Утечка информации по цепям электропитания

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).

Рис. 5.14. Схема цепей электропитания здания

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.).

В качестве первичных источников электропитания ТСС исполь­зуются трансформаторные подстанции (ТПС) типа ТП 6-1Q/04 кВ или другие, понижающие,трехфазное напряжение 6-10 кВ от цедл трального 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 линий 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. Существуют, по край^ ней 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.

. Рис. 5.15. Модель цепи электропитания

Источником электропитания радиоэлектронного средства яв­ляется блок питания, который можно представить в виде передаточ­ной функции K(jco). Нагрузкой вторичного источника электропита­ния являются узлы и блоки РЭС. Эту нагрузку можно представить в виде сопротивления или проводимости G_n(t). Величина проводи­мости нагрузки меняется в соответствии с характером изменения величины обрабатываемого полезного сигнала S(t), т. е. G_H(t) - S(t). Ток в цепи электропитания блока равен величине r(t) = U_3n(t)K(jto) g_h(co), где U_3n(t) = U_onsino»_nt — напряжение электропитания РЭС от первичногоисточникатокасноминальнымнапряжениеми_ол = 220В и частотой f = 50 Гц. Если полезный сигнал S(t) = U_csinco_ct, то про­водимость G_n = G_oiisinm_ct, где g_oii — среднее значение проводимос­ти при среднем значении полезного сигнала. Для упрощения при­мем, что на частотах полезного сигнала K(jco) ~ 1. В этом случае ток в цепи электропитания можно представить в виде выражения

Из

его анализа следует, что ток в цепи электропитания содержит со­ставляющие с частотами полезного сигнала, которые можно выде­лить и с которых можно снять информацию.

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 G_n.

Каждый из узлов блока питания оказывает определенное вли­яние на К(со). 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.

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.

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.

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.