Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

С давних времен любая деятельность людей основывалась на получении и владении информацией. Именно информация является одним из важнейших средств решения проблем и задач, как на государственном уровне, так и на уровне коммерческих организаций и отдельных лиц. Но так как получение информации путем проведения собственных исследований и создания собственных технологий является достаточно дорогостоящим, то часто выгоднее потратить определенную сумму на добывание уже существующих сведений. Чем и пользуются злоумышленники. Таким образом, информацию можно рассматривать как товар. А бурное развитие техники, технологии и информатики в последние десятилетия вызвало еще более бурное развитие технических устройств и систем разведки. 

Задачей несанкционированного сбора информации в настоящее время является, прежде всего, коммерческий интерес. Как правило, информация разнохарактерна и степень ее конфиденциальности зависит от лица или группы лиц, кому она принадлежит, а также сферы их деятельности. 

Наибольшую опасность с точки зрения утечки информации представляют побочные электромагнитные излучения технических средств и линий связи участвующих в процессе ее передачи, обработки и хранения секретной информации. 

Эффективным способом уменьшения уровня побочных электромагнитных излучений является экранирование. Уменьшая уровень побочных электромагнитных излучений, путем использования экранирования, мы уменьшаем вероятность несанкционированного сбора информации. 

1 Актуальность темы

Бурное развитие техники, технологии и информатики в последние десятилетия вызвало еще более бурное развитие технических устройств и систем разведки.  

Задачей несанкционированного сбора информации в настоящее время является, прежде всего, коммерческий интерес. Как правило, информация разнохарактерна и степень ее конфиденциальности зависит от лица или группы лиц, кому она принадлежит, а также сферы их деятельности.

Наибольшую опасность с точки зрения утечки информации представляют побочные электромагнитные излучения технических средств и линий связи участвующих в процессе ее передачи, обработки и хранения секретной информации. 

Эффективным способом уменьшения уровня побочных электромагнитных излучений является экранирование. 

2 Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью наших исследований является с помощью программного продукта CST STUDIO SUITE трехмерного электродинамического моделирования смоделировать различные способы электромагнитного экранирования разных направленных линий передачи высокочастотной энергии. 

Основные задачи исследования:

  1. Исследовать способы защиты объектов информатизации от утечки информации по техническим каналам путем использования средств электростатического экранирования.
  2. Оценка способов уменьшения электромагнитного влияния внешних электрических полей на передаваемую информацию.
  3. Выбор оптимального экрана.

3 Электромагнитное экранирования, как метод защиты передаваемой по линиям связи информации

Электромагнитный канал утечки информации, возникающий вследствие побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) технических средств обработки информации (ТСОИ), является одним из наиболее опасных. Побочные электромагнитные излучения технических средств передачи информации (ТСПИ) являются причиной возникновения электромагнитных и параметрических каналов утечки информации, а также могут оказаться причиной возникновения наводки информационных сигналов в посторонних токоведущих линиях и конструкциях. Поэтому снижению уровня побочных электромагнитных излучений уделяется большое внимание. Для снижения уровня ПЭМИ используют методы электростатического, магнитостатического и электромагнитного экранирования [1].

3.1 Электромагнитное излучение

Электромагнитные волны — это поперечные волны (волны сдвига), в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, но они существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приёмнику в том, числе и через вакуум. Общим для всех видов излучений является скорость их распространения в вакууме, равная 300 000 000 метров в секунду [2]. 

Электромагнитные излучения характеризуются частотой колебаний, показывающих число полных циклов колебаний в секунду, или длиной волны, т.е. расстоянием, на которое распространяется излучение за время одного колебания (за один период колебаний).

Частота колебаний (f), длина волны (λ) и скорость распространения излучения (с) связаны между собой соотношением: с = f λ. Групповая скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше. Фазовая скорость электромагнитного излучения в вакууме также равна скорости света, в различных средах она может быть как меньше, так и больше скорости света [3]. 

Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам. Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.

Электромагнитное излучение способно распространяться практически во всех средах. В вакууме (пространстве, свободном от вещества и тел, поглощающих или испускающих электромагнитные волны) электромагнитное излучение распространяется без затуханий на сколь угодно большие расстояния, но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько изменяя при этом своё поведение)[3]. 

Рисунок 1 — Пример электромагнитного экрана

3.2 Электромагнитное экранирование

Наиболее существенное ослабление воздействиям электромагнитного излучения на электронные системы и их элементы можно получить, применяя электромагнитные экраны [5, 6, 7]. 

Электромагнитными экранами называются конструкции, предназначенные для ослабления электромагнитных полей, создаваемых какими-либо источниками в некоторой области пространства, не содержащей этих источников, и широко используемые в современной электротехники. 

На рис. 2 показаны способы электромагнитного экранирования. 

В подавляющем большинстве случаев электромагнитные экраны делаются из металла: меди, алюминия, стали. Принцип действия электромагнитного экрана заключается в следующем. Под действием первичного поля на поверхно сти экрана индуцируются заряды, а в его толще – токи и магнитная поляризация. Эти заряды, токи и поляризация создают вторичное поле. От сложения вторичного поля с первичным образуется результирующее поле, которое оказывается слабее первичного в защищаемой области пространства. 

Таким образом, можно считать, что электромагнитный экран отражает и направляет поток электромагнитной энергии и отводит его от защищаемой области. 

Электромагнитный экран – система линейная; отсюда следует, что для него справедлив принцип взаимности перемещений. Сказанное, в частности, означает, что эффективность экрана - коробки сохраняется одной и той же независимо от того расположен ли внутри него источник поля или защищенная область пространства. Это положение имеет большое практическое значение, так как при излучении эффективности экранирования позволяет ограничиться случаем расположения источника поля внутри экрана. 

Количественную оценку эффективности электромагнитного экрана (эффективность экранирования) можно характеризовать отношением напряженности поля в защищенной области пространства при отсутствии экрана Е0 , Н0 и при наличии его (Е, Н). 

Величина Э может быть выражена в простых отношениях или в децибелах (дБ). 

Эффективность экрана существенно зависит от характера источника поля. Разнообразие возможных источников бесконечно: однако любой реальный источник может быть с необходимой точностью представлен в виде более или менее сложной совокупности электрических диполей и витков (рамок) с током (магнитных диполей).

В основе различия поведения экрана по отношению к разным реальным источникам лежит различие в его поведении по отношению к электрическому и магнитному диполям. Последнее различие является следствием разной структуры полей этих двух источников. 

В общем случае экран не только ослабляет, но и искажает поле источника в защитной области пространства. Поэтому его эффективность различна для электрической и магнитной составляющих поля. Это обстоятельство существенно затрудняет ее количественную оценку. 

Только в простейших случаях эффективность экрана определяется однозначно (например, экранирование полупространства от плоской электромагнитной волны бесконечным однородным экраном). 

При экранировании магнитного поля заземление экрана не изменяет величины возбуждаемых в экране токов и, следовательно, на эффективность магнитного экранирования не влияет. 

На высоких частотах применяется исключительно электромагнитное экранирование. Действие электромагнитного экрана основано на том, что высокочастотное электромагнитное поле ослабляется им же созданным (благодаря образующимся в толще экрана вихревым токам) полем обратного направления [1]. 

Электромагнитные экранированные кабели

Рисунок 2 — Электромагнитные экранированные кабели

(анимация: 9 кадров,бесконечное повторение, 104 килобайта)

3.3 Экранирующие материалы

Для изготовления экранов используются: металлические материалы, материалы-диэлектрики, стёкла с токопроводящим покрытием, специальные металлизированные ткани, токопроводящие краски. 

Выбор материала экрана проводится исходя из обеспечения требуемой эффективности экранирования в заданном диапазоне частот при определённых ограничениях. Эти ограничения связаны с массогабаритными характеристиками экрана, его влиянием на экранируемый объект, с механической прочностью и устойчивостью экрана против коррозии, с технологичностью его конструкции и т.д. [1]. 

Теория и практика показывают, что с точки зрения стоимости материала и простоты изготовления преимущества на стороне экранированного помещения из листовой стали. Однако при применении сетчатого экрана могут значительно упроститься вопросы вентиляции и освещения помещения. В связи с этим сетчатые экраны также находят широкое применение. 

Наиболее технологичными являются конструкции экранов из стали, так как при их изготовлении и монтаже можно широко использовать сварку или пайку. Металлические листы должны быть между собой электрически соединены по всему периметру. Шов электросварки или пайки должен быть непрерывным, с тем чтобы получить цельносварную конструкцию экрана. Толщина стали выбирается исходя из назначения конструкции экрана и условий его сборки, а также из возможности обеспечения сплошных сварных швов при изготовлении [1]. 

Экраны из стали обеспечивают ослабление электромагнитного излучения более чем на 100 дБ. 

Сетчатые экраны проще в изготовлении, удобны для сборки и эксплуатации. Для защиты от коррозии сетки целесообразно покрывать антикоррозийным лаком. К недостаткам сетчатых экранов следует отнести невысокую механическую прочность и меньшую эффективность экранирования по сравнению с листовыми. 

Для сетчатых экранов пригодна любая конструкция шва, обеспечивающая хороший электрический контакт между соседними полотнищами сетки не реже чем через 10-15 мм. Для этой цели может применяться пайка или точечная сварка. 

Экран, изготовленный из лужёной низкоуглеродистой стальной сетки с ячейкой 2,5-3 мм, даёт ослабление порядка 55-60 дБ, а из такой же двойной (с расстоянием между наружной и внутренней сетками 100 мм) около 90 дБ. Экран, изготовленный из одинарной медной сетки с ячейкой 2,5 мм, имеет ослабление порядка 65-70 дБ [1]. 

Экраны, изготавливаемые из фольги, имеют толщину 0,01-0,05 мм. Монтаж экранов из фольги достаточно прост, крепление фольги к основе экрана проводится чаще всего с помощью клея. 

Материалы-диэлектрики также используются в качестве основы для создания экранов. Сами по себе диэлектрики не могут экранировать электромагнитные поля. Поэтому они чаще всего встречаются в сочетании либо с проводящими включениями, либо с дополнительными металлическими элементами и конструкциями [1]. 

На практике для улучшения экранирующих свойств диэлектрических экранов без существенного изменения их массы и конструкционных характеристик применяют проводящее покрытие экранов напылением металлов в виде тонких плёнок или оклеивание проводящей фольгой. 

С помощью вакуумного напыления можно нанести слой меди, никеля или серебра толщиной 4-5 мкм. 

В общем случае при прочих равных условиях эффективность экранирования металлизированным слоем ниже, чем сплошным металлическим листом. 

Металлизация поверхности может применяться для экранирования отдельных отсеков радиоэлектронной и электронной аппаратуры при наличии неметаллических несущих конструкций, пластмассовых корпусов аппаратуры и т.д. К металлизированным поверхностям могут быть припаяны контакты для заземления и подключения других цепей. 

Токопроводящие краски создаются на основе диэлектрического пленкообразующего материала с добавлением в него проводящих компонентов, пластификатора и отвердите-ля. В качестве токопроводящих составляющих используются графит, сажа, коллоидное серебро, окиси металлов, порошковая медь, алюминий [1]. 

Стёкла с токопроводящим покрытием должны обеспечивать требуемую эффективность экранирования при ухудшении их оптических характеристик не ниже заданных граничных значений. Электрические и оптические свойства стёкол с токопроводящим покрытием зависят от природы окислов, составляющих плёнку, условий и методов её нанесения и свойств самого стекла. При условии сохранения прозрачности стёкол с потерями не более 20% и обеспечения достаточной электропроводности толщина плёнки покрытия может колебаться в широких пределах от 0,5 до 3 мкм. Наибольшее распространение получили плёнки на основе оксида олова, оксида индия олова и золота, так как они обеспечивают наибольшую механическую прочность, химически устойчивы и плотно соединяются со стеклянной подложкой [1]. 

3.4 Основные требования, предъявляемые к магнитостатическим экранам

Основные требования, предъявляемые к магнитостатическим экранам, можно свести к следующим [1]. 

— магнитная проницаемость материала экрана должна быть возможно более высокой. Для изготовления экранов желательно применять магнитомягкие материалы с высокой магнитной проницаемостью (например, пермаллой);

— увеличение толщины стенок экрана приводит к повышению эффективности экранирования, однако при этом следует принимать во внимание возможные конструктивные ограничения по массе и габаритам экрана;

— стыки, разрезы и швы в экране должны размещаться параллельно линиям магнитной индукции магнитного поля, их число должно быть минимальным;

— заземление экрана не влияет на эффективность магнитостатического экранирования.

Выводы

В данном реферате был рассмотрен один из способов защиты линий передачи от электромагнитного излучения — экранирование. Было замечено, что при качественном экранировании можно получить:

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2011 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

– высокую конфиденциальность передачи информации. Если кабель не воспринимает излучения извне вследствие высокого уровня экранирования, следовательно, он и не излучает.

– повышение точности и чистоты передачи сигналов, путём изоляции от помех;

Подводя итог, можно отметить, что при правильно выполненном экранировании, с соблюдением всех правил, норм и требований, перехват информационных сигналов с технических средств обработки информации становится очень трудным. 

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2017 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты. 

Список источников

  1. Способы защиты объектов информатизации от утечки информации по техническим каналам: экранирование [Электронный ресурс]. — Режим доступа: bnti.ru/showart...
  2. Виды электромагнитного излучения [Электронный ресурс]. — Режим доступа: electricalschool.info...
  3. Электромагнитное излучение [Электронный ресурс]. — Режим доступа: ru.wiki...
  4. Н.А. Малков, А.П. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств . — М.: издательство ТГТУ . 2007 г. 
  5. В.А. Иванов, Л.Я. Ильинский, М.И.  Фузик Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. — К.: Техника 1983 г. 120 с.
  6. В.И. Кравченко. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. — М.: Радиосвязь, 1984 г., 256 с.
  7. Д.  Уайт; пер. с англ. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи – М.:Советское радио, 1977 г., 348 с.