Надежное стирание информации – миф или реальность?

В рамках этой публикации мы коснёмся проблем уничтожения информации, обрабатываемой и хранящейся на магнитных носителях. Известно, что в настоящее время эти носители занимают ведущие позиции среди других видов носителей информации. К магнитным носителям относятся гибкие и жёсткие магнитные диски (3,5 дюймовые дискеты, ZIP- и JAZ-диски, винчестеры), различные типы аудио-, видео- и стримерных кассет, специальная магнитная проволока [1].

Что обычно делает рядовой пользователь компьютера, если пришло время уничтожить ставшую ненужной информацию?.. Ну, конечно! Выполняет стандартную для операционной системы операцию стирания: выделяет, например, соответствующий файл и нажимает “Delete”! Файл тут же “исчезает”.

Опытному пользователю однако известно, что это только кажущееся уничтожение информации. Она вовсе не исчезла, пропали только ссылки на неё в каталоге и таблице размещения файлов. Сама же информация по-прежнему находится на жестком диске или дискете и может быть легко восстановлена применением соответствующих утилит.

Если пользователь имеет дело с уничтожением обычной информации, его, как правило, мало беспокоит возможность её восстановления посторонними лицами. Совсем другое дело, когда информация носит конфиденциальный характер. В этом случае у собственника, владельца или пользователя такой информации должна быть уверенность в надёжности её уничтожения.

Кажущаяся, на первый взгляд, несложной задача уничтожения информации вовсе не так проста, как думается. Достаточно вспомнить, что среди профессионалов-разведчиков одним из самых доступных и результативных способов добывания конфиденциальной информации издавна считается “ревизия мусорной корзины”. Именно поэтому в серьёзных организациях получили такое широкое распространение специальные печи и шредеры для уничтожения бумажных документов.

На магнитных носителях хранится не только сугубо конфиденциальная информация, но и большое количество информационных ресурсов, видеоматериалов, фонограмм, неконтролируемое распространение которых по каким-либо причинам нежелательно. Масса таких материалов накапливается на телестудиях, студиях звукозаписи, радиостанциях, в правоохранительных органах и других структурах. Вот почему всё более актуальной становится проблема “утилизации” записанных на магнитных носителях “информационных отходов”, то есть быстрого и надёжного стирания с носителей ставшей ненужной информации.

Представленный на схеме 1 вариант классификации способов уничтожения информации на магнитных носителях даёт некоторое представление о разнообразии возможных подходов к решению этой проблемы.

Наиболее “простым” и естественным способом уничтожения информации представляется стандартная операция “стирания” записи, предусмотренная практически во всех типах аппаратуры, предназначенной для записи и воспроизведения информации на магнитных носителях. Однако прежде чем говорить о способах стирания информации, следует напомнить, на чём основан принцип её записи на магнитный носитель, материал которого по своим свойствам представляет собой ферромагнетик.

Отличительной особенностью ферромагнетиков является наличие макроскопических объёмов вещества – доменов, в которых магнитные моменты атомов (ионов) ориентированы одинаково. Домены обладают самопроизвольной намагниченностью (магнитными моментами) даже при отсутствии внешнего намагничивающего поля. В ферромагнетике, не подвергавшемся воздействию внешних магнитных полей, магнитные моменты различных доменов обычно взаимно скомпенсированы, и их результирующее магнитное поле близко к нулю.

Для ферромагнетиков характерен гистерезис при перемагничивании внешним магнитным полем, то есть запаздывание изменений намагниченности вещества от изменений намагничивающего поля. На рис. 1 приведена основная характеристика ферромагнетиков – зависимость магнитной индукции В от напряжённости Н намагничивающего поля (так называемая, петля гистерезиса).
Рис. 1. Петля гистерезиса ферромагнетика.

Под воздействием внешнего магнитного поля происходит ориентация элементарных магнитных полей, создаваемых круговым движением электронов в атомах и молекулах ферромагнетика. В результате увеличиваются размеры магнитных доменов, ориентированных по направлению внешнего поля. После прекращения внешнего воздействия изменения, происшедшие в размерах и ориентации магнитных доменов, частично сохраняются. Появляется остаточная намагниченность вещества - след, оставленный в ферромагнетике внешним воздействием. Именно эту остаточную намагниченность материала носителя регистрируют затем устройства, считывающие записанную информацию.

Зависимость намагниченности ферромагнетика от изменений внешнего магнитного поля носит нелинейный характер. Величина В_s характеризует состояние насыщения материала, при котором возрастание внешнего магнитного поля уже не приводит к изменениям в его доменной структуре, к дальнейшему росту его намагниченности. В этом состоянии магнитные поля всех доменов под воздействием внешнего магнитного поля ориентируются одинаково, и их суммарное магнитное поле достигает максимально возможной величины. Величина В_r характеризует предельное остаточное магнитное поле (намагниченность) материала после прекращения воздействия на него внешнего поля, достаточного для насыщения ферромагнетика.

Использование зависимости остаточного намагничивания ферромагнитных материалов от величины внешнего намагничивающего поля и лежит в основе процесса записи информации на магнитные носители. Запись информации осуществляется путем последовательного воздействия внешнего магнитного поля, изменяющегося по закону информативного сигнала, на различные участки носителя, выполненного в виде проволоки, ленты или диска, а её считывание – путем последовательной регистрации остаточного намагничивания этих участков.

Понимание физики этих процессов позволяет легко представить себе стандартную для различных устройств процедуру “стирания” записанной информации. Обычно стирание осуществляется за счёт воздействия на носитель внешнего магнитного поля путём относительного перемещения магнитного носителя и специальной стирающей магнитной головки, на которую подаётся постоянный ток или ток высокой частоты. В первом случае стирание осуществляется перемагничиванием всех участков носителя информации постоянным магнитным полем, а во втором – путём их перемагничивания переменным магнитным полем.

Этот способ уничтожения информации довольно прост, но требует значительного времени, сопоставимого с продолжительностью уничтожаемой записи. Что касается надёжности уничтожения информации, то она невысока. Это связано с тем, что обычно штатные стирающие устройства записывающей аппаратуры не обеспечивают требуемый для магнитного насыщения материала носителя уровень внешнего магнитного поля. Как правило, на участках рабочей поверхности носителя остаются микрообласти (магнитные домены малого объёма), ориентированные по направлению предшествующего внешнего магнитного воздействия. Остаточное намагничивание этих областей сравнительно невелико и может не регистрироваться штатным устройством. Однако при детальном анализе тонкой структуры магнитного поля, создаваемого исследуемым участком рабочей поверхности носителя, следы предшествующих внешних магнитных воздействий обнаруживаются довольно легко. Эти следы и позволяют при необходимости восстановить уничтоженную процедурой стирания информацию.

Несколько более высокую надёжность уничтожения информации обеспечивает запись новой информации поверх уничтожаемой. Однако и в этом случае первоначальная информация может быть восстановлена специальными методами. В настоящее время в распоряжении специалистов имеется несколько методов восстановления уничтоженной информации, различающихся физическими подходами к регистрации тонкой структуры полей намагниченности носителя информации. Эти методы, применимые как к целому носителю, так и к его отдельным фрагментам, позволяют анализировать записи, уничтоженные в результате многократной перезаписи (до пяти слоёв) на этот носитель новой информации.

Во многих случаях приемлемую надёжность уничтожения компьютерной информации обеспечивает переформатирование магнитного носителя информации: дискеты или жёсткого диска компьютера. Однако эта операция отнимает довольно много времени, не всегда удобна и тоже не даёт гарантии невосстановимости информации. Те же методы исследования тонкой структуры полей намагниченности позволяют специалистам при необходимости восстановить запись, уничтоженную переформатированием.

Таким образом, стандартные операции стирания и перезаписи информации в обычной аудио- и видеозаписывающей аппаратуре, а также известные программные способы уничтожения компьютерной информации требуют больших затрат времени и способны обеспечить приемлемую надёжность уничтожения информации лишь от такого потенциального “реставратора информации”, в распоряжении которого имеется только стандартные средства обработки информации: ПЭВМ, аудио- или видеомагнитофон и т.п.

В то же время, к качеству уничтожения информации высокого уровня секретности (например, сведений, составляющих государственную тайну) предъявляются особые требования. Для такой информации уже недостаточно обывательских представлений о её “надёжном” стирании. Необходимы вполне определённые гарантии её уничтожения. Под “гарантированным” уничтожением защищаемой информации обычно понимается невозможность её восстановления квалифицированными специалистами (экспертами) с применением любых известных способов реставрации.

Для уничтожения такой информации приходится прибегать к специально разработанным устройствам или другим, более радикальным по сравнению с уже рассмотренными способам её уничтожения.

Большинство известных на сегодня промышленных разработок в области уничтожения информации на магнитных носителях основываются на доведении материала носителя информации до состояния магнитного насыщения. В качестве примера можно указать на производящееся в Японии устройство SR1, предназначенное для быстрого стирания аудиозаписей со стандартных диктофонных микрокассет. По своей конструкции оно представляет собой мощный постоянный магнит, между полюсами которого необходимо вручную протянуть стираемую микрокассету. Следует отметить, что исследований, подтверждающих гарантированное уничтожение этим устройством записанной на микрокассету информации, нам обнаружить не удалось. Однако, совершенно очевидно, что для быстрого уничтожения аналогичными устройствами информации, записанной на крупноразмерных носителях (например, на видеокассете стандарта VHS), потребуются постоянные магниты гораздо больших весов и габаритов. Во многих случаях использование таких магнитов может оказаться неприемлемым даже по соображениям экологии.
Рис. 2. Изделие Стек-КДСА2

Значительно более перспективным следует признать применение для уничтожения информации кратковременно создаваемого мощного электромагнитного поля, достаточного для магнитного насыщения материала носителя. Такой способ стирания записей за счёт намагничивания носителя импульсным магнитным полем определённой величины и ориентации запатентован отечественными специалистами [2]. С использованием этого способа ЗАО “АННА” разработан и налажен выпуск различных моделей изделия “Стек”, предназначенных для быстрого (экстренного) стирания информации, записанной на магнитных носителях различных типов (таблица 1).

Изделия Стек-КДС1, Стек-ВС1, Стек-НС1 выпускаются в виде отдельного моноблока, в рабочую камеру которого следует поместить магнитный носитель для уничтожения записанной информации.

Изделия Стек-ВС2, Стек-НС2, Стек-КДСА2, Стек-ВСА2, Стек-НСА2, Стек-НС2К и Стек-НСА2К представляют собой информационные сейфы. Это значит, что они могут использоваться не только для уничтожения записанной информации, но и для хранения магнитных носителей информации. Первые две модели выполнены в виде отдельных моноблоков. Модели Стек-КДСА2 (Рис.2), Стек-ВСА2 и Стек-НСА2 имеют двухмодульную конструкцию. Вторым модулем является блок гарантированного электропитания, обеспечивающий работоспособность основного блока в течение семи часов после отключения от электросети. Информационные сейфы Стек-НС2К и Стек-НСА2К (Рис.3) конструктивно выполнены в корпусе CASE ATX MIDI TOWER 536 (CX-5156). В отличие от первого изделия, в состав модели Стек-НСА2К дополнительно входит автомат бесперебойного питания.

Рис. 3. Изделие Стек-НСА2К

Все информационные сейфы имеют возможность дистанционной инициализации процедуры стирания посредством тревожной кнопки или педали, могут дополнительно комплектоваться модулями для запуска процесса стирания с помощью ключей TOUCH KEY или дистанционного запуска по радиоканалу с помощью радиобрелка с дальностью действия до 20 метров в одном помещении.

Все магнитные носители (за исключением ZIP-(JAZ-) дисков, для которых методы низкоуровневого форматирования на настоящий момент не известны) могут использоваться для записи повторной информации. Использование жёстких дисков после стирания информации возможно только после проведения специального ремонта. Продолжительность стирания информации на одном носителе для всех моделей не превышает 0,5 секунд.

Специалистами НПЦ Фирма “НЕЛК” разработана аналогичная серия устройств “АБС-ИНФО”, предназначенная для быстрого стирания информации, записанной на жёстких магнитных дисках (таблица 2). Конструктивное оформление этих устройств определяется заказчиком. Они могут быть встроены в аппаратуру или выполнены в виде отдельного прибора. Принцип стирания информации этими устройствами также основан на доведении материала рабочего слоя носителя до состояния магнитного насыщения. Воздействие на носитель осуществляется последовательно двумя импульсными магнитными полями противоположного направления. Стирание информации происходит без физического разрушения магнитного носителя, однако, повторное использование носителя после стирания возможно только после проведения специального ремонта.

Таблица 2

Модель	Питание	Управление по радиоканалу
АБС-ИНФО РК	сетевое	есть
АБС-ИНФО АВТО	сетевое и автономное	нет
АБС-ИНФО АВТО РК	сетевое и автономное	есть
АБС-ИНФО ПК	сетевое (и автономное)	есть

Из радикальных способов уничтожения информации, связанных с физическим разрушением её магнитных носителей, можно отметить термическое уничтожение носителей (сжигание) и их химическое разложение в агрессивных средах. Последнему способу присущи такие недостатки, которые делают сомнительным его широкое применение на практике. Что касается первого способа, то помимо применения для сжигания носителей специальных печей ведутся разработки по использованию для уничтожения информации пиротехнических составов.

Заслуживает внимания разрабатываемая в Швеции [3] система уничтожения информации при чрезвычайных обстоятельствах. Система предназначена для уничтожения информации, записанной на компакт-дисках постоянной памяти (CD-ROM), однако, по мнению разработчиков, она применима и к магнитным дискам. На поверхность диска наносится тонкий слой пиротехнического состава, способный разрушить эту поверхность в течение 4-5 секунд при температуре 2000 ºС до состояния “ни одного остающегося читаемого знака”. Другой вариант предусматривает нанесение пиротехнического состава на внутреннюю поверхность защитного пакета диска. Срабатывание пиротехнического состава происходит под воздействием внешнего электрического импульса, при этом дисковод остаётся неповреждённым.

Наиболее уязвимыми для температурных воздействий компонентами рабочего слоя и основы магнитных носителей информации являются связующие материалы, пластификаторы, отвердители и другие вещества органической природы. Однако, уничтожение информации при термическом способе возможно не только за счёт разрушения материалов носителя. Известно, что при нагревании ферромагнетика до температуры, превышающей точку Кюри, интенсивность теплового движения атомов оказывается достаточной для разрушения его самопроизвольной намагниченности, и он становится парамагнетиком. При этой температуре ферромагнитный материал рабочего слоя теряет свою остаточную намагниченность, и все следы ранее записанной информации гарантированно уничтожаются.

Рис.4. Температурная зависимость намагниченности насыщения порошка CrO2 [1].

Температура, соответствующая точке Кюри большинства ферромагнитных материалов рабочего слоя носителей информации, составляет несколько сотен градусов, что вполне сопоставимо с температурой разрушения некоторых материалов основы носителя. Если же учесть, что для широко распространённого материала магнитных лент – модифицированной двуокиси хрома (CrO₂) температура Кюри составляет всего 126 ºÑ, термический способ можно признать достаточно надёжным для гарантированного уничтожения информации.

Весьма перспективным может оказаться сочетание термического воздействия на материал рабочего слоя магнитного носителя информации с воздействием на него внешним магнитным полем. Дело в том, что с увеличением температуры абсолютная величина индукции насыщения В_s ферромагнетика снижается. За счёт этого состояние магнитного насыщения материала рабочего слоя носителя может быть достигнуто при более низких уровнях внешнего магнитного поля (рис. 4). Так, в материале CrO₂ рабочего слоя магнитного носителя, нагретого до точки Кюри, состояние технического насыщения проявляется уже при напряжённости внешнего поля около 3 кА/м. В то же время для нейтрализации влияния эффекта размагничивания напряжённость поля записываемого сигнала должна превышать 10 кА/м [1].

Механические способы разрушения магнитных носителей информации, например, их измельчение, обычно не обеспечивают гарантированное уничтожение информации. Во многих случаях сохраняется возможность восстановления фрагментов информации экспертом. Что касается радиационных способов уничтожения информации, то, как показали специальные исследования [1], современные магнитные носители информации сохраняют свои характеристики при дозе облучения γ-квантами 10³ Мрад или облучении потоком нейтронов 6·10¹⁰ н/см² с энергией около 1Мэв. Это говорит о малой вероятности использования ионизирующих излучений для уничтожения информации на магнитных носителях.

Таким образом, для быстрого и гарантированного уничтожения информации, записанной на магнитных носителях, в настоящее время наиболее разработаны и приемлемы способы её термического и физического уничтожения, основанные на доведении материала рабочего слоя носителя до состояния магнитного насыщения. Однородность намагниченности ферромагнетика в состоянии насыщения реализуется на электронном (спиновом) уровне, что является гарантией невосстановимости ранее записанной информации [4].

Разработки отечественных производителей, реализующие физический способ уничтожения информации, позволяют легко и быстро решать проблемы, связанные с “утилизацией” информации, хранящейся на магнитных носителях.

Литература:

Котов Е. П., Руденко М. И. Носители магнитной записи. Справочник. М.: Радио и связь, 1990.

Рохманюк В. М., Фокин Е. М. Способ стирания записей на магнитном носителе и устройство для его осуществления. Патент на изобретение RU № 2144223. Signal, September, 1998, стр. 69…71.

Экспертное заключение по итогам анализа устройства быстрого уничтожения информации на магнитных носителях “Стек”. Испытательная лаборатория в системе сертификации ФСБ России. Испытательная лаборатория в системе сертификации Гостехкомиссии России.