Презентация на тему: Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция

Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция
1/44
Средняя оценка: 4.2/5 (всего оценок: 28)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (286 Кб)
1

Первый слайд презентации

Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция 2.9 Москва, 2012 1

Изображение слайда
2

Слайд 2

Содержание лекции: Введение Электромагнитные излучения сосредоточенных источников Электромагнитные излучения распределенных источников Утечка информации по цепям электропитания Утечка информации по цепям заземления Литература: Торокин А. А. Инженерно-техническая защита информации. — М.: Гелиос АРВ, 2005. 2

Изображение слайда
3

Слайд 3

3 ВВЕДЕНИЕ

Изображение слайда
4

Слайд 4

Дальность распространения излучаемого ВЧ-электромагнитного поля зависит от его мощности, частоты колебания, величины затухания поля в среде и характера распространения поля. Характер распространения электромагнитного поля в свободном пространстве описывается 4 уравнения Максвелла, приведенными им в 1873 г. в труде «Трактат об электричестве и магнетизме». Эти уравнения явились обобщением открытых ранее законов электрического и магнитного полей. Они вам известны. 4

Изображение слайда
5

Слайд 5

5 Название СГС СИ Примерное словесное выражение Закон Гаусса Электрический заряд является источником электрической индукции. Закон Гаусса для магнитного поля Не существует магнитных зарядов. [~ 1] Закон индукции Фарадея Изменение магнитной индукции порождает вихревое электрическое поле. [~ 1] Теорема о циркуляции магнитного поля Электрический ток и изменение электрической индукции порождают вихревое магнитное поле Уравнения Максвелла в дифференциальной форме — плотность стороннего электрического заряда (в единицах СИ  — Кл / м ³); — плотность электрического тока (плотность тока проводимости) (в единицах СИ — А /м²); — напряжённость электрического поля (в единицах СИ — В /м); — напряжённость магнитного поля (в единицах СИ — А/м); — электрическая индукция (в единицах СИ — Кл/м²); — магнитная индукция (в единицах СИ — Тл = Вб /м² = кг • с −2 •А −1 ); — дифференциальный оператор набла, — скорость света в вакууме (299 792 458 м / с );

Изображение слайда
6

Слайд 6

Из уравнений Максвелла следует, что автономно (независимо) в природе могут существовать только постоянные электрические и магнитные поля. Поле, излучаемое зарядами и токами переменной частоты, является электромагнитным. В нем присутствуют электромагнитные и электрические компоненты, которые описываются взаимно перпендикулярными векторами. В зависимости от вида излучателя и расстояния от него до точки измерения характер изменения и соотношения между этими компонентами отличаются и изменяются. Характер распространения электромагнитного поля поддается точному математическому описанию для моделей излучателей в виде элементарных вибраторов. 6

Изображение слайда
7

Слайд 7

В качестве элементарного вибратора рассматривается модель излучателя, размеры которой существенно меньше длины волны излучаемого электромагнитного поля и расстояния от излучателя до точки измерения. Для такой модели параметры излучения во всех точках принимаются равными. Различают элементарные электрический вибратор и магнитную рамку. Электрический вибратор возбуждается источником переменной электродвижущей силы (источником зарядов), магнитная рамка — протекающим по рамке током. 7

Изображение слайда
8

Слайд 8

В реальных условиях, с учетом переотражения электромагнитных волн от многочисленных преград (зданий, стен помещений, автомобилей и т. д.), характер распространения столь сложен, что в общем случае не поддается строгому аналитическому описанию. В зависимости от соотношения геометрических размеров источников излучений и расстояния от них до точки измерения поля различают сосредоточенные и распределенные источники. Сосредоточенные источники имеют размеры, существенно меньшие, чем расстояние от источника до точки наблюдения. К сосредоточенным источникам относится большинство радиоэлектронных средств и их узлов, а также головки громкоговорителей. Для распределенных источников их геометрические размеры соизмеримы или больше расстояния до них. Типовые распределенные источники электромагнитного излучения — провода кабелей линий связи. 8

Изображение слайда
9

Слайд 9

1. Электромагнитные излучения сосредоточенных источников 9

Изображение слайда
10

Слайд 10

Если сосредоточенный анизотропный излучатель представить в виде точки, от которой электромагнитные волны распространяются по всем направлениям с одинаковой энергией, то фронт волны образует сферу. Но по мере увеличения расстояния от излучателя кривизна сферы уменьшается и волна приближается к плоской электромагнитной волне. По характеру распространения электромагнитной волны от сосредоточенного источника окружающего его пространство делят на 3 зоны: ближнюю, переходную и дальнюю. Условная граница между ними размыта. Ближняя зона располагается на удалении от источника. Пространство на расстояние рассматривается как дальняя зона. Размытая граница между ближней и дальней зонами называется переходной зоной. 10

Изображение слайда
11

Слайд 11

В результате анализа уравнений Максвелла в разных зонах, можно сделать следующие выводы. 1.Если в качестве источника поля используется электрический вибратор, то в ближней зоне преобладает электрическое поле, напряженность Е которого убывает с расстоянием в зависимости 1/ r 3. Магнитное поле электрического вибратора имеет меньшую напряженность, но убывающую медленнее — Н ~ 1/ r 2. При таком характере распространения электромагнитного поля электрического вибратора в переходной зоне значения напряженности электрической и магнитной составляющих сближаются, принимают одинаковые значения и убывают в дальней зоне обратно пропорционально г. 11

Изображение слайда
12

Слайд 12

2.Если источником поля является магнитная рамка, то в ближней зоне Н » Е. В этом случае характер распространения магнитной и электрической составляющих меняется на обратный: большая по величине напряженность Н магнитного поля уменьшается в ближней зоне обратно пропорционально r 3, меньшая напряженность Е электрического поля — обратно пропорциональна r 2. В переходной зоне зависимость напряженности электрического и магнитного полей от г изменяется от соотношения 1/ r 2 до соотношения 1/ r в дальней зоне. 12

Изображение слайда
13

Слайд 13

3.Величина связи между электрическими и магнитными компонентами электрического поля и равная Z = Е/Н называется по аналогии с законом Ома волновым сопротивлением. Волновое сопротивление Zо свободного пространства (в вакууме) в дальней зоне равно 377 Ом. Так как напряженность электрического поля, излучаемого электрическим вибратором, в ближней зоне существенно выше напряженности магнитного поля, то в ней волновое сопротивление Z » Z0. Поэтому электрическое поле в ближней зоне называют также высокоимпедансным. В связи с тем что в ближней зоне напряженность магнитного поля, излучаемого магнитной рамкой, значительно больше напряженности электрического поля, в ней волновое сопротивление Z « Z0. Такое поле называют низкоимпедансным. 13

Изображение слайда
14

Слайд 14

4.В обобщенном виде характер электромагнитного поля и изменения волнового сопротивления в зависимости от расстояния ее источника иллюстрируется на рис. 5.10. Рис. 5.10. Волновое сопротивление пространства электромагнитному полю Обозначения: 1 — ближняя зона, 2 — переходная зона, 3 — дальняя зона, 4 — высокоомное электрическое поле, 5 — низкоомное магнитное ноле, 6 — электромагнитное поле. Пунктиром на рисунке показана математическая зависимость, аппроксимирующая реальную. 14

Изображение слайда
15

Слайд 15

На рисунке наглядно видно, что в зависимости от источника излучения для ближней зоны характерно преобладание электрического (с высоким волновым сопротивлением) или магнитного (с низким волновым сопротивлением) полей. С увеличением расстояния от штыревой антенны волновое сопротивление уменьшается со скоростью приблизительно 20 дБ/декада от больших значений (сотни кОм) до малых значений и на большом расстоянии асимптотически приближается к волновому сопротивлению вакуума. Волновое сопротивление рамочной антенны, наоборот, сначала увеличивается от долей Ома со скоростью 20 дБ/декада до сотен кОм и затем также асимптотически приближается к волновому сопротивлению вакуума. В переходной зоне наблюдаются колебания волнового сопротивления. В дальней зоне независимо от вида источника присутствует электромагнитное поле, волновое сопротивление которому в вакууме составляет 377 Ом. 15

Изображение слайда
16

Слайд 16

2. Электромагнитные излучения распределенных источников 16

Изображение слайда
17

Слайд 17

Основными распределенными источниками магнитного, электрического и электромагнитного полей являются симметричные и несимметричные кабели. Характер излучения полей для симметричных и несимметричных кабелей существенно различается. К несимметричным относятся кабели, провода которых имеют разные электрические параметры или по проводникам протекают разные токи. Примеры несимметричного кабеля — коаксиальный телевизионный кабели и ленточные кабели для соединения устройств компьютера. В коаксиальном кабеле токи протекают по центральному проводу и экрану, имеющие различные электрические параметры. Проводники ленточных кабелей имеют одинаковые электрические параметры, но по информационным и корпусным проводникам протекают разные токи. 17

Изображение слайда
18

Слайд 18

18

Изображение слайда
19

Слайд 19

19 Симметричный кабель состоит из четного количества проводов с одинаковыми электрическими и магнитными свойствами. По двум из них распространяется одинаковый по величине, но противоположный по фазе электрический ток. Токи в этих проводах создают магнитные поля одинаковой напряженности и противоположными по направлению магнитными силовыми линиями. В точке пространства, равноудаленном от обоих проводов, поля взаимно компенсируют друг друга и излучение отсутствует. Однако в точках пространства, находящихся на разном расстоянии от проводов, напряженность поля от более близкого провода будет превышать напряженность от более удаленного и полной компенсации противоположных по фазе полей не произойдет. Следовательно, напряженность поля симметричного кабеля может изменяться от 0 до максимального значения при измерении ее в точке, находящейся в плоскости проводов симметричного кабеля (рис. 5.12).

Изображение слайда
20

Слайд 20

Рис. 5.12. Модель электромагнитного излучения симметричного кабеля 20

Изображение слайда
21

Слайд 21

21

Изображение слайда
22

Слайд 22

22

Изображение слайда
23

Слайд 23

23

Изображение слайда
24

Слайд 24

Таким образом, распределенные источники излучений создают электромагнитные излучения несимметричных и симметричных кабелей. Несимметричный кабель образует магнитную рамку, образованную информационным проводом и землей. Излучения симметричного кабеля создаются за счет асимметрии кабеля относительно точки измерения и земли. 24

Изображение слайда
25

Слайд 25

3. Утечка информации по цепям электропитания 25

Изображение слайда
26

Слайд 26

К цепям, имеющим выход за пределы контролируемой зоны и в которые могут проникнуть опасные сигналы через паразитные связи любых видов, относятся, прежде всего, цепи электропитания. Поэтому предотвращение утечки информации по этим цепям является одной из задач инженерно-технической защиты информации. Цепи электропитания обеспечивают передачу электрической энергии в виде переменного электрического тока напряжением 380/220 В и частотой 50 Гц от внешних источников (подстанций) подавляющему большинству устанавливаемых в помещениях радио- и электрических приборов (технических средств и систем — ТСС). Соединение источника и приемника производят при помощи трех или четырех проводов. При трехпроводной линии передачи источники могут быть соединены как треугольником, так и звездой (рис. 5.14). 26

Изображение слайда
27

Слайд 27

Защитные Трехфазное Рис. 5.14. Схема цепей электропитания здания 27

Изображение слайда
28

Слайд 28

В последнем случае точка соединения концов обмоток трансформатора (нейтральный провод — нейтрал) остается неподключенной и схема подключения не имеет нейтрального провода. Чаще используемую четырехпроводную линию передачи электроэнергии применяют при соединении фаз источника и приемника звездой. Один из проводов соединяет точки нейтралей и заземляется (рис. 5.14). Напряжение каждой фазы относительно нейтрального провода (фазовое напряжение) при соединении звездой составляет 220 В, линейное напряжение (между фазами) больше — 380 В. Трехфазное напряжение применяется для электропитания в основном мощных электродвигателей различных технических средств, однофазное напряжение 220 В — для электропитания радиоэлектронных средств и бытовых маломощных электрических приборов (ламп освещения, вентиляторов, холодильников, электронагревательных приборов и др.). 28

Изображение слайда
29

Слайд 29

В качестве первичных источников электропитания ТСС используются трансформаторные подстанции (ТПС) типа ТП 6-10/04 кВ или другие, понижающие трехфазное напряжение 6-10 кВ от центрального распределительного пункта (ЦРП) или главной понизительной подстанции (ГПП) до трехфазного напряжения 380 В. К потребителям электроэнергия от трансформаторной подстанции подается, как правило, по радиальной схеме, в соответствии с которой каждый потребитель или их группа питается по отдельной линии от соответствующего коммутационного узла. Линии передачи представляют собой, как правило, четырехжильные силовые кабели. Так как цепи электропитания выходят за пределы охраняемой Зоны, то распространение по ним опасных сигналов создает угрозу безопасности защищаемой информации. 29

Изображение слайда
30

Слайд 30

Существуют, по крайней мере, 4 причины появления опасных сигналов в цепях электропитания. Первой причиной является наведение в них ЭДС полями НЧ и ВЧ побочных излучений ОТСС. Вторая причина обусловлена модуляцией тока электропитания токами радиоэлектронного средства (РЭС). Иллюстрирующая эту причину модель представлена на рис. 5.15. Узлы и блоки РЭС Вторичный 30 Рис. 5.15. Модель цепи электропитания

Изображение слайда
31

Слайд 31

31

Изображение слайда
32

Слайд 32

Типовой вторичный источник питания (блок питания) состоит из следующих последовательно соединяемых узлов: -сетевого трансформатора с коэффициентом трансформации п ; -выпрямителя ; -фильтра блока питания; -стабилизатора ; -устройства для защиты блока питания от короткого замыкания. Трансформатор преобразует напряжение 220 В в напряжение питания узла (блока) радиоэлектронного средства. Для получения постоянного напряжения переменный ток выпрямляется и с целью уменьшения пульсаций фильтруется. Параметры фильтра определяются из условия обеспечения допустимого коэффициента пульсаций напряжения питания порядка 1-2% выходных каскадов РЭС, токи в которых составляют большую часть токов через эквивалентную нагрузку с проводимостью Gn. 32

Изображение слайда
33

Слайд 33

Каждый из узлов блока питания оказывает определенное влияние на К( jw ). Наибольшие искажения вносят фильтр питания и стабилизатор, которые можно представить в виде фильтра низкой частоты с максимальной частотой пропускания около 30 Гц. Следовательно, типовой вторичный источник питания пропускает от РЭС в цепи электропитания сигналы в диапазоне 0-30 Гц. Если в радиоэлектронном средстве осуществляется обработка ( усиление ) речевых сигналов, то вторичный источник питания вырезает из его спектра участок шириной до 30 Гц и подавляет спектральные составляющие большей частоты. Учитывая, что спектр речевого сигнала лежит в диапазоне сотен Гц-единиц кГц, вторичный источник питания не пропускает спектральные составляющие речевого сигнала, но пропускает его огибающую. Огибающая речевого сигнала имеет полосу до 60-100 Гц, но его основная энергия сосредоточена в полосе до 30 Гц. Попадание в цепи электропитания огибающей речевого сигнала позволяет при ее перехвате понять смысл сообщения. 33

Изображение слайда
34

Слайд 34

В соответствии с третьей причиной опасный сигнал может попасть в цепи электропитания через паразитные связи элементов схемы и элементов блока питания. Например, между первичной и вторичной обмотками сетевого (силового) трансформатора существуют индуктивная и емкостная паразитные связи, через которые опасные сигналы могут поступать от узлов и блоков РЭС в цепи электропитания без существенного ослабления его сердечником трансформатора. 34

Изображение слайда
35

Слайд 35

Четвертая причина вызвана процессами в импульсных блоках питания РЭС, которые применяются вместо традиционных блоков питания с силовыми трансформаторами для частоты 50 Гц. Силовой трансформатор низкой частоты традиционного блока питания имеет большие габариты и вес, которые сдерживают миниатюризацию бытовой и профессиональной радиоаппаратуры. Также велики размеры и вес элементов фильтров (индуктивностей и конденсаторов) выпрямителя блока питания при преобразовании напряжений на частоте 50 Гц. С повышением частоты питающего напряжения уменьшаются габариты и вес блока питания. Поэтому для радиоаппаратуры, устанавливаемой, например, на борту самолетов, используются источники электропитания на более высокой частоте 400 Гц. 35

Изображение слайда
36

Слайд 36

В современных импульсных блоках питания напряжение 220 В от первичного источника коммутируется электронным ключом, управляемым импульсным генератором с частотой повторения импульсов порядка 100 кГц. Высокочастотное питающее напряжение подается на импульсный трансформатор, выпрямитель, стабилизатор и фильтр блока питания с существенно меньшими габаритами и весом. Однако высокочастотный ток, протекающий через ключ, имеет сложную форму и, соответственно, широкий спектр. Этот спектр может содержать составляющие, образующиеся в результате комбинаций сигналов импульсного генератора и информационных сигналов, проникающих через паразитные связи из узлов РЭС в элементы блока питания. Высокая частота этих опасных сигналов обеспечивает условия для их излучения в эфир с уровнем, достаточным для обнаружения и приема на удалении нескольких десятков метров. 36

Изображение слайда
37

Слайд 37

4. Утечка информации по цепям заземления 37

Изображение слайда
38

Слайд 38

Так как цепи заземления выходят за пределы помещения и здания, то распространяющиеся по ним опасные сигналы создают угрозы содержащейся в них информации. Цепи заземления в общем случае создаются для выполнения следующих функций: - исключение возможности поражения электрическим током персонала, обслуживающего технические средства (защитная функция ); - установление опорного (общего) «нуля» для измерений уровней измеряемых сигналов (базовая функция); - экранирование электрического поля (экранирующая функция); - обеспечение путей для протекания возвратных (обратных) питающих и сигнальных токов (возвратная функция). 38

Изображение слайда
39

Слайд 39

При заземлении используются два понятия: «земля» и «масса». Под массой понимаются схемотехнические конструкции (шина, провод опорного потенциала, корпус, нулевая точка, нейтрал), по отношению к которым измеряются потенциалы сигналов схемы. «Масса» и «земля», как правило, но не всегда, гальванически связаны друг с другом, а их потенциалы могут отличаться. Потенциал земли, так же как уровень океана, принимается за нулевой. Независимо от выполняемой функции ее эффективность тем выше, чем меньше сопротивление цепи заземления, включающей шину заземления и заземлитель. 39

Изображение слайда
40

Слайд 40

Опасные сигналы в цепях заземления возникают по двум причинам: -наведение в цепях заземления ЭДС полями побочных электромагнитных излучений; -протекание тока заземления по контуру заземления. Образование контура заземления иллюстрируется рис. 5.16. На нем показаны паразитные емкостные связи С и Сп2. Емкость Сп2 соответствует величине паразитной емкостной связи между элементами схемы и землей, а емкость С — величине емкостной паразитной связи между элементами схемы, в которой циркулируют сигналы Ес с защищаемой информацией, и массой (корпусом). 40

Изображение слайда
41

Слайд 41

Корпус Рис. 5.16. Модель цепи заземления 41

Изображение слайда
42

Слайд 42

42

Изображение слайда
43

Слайд 43

Опасный сигнал может быть «снят» с цепи заземления индуктивным способом или с сопротивления, включенного последовательно в эту цепь. Так как обычно к одной шине заземления подключается несколько радиоэлектронных средств, то протекающие по ней токи представляют собой смесь токов разных источников. Поэтому выделение в этой смеси опасных сигналов из определенного помещения возможно в принципе, но связано с выполнением ряда условий, в том числе с обеспечением отношения сигнал/помеха, необходимым для выделения информации с требуемым качеством. Помехи представляют собой не только тепловые шумы, но и сигналы других радиоэлектронных средств. 43

Изображение слайда
44

Последний слайд презентации: Костин Н. А. Побочные электромагнитные излучения и наводки Часть 2 Лекция

Вопросы для самопроверки: Виды побочных электромагнитных излучений и наводок. Чем отличаются активные акустоэлектрические преобразовате­ли от пассивных? Какие угрозы создают случайные акустоэлектрические преоб­разователи? Виды паразитных связей. Физические явления, вызывающие емкостные и индуктивные паразитные связи. Когда возникает паразитная гальваническая связь? Физический смысл действующей высоты и действующей длины антенны. Источники побочных низкочастотных и высокочастотных из­лучений. t Условия возникновения паразитных колебаний в усилителе. Характер распространения электромагнитной волны в ближней зоне. Характер излучения электромагнитного поля симметричного и несимметричного кабелей. Причины, вызывающие появление опасных сигналов в цепях 44

Изображение слайда