитуды напряжения опасного сигнала и малая величина амплитуды тока Такие источники относятся к элек - трическим излучателям 202 Глава 11. Каналы утечки информации при эксплуатации ЭВМ Рис . 11.3. Определение радиуса зоны R2 Технические средства обработки информации полагаем точечным электриче - ским излучателем , поскольку его размеры существенно меньше расстояния до точки возможного перехвата информации Представим техническое средство обработки информации в виде диполя , размещенного в точке О сферической системы координат , как показано на рис . 11.4. Математические выражения для определения параметров поля источников ПЭМИ можно получить из классической теории технической электродинамики , используя выражение для векторного потенциала Известно , что векторы напря - женности магнитного Н и электрического Е полей связаны с векторным потен - циалом зависимостями : H = 1 µ a × rotA э , E = 1 i ωε a µ a rot rotA a Здесь A э = µ a I l e –jkr 4 π r , где ε a — абсолютная комплексная диэлектрическая проницаемость ; µ a — абсолютная магнитная проницаемость среды ; I — ток в проводнике ; l — длина проводника ; r — расстояние от излучателя до измерительной антенны ( точка наблюдения ); k — волновое число Методы измерения уровня ПЭМИ 203 Рис . 11.4. Модель излучателя электромагнитного поля Разложим векторный потенциал на радиальную ( A r ), угломестную ( A θ ) и ази - мутальную ( A φ ) составляющие : A r = µ a 4 π r I l e –jkr r cos θ , A θ = – µ a 4 π r I l e –jkr r sin θ , A φ = 0 В сферической системе координат составляющие вектора напряженности электрического поля описываются следующими выражениями : E r = –i I l 2 πωε a e –ikr 1 r 3 + i k r 2 cos θ (11.1) E θ = –i I l 4 πωε a e –ikr 1 r 3 + i k r 2 – k 2 r sin θ (11.2) E φ = 0 Вектор напряженности электрического поля имеет вид E = rE r + θ E θ Сило - вые лини вектора E лежат в меридиональных плоскостях Составляющая E θ достигает максимального значения при θ = π /2 в экваториальной плоскости и равна нулю на оси диполя Поэтому измерения ПЭМИ необходимо осуществлять в направлении максимального излучения технического средства при θ = π /2 Со - ставляющая E r пропорциональна cos θ и достигает максимума на оси диполя , а в экваториальной плоскости равна нулю С учетом волнового сопротивления среды без потерь |