Побочные электромагнитные излучения и наводки

Термин ПЭМИН (побочные электромагнитные излучения и наводки) появился в конце 60-х - начале 70-х годов при разработке методов предотвращения утечки информации через различного рода демаскирующие и побочные излучения электронного оборудования. В Европе и Канаде для обозначения данного термина используется "compromising emanation" - компрометирующее излучение. Несмотря на то, что проявления ПЭМИН были замечены еще в XVIII веке, полномасштабные исследования начались во время Второй мировой войны, что было обусловлено, в первую очередь, желанием правительств стран-участниц сохранить втайне свою информацию и получить доступ к информации противников. Опасность ПЭМИН с точки зрения защиты информации впервые наглядно была продемонстрирована голландским инженером Вим ван Эку, который в 1985 году опубликовал статью "Электромагнитное излучение видеодисплейных модулей: Риск перехвата?". Статья была посвящена потенциальным методам перехвата композитного сигнала видеомониторов. В марте 1985 года на выставке Securecom-85 в Каннах ван Эк продемонстрировал оборудование для перехвата излучений монитора. Опыт был достаточно прост: в автомобиле, стоящем на улице, был установлен обычный телевизионный приемник с усовершенствованной антенной, на экране которого можно было наблюдать ту же самую картину, которую воспроизводил монитор компьютера в здании рядом с автомобилем. Эксперимент доказал, что перехват информации с монитора возможен с помощью незначительно доработанного обычного телевизионного приемника. Процессы и явления, являющиеся источниками ПЭМИН, можно разделить на четыре вида:

• не предусмотренные функциями радиосредств и электрических приборов преобразования внешних акустических сигналов в электрические сигналы;
• побочные низкочастотные излучения;
• побочные высокочастотные излучения;
• паразитные связи и наводки.

Рассмотрим подробнее каждый из этих видов ПЭМИН.

Побочные преобразования акустических сигналов в электрические

Акустоэлектрическими преобразователями называются преобразователи внешних акустических сигналов в электрические. К акустоэлектрическим преобразователям относятся различные элементы, детали и устройства, способные под воздействием давления акустической волны создавать эквивалентные электрические сигналы или изменять свои параметры.

Классификация акустоэлектрических преобразований по физическим процессам, порождающим опасные сигналы, приведена на рисунке 15.1.

Рис. 15.1. Классификация акустоэлектрических преобразователей

На выходе активных акустоэлектрических преобразователей под воздействием акустической волны образуются эквивалентные электрические сигналы, пассивные же реагируют лишь изменением своих параметров.

Рассмотрим пример активного акустоэлектрического преобразования с помощью электродинамического акустоэлектрического преобразователя. Опасные сигналы в преобразователях данного типа возникают за счет электромагнитной индукции при перемещении провода в магнитном поле под воздействием акустической волны, как показано на рис. 15.2.

Рис. 15.2. Принцип работы электродинамического акустоэлектрического преобразователя

Если провод длиной L под действием звуковой волны с давлением P перемещается со скоростью V в магнитном поле с индукцией B, то в нем при условии перпендикулярности силовых магнитных линий проводу и скорости его перемещения, возникает ЭДС величиной . Так как скорость перемещения провода зависит от давления акустической волны V=PS/Z ( Z- механическое сопротивление, S - площадь провода, на которую воздействует волна), ЭДС так же зависит от параметров акустической волны, то есть модулируется ею.

В пассивных акустоэлектрических преобразователях под воздействием акустической волны изменятся параметры элементов схем средств. В конечном итоге изменяются и параметры циркулирующих в них электрических сигналов. Чаще всего изменяются индуктивности и емкости электрических цепей.

Если в электрической цепи есть катушка с витками проволоки, то под воздействием акустической волны может измениться размер катушки и расстояние между витками, что приведет к изменению индуктивности катушки. Далее, если катушка является элементом, задающим частоту генератора, изменение индуктивности вызовет частотную модуляцию сигнала генератора информацией, которая была в акустической волне. Магнитострикция проявляется в изменении магнитных свойств электротехнической стали и ее сплавов при деформации, что приводит к изменению значений индуктивности цепи и модуляции протекающих через нее сигналов.

К наиболее распространенным случайным акустоэлектрическим преобразователям относятся [15.2]:

• вызывные устройства телефонных аппаратов;
• динамические головки громкоговорителей, электромагнитные капсюли телефонных трубок, электрические двигатели бытовых электроприборов;
• катушки контуров, дросселей, трансформаторов, провода монтажных жгутов, пластины (электроды) конденсаторов;
• пьезоэлектрические вещества (кварцы генераторов, виброакустические излучатели акустических генераторов помех);
• ферромагнитные материалы в виде сердечников трансформаторов и дросселей.

Опасные сигналы, образованные в результате акустоэлектрического преобразования, могут:

• распространяться по проводам за пределы контролируемой зоны;
• излучаться в пространство;
• модулировать другие сигналы.

Опасность акустоэлектрического преобразователя зависит от его чувствительности. Чувствительность есть величина пропорциональная величине сигнала на выходе акустоэлектрического преобразователя (или изменения падающего на нем напряжения) и обратно пропорциональная силе давления акустической волны на чувствительный элемент преобразователя на частоте f=1000 КГц. Чувствительность измеряется в В/Па или мВ/Па.

Таким образом, в повседневной жизни нас окружают различные устройства, элементы которых могут выступать в качестве акустоэлектрических преобразователей. При этом нельзя пренебрегать опасными сигналами маленьких значений, так как современная техника очень чувствительна и способна улавливать сигналы даже незначительной мощности. Более того, не всегда для извлечения сигнала малой мощности необходима техника с высокой чувствительностью. Рассмотрим телефонную линию, которая постоянно подключена к источнику тока напряжением 60 В. Любые опасные сигналы, в том числе опасные сигналы звонковой цепи в единицы и доли мВ, можно легко отделить с помощью фильтра от 60 В напряжения постоянного тока телефонной линии. После получения опасные сигналы многократно усиливаются, и злоумышленник получает доступ к информации. Необходимо также помнить, что опасные сигналы маленькой мощности могут модулировать более мощные электрические сигналы и поля, тем самым значительно увеличивая дальность своего распространения и вероятность перехвата.