Пассивные методы защиты от побочных электромагнитных излучений и наводок

Пассивные методы защиты от ПЭМИН могут быть разбиты на три группы (рис.7.3):

- экранирование;

- снижение мощности излучений и наводок;

- снижение информативности сигналов.

Рис.7.3. Классификация пассивных методов защиты от ПЭМИН

Экранирование - одним из самых эффективных методов защиты от электромагнитных излучений. Под экранированием понимается размещение элементов КС, создающих электрические, магнитные и электромагнитные поля, в пространственно замкнутых конструкциях. Способы экранирования зависят от особенностей полей, создаваемых элементами КС при протекании в них электрического тока.

Характеристики полей зависят от параметров электрических сигналов в КС. Так при малых токах и высоких напряжениях в создаваемом поле преобладает электрическая составляющая. Такое поле называется электрическим (электростатическим). Если в проводнике протекает ток большой величины при малых значениях напряжения, то в поле преобладает магнитная составляющая, а поле называется магнитным. Поля, у которых электрическая и магнитная составляющие соизмеримы, называются электромагнитными.

В зависимости от типа создаваемого электромагнитного поля различают следующие виды экранирования:

- экранирование электрического поля;

- экранирование магнитного поля;

- экранирование электромагнитного поля.

Экранирование электрического поля заземленным металлическим экраном обеспечивает нейтрализацию электрических зарядов, которые стекают по заземляющему контуру. Контур заземления должен иметь сопротивление не более 4 Ом. Электрическое поле может экранироваться и с помощью диэлектрических экранов, имеющих высокую относительную диэлектрическую проницаемость e. При этом поле ослабляется в e раз [64].

Экранирование магнитных полей включает в себя экранирование низкочастотных (до 10 кГц) и высокочастотных магнитные поля.

Низкочастотные магнитные поля шунтируются экраном за счет направленности силовых линий вдоль стенок экрана. Этот эффект вызывается большей магнитной проницаемостью материала экрана по сравнению с воздухом.

Высокочастотное магнитное поле вызывает возникновение в экране переменных индукционных вихревых токов, которые создаваемым ими магнитным полем препятствуют распространению побочного магнитного поля. Заземление не влияет на экранирование высокочастотных магнитных полей. Поглощающая способность экрана зависит от частоты побочного излучения и от материала, из которого изготавливается экран. Чем ниже частота излучения, тем большей должна быть толщина экрана. Для излучений в диапазоне средних волн и выше достаточно эффективным является экран толщиной 0,5-1,5 мм. Для излучений на частотах свыше 10 МГц достаточно иметь экран из меди или серебра толщиной 0,1 мм.

Экранирование электромагнитного поля (излучения) е его блокированию методами высокочастотного электрического и магнитного экранирования. Это экранирование осуществляется на пяти уровнях:

- уровень элементов схем;

- уровень блоков;

- уровень устройств;

- уровень кабельных линий;

- уровень помещений.

Элементы схем с высоким уровнем побочных излучений могут помещаться в металлические или металлизированные напылением заземленные корпуса.

С уровня блоков до уровня устройств экранирование осуществляется с помощью конструкций из листовой стали, металлических сеток и напыления.

Экранирование кабелей осуществляется с помощью металлической оплетки, стальных коробов или труб.

При экранировании помещений используются: листовая сталь толщиной до 2 мм, стальная (медная, латунная) сетка с ячейкой до 2,5 мм. В защищенных помещениях экранируются двери и окна. Окна экранируются сеткой, металлизированными шторами, металлизацией стекол и склеиванием их токопроводящими пленками. Двери выполняются из стали или покрываются токопроводящими материалами (стальной лист, металлическая сетка). Особое внимание обращается на наличие электрического контакта токопроводящих слоев двери и стен по всему периметру дверного проема. При экранировании полей недопустимо наличие зазоров, щелей в экране. Размер ячейки сетки должен быть не более 0,1 длины волны излучения.

Выбор числа уровней и материалов экранирования осуществляется с учетом:

- характеристик излучения (тип, частота и мощность);

- требований к уровню излучения за пределами контролируемой зоны и размеров зоны;

- наличия или отсутствия других методов защиты от ПЭМИН;

- минимизации затрат на экранирование.

В защищенной ПЭВМ, например, экранируются блоки управления электронно-лучевой трубкой, корпус выполняется из стали или металлизируется изнутри, экран монитора покрывается токопроводящей заземленной пленкой и (или) защищается металлической сеткой.

Экранирование, помимо выполнения своей прямой функции - защиты от ПЭМИН, значительно снижает вредное воздействие электромагнитных излучений на организм человека. и позволяет уменьшить влияние электромагнитных шумов на работу устройств.

Снижение мощности излучений и наводок обеспечивает снижения уровня излучения и взаимного влияния элементов КС. К данной группе пассивных методов защиты от ПЭМИН относятся методы:

- изменение электрических схем;

- использование оптических каналов связи;

- изменение конструкции;

- использование фильтров;

- гальваническая развязка в системе питания.

Изменения электрических схем осуществляются для уменьшения мощности побочных излучений. Это достигается за счет использования элементов с меньшим излучением, уменьшения крутизны фронтов сигналов, предотвращения возникновения паразитной генерации, нарушения регулярности повторений информации.

Использование оптических каналов связи является перспективным направлением борьбы с ПЭМИН. Для передачи информации на большие расстояния успешно используются волоконно-оптические кабели. Передачу информации в пределах одного помещения (даже больших размеров) можно осуществлять с помощью беспроводных систем, использующих излучения в инфракрасном диапазоне. Оптические каналы связи не порождают ПЭМИН. Они обеспечивают высокую скорость передачи и неподвержены воздействию электромагнитных помех.

Изменения конструкции сводятся к изменению взаимного расположения отдельных узлов, блоков, кабелей, сокращению длины шин.

Использование фильтров [64] - один из основных способов защиты от ПЭМИН. Фильтры устанавливаются как внутри устройств, систем для устранения распространения и возможного усиления наведенных побочных электромагнитных сигналов, так и на выходе из объектов линий связи, сигнализации и электропитания. Фильтры рассчитываются таким образом, чтобы они обеспечивали снижение сигналов в диапазоне побочных наводок до безопасного уровня и не вносили существенных искажений полезного сигнала.

Гальваническая развязка в системе питания полностью исключается попадание побочных наведенных сигналов во внешнюю цепь электропитания. Наличие генераторов питания в первичной цепи обеспечивают гальваническую развязку между первичной и вторичной цепями, а также позволяет подавать во вторичную цепь электропитание с другими параметрами по сравнению с первичной цепью. Так, во вторичной цепи может быть изменена частота по сравнению с первичной цепью.

Генераторы питания, за счет инерционности механической части, позволяют сглаживать пульсации напряжения и кратковременные отключения в первичной цепи.

Снижение информативности сигналов ПЭМИН обеспечивает затрудняющее их использование при перехвате.

Оно осуществляется с помощью использования:

- специальных схемных решений;

- кодирования информации.

Специальные схемные решения – это использование не традиционных схем, например, таких как:

● замена последовательного кода параллельным,

● увеличение разрядности параллельных кодов,

● изменение очередности развертки строк на мониторе и т.п.

Эти меры затрудняют процесс получения информации из перехваченного злоумышленником сигнала. Так, если в мониторе изображение формируется не за счет последовательной развертки строк, а по какому-то особому закону, то при перехвате электромагнитного поля и использовании стандартной развертки изображение на экране монитора злоумышленника не будет соответствовать исходному.

Кодирование информации чаще всего осуществляется путем использования криптографических преобразований данных. Это предотвращает утечку информации, т.е. ее невозможно использовать без расшифровки.