На главную | Содержание | Назад | Вперёд
Наши друзья

 

 

Беспроводные технические средства силового деструктивного воздействия

Любая информационная система может быть атакована с помощью беспроводных технических средств силового деструктивного воздействия. Воздействие может осу­ществляться с помощью электромагнитных импульсов на такие элементы системы, как беспроводные и проводные линии связи, системы электропитания и заземления, непосредственно на электронные элементы различных блоков.
Силовое деструктивное воздействие в настоящее время является серьезным ору­жием против систем защиты информационных объектов. Такое оружие оправдывает
свое название электромагнитной бомбы и по эффективности является более грозным
для компьютерных сетей, чем программное разрушающее воздействие. В наибольшей степени это относится к мощным мобильным техническим средствам, которые могут действовать с неохраняемой территории и на значительном расстоянии. Боевое при­менение подобного оружия в ракетном варианте уже было зафиксировано во время
войны в Персидском заливе. Применялись подобные средства и в Словакии.
Ранее задача проведения силового воздействия на радиоэлектронную аппаратуру рассматривалась в контексте действия на нее поражающих факторов ядерного взры­ва (электромагнитного импульса). В настоящее время рассматривается задача не
только вывода аппаратуры из строя, но и блокирования нормального ее функциони­рования. Новые технологии способствуют появлению эффективных средств силового деструктивного воздействия, которые требуют большего внимания в первую оче­редь со стороны служб безопасности и разработчиков систем защиты. Примерная
классификация технических средств силового деструктивного воздействия приведе­на в различной литературе и других средствах информации данные гово­рят о больших возможностях и высокой эффективности информационного оружия, что необходимо учитывать при обеспечении защиты информации. Все рассматривае­мые средства относятся к военным технологиям, однако история и реальная действи­тельность, к сожалению, показывают, что интервалы времени между разработкой во­енной технологии и ее широким использованием год от года становятся все короче.
Генератор с взрывным сжатием магнитного поля — один из первых образцов элек­тромагнитного оружия, которое было продемонстрировано еще в конце 50-х годов в лос-аламосской национальной лаборатории США. В дальнейшем в США и СССР было разработано и испытано множество модификаций такого генератора, развивавших энер­гию воздействия в десятки причем уровень пиковой мощности достигал десятков тераватт. приведена упрощенная схема генератора с взрывным сжатием магнитного поля.
Как видно из основа генератора с взрывным сжатием магнитного поля — цилиндрическая медная трубка с взрывчатым веществом, выполняющая функции ро­тора. Статором генератора служит спираль из медного провода, которая окружает роторную трубку. С помощью любого внешнего источника питания, способного обес­печить стартовый импульс электрического тока силой от нескольких килоампер, в ге­нераторе формируется начальное магнитное поле. Подрыв взрывчатки происходит с помощью специального генератора в тот момент, когда ток в статорной обмотке дос­тигает максимума. Образующийся при этом плоский фронт взрывной волны распрос­траняется вдоль взрывчатки, деформируя роторную трубку и превращая ее из цилин­дрической в коническую (пунктир на рисунке). В момент расширения трубки до
размеров статора происходит короткое замыкание статорной обмотки, приводящее к эффекту сжатия магнитного поля и возникновению мощного импульса тока порядка нескольких десятков мегаампер.
Увеличение выходного тока по сравнению со стартовым зависит от конструкции генератора и может быть в десятки раз. В настоящее время уже удалось довести пико­вую мощность генераторов с взрывным сжатием магнитного поля до десятков тера-ватт. Это говорит о высоких потенциальных возможностях практической реализации средств силового деструктивного воздействия.
И все же наиболее удобными в применении и наиболее перспективными в исследова­ниях являются высокочастотные электромагнитные средства силового воздействия, в том числе магнетроны, клистроны, лазеры на свободных электронах,
генераторы, а также рассмотренные выше которые, хотя и имеют
низкий КПД (единицы процентов), но легче перестраиваются по частоте. Наиболее широ­кую полосу имеют генераторы. Особенностью является то, что они работают в миллиметровом диапазоне с высоким КПД (десятки процентов).
Рассмотрим принцип действия и конструкцию электромагнитного технического средства силового деструктивного воздействия на примере генератора с виртуальным
катодом (виркатора) — виркатора очень проста. Опишем принцип его работы.
При подаче на анод положительного потенциала порядка 105-106 В вследствие взрывной эмиссии с катода к аноду устремляется поток электронов, который, пройдя
Конструкция высокочастотного электромагнитного генератора


.
через сетку анода, начинает тормозиться собственным «кулоновским полем». Это поле отражает поток электронов обратно к аноду, образуя виртуальный катод. Пройдя че­рез анод в обратном направлении, поток электронов вновь тормозится у поверхности
реального катода. В результате такого взаимодействия формируется облако электро­нов, колеблющееся между виртуальным и реальным катодами. Образованное на час­тоте колебаний электронного облака СВЧ-поле антенна излучает в пространство. Токи в виркаторах, при которых возникает генерация, составляют порядка 1—10 кА. Экс­периментально от виркаторов уже получены мощности от 170 кВт до 40 ГВт в санти­метровом и дециметровом диапазонах.
Существуют технические средства, использующие для излучения электромагнит­ных колебаний специальные антенные системы, от эффективности которых во мно­гом зависят оперативно-технические характеристики всего комплекса силового воз­действия.
При использовании новых технологий, в частности, фазированных антенных реше­ток, можно воздействовать сразу на несколько целей. Примером может служить сис­тема GEM2, разработанная по заказу фирмы Boeing южно-африканской фирмой PCI. Эта система состоит из 144 твердотельных излучателей импульсов длительностью менее 1 с суммарной мощностью 1 ГВт и ее можно устанавливать на подвижных объектах.
Несмотря на наличие направленной антенны, мощный электромагнитный импульс
действует при атаке объекта на все электронные компоненты в пределах зоны элект­ромагнитного воздействия и на все контуры, образованные связями между элемента­ми оборудования. Выводы транзисторов, конденсаторов, микросхем и т. д. представ­ляют собой «антенны» для электромагнитных полей высокой частоты. Ножки микросхем, например, — это набор диполей, нагруженных на сопротивления (внут­реннее сопротивление интегральной схемы), причем выводы микросхемы образуют упорядоченную структуру, которая обладает свойствами антенной решетки, прини­мающей и усиливающей электромагнитное излучение на своей резонансной частоте.
Поэтому, не являясь еще средствами селективного воздействия, широкополосные тех­нические средства силового деструктивного воздействия наносят глобальные пораже­ния, оправдывая установившееся название «электромагнитной бомбы» или «электро­магнитной пушки».
В настоящее время многие научно-исследовательские работы заканчиваются со­зданием опытных образцов информационного оружия. Пример тому - американский образец оружия данного класса под условным названием который представля-
ет собой генератор мощного использующий зеркальную антенну ди-
аметром 3 м. Он развивает импульсную мощность около 1 ГВт (напряжение 265 кВ, ток 3,5 кА) и обладает широкими возможностями ведения информационной войны. В руководстве по применению и техническому обслуживанию определена основная его характеристика: зона поражения — 800 мот устройства в секторе 24°. Используя по­добную установку, можно эффективно выводить из строя компьютерную технику, сти­рать записи на магнитных носителях и т. п. Поэтому актуальность проблемы защиты от электромагнитного силового воздействия сегодня, как никогда возрастает. В табл. 2.11 приведены способы и методы защиты информационных систем от беспроводных средств силового деструктивного воздействия.


Таблица 2.11. Защита информационных систем от беспроводных средств силового
деструктивного воздействия


Действие

Особенности

Основным методом защиты от силового деструктивного воздействия является экранирование на всех рубежах как аппаратуры, так и помещений. При невозможности экранирования всего помещения необходимо прокладывать линии связи и сигнализации в металлических трубах или по широкой заземленной полосе металла, а также использовать специальные защитные материалы

В качестве экранирующего материала можно использовать металл, ткань, защитную краску, пленку, специальные материалы

Многорубежная защита от силового деструктивного воздействия с помощью беспроводных технических средств организуется аналогично защите по сети питания и по проводным линиям

См. табл. 2. и табл. 2.

Вместо обычных каналов связи использовать, по возможности, волоконно-оптические линии

Использование волоконно-оптических линий защищает также
от возможной утечки информации

В защищенных помещениях особое внимание обратить на защиту по сети питания, используя, в первую
очередь, разрядники и экранированный кабель питания

Обратить внимание, что
традиционные фильтры питания от помех здесь не спасают от силового деструктивного воздействия

Учесть необходимость устранения любых паразитных
излучений как защищаемой, так и вспомогательной
аппаратуры

Излучения не только демаскируют
аппаратуру, но и способствуют
прицельному наведению электромагнитных технических средств силового деструктивного
воздействия

Персоналу службы безопасности необходимо учитывать, что силовое деструктивное воздействие организуется, как правило, из неконтролируемой зоны, в то время как его деструктивное действие осуществляется по всей территории объекта

Расширение зоны контроля
службы безопасности возможно за
счет использования телевизионного мониторинга за пределами объекта

Основным и наиболее эффективным способом защиты от беспроводныхтехничес-ких средств силового деструктивного воздействия является экранирование техничес­ких средств информационных систем и помещений, в которых они находятся.
Вносимое экраном затухание зависит от материала экрана, толщины экранирую­щей стенки, формы экрана, характера экранируемого поля (направления распростра­нения, поляризации и т. д.) и наличия отверстий в экране.
Расчеты, приводимые в технической литературе, показывают, что на частотах выше 100 кГц итолщине металлической стенки более 0,1 мм, независимо от формы экрана, характера поля, примененного материала (медь, сталь, алюминий), затухание полнос­тью замкнутого экрана значительно превышает 30 дБ. То есть алюминиевая фольга
толщиной 0,1 мм или несколько слоев более тонкой фольги могли бы быть прекрас­ным материалом для создания экранирующей конструкции, если бы удалось постро­ить полностью замкнутый экран. На самом деле построить полностью замкнутый эк­ран очень сложно. При построении экранирующей конструкции с затуханием 80— 100 дБ начинают сказываться мельчайшие щели. По сути дела, проблема конструиро­вания экрана сводится к проблеме исключения отверстий.


Как правило, все стыки таких экранов выполняют сварными, на разъемных стыках применяют сложные системы уплотнения, то есть создается в буквальном смысле слова герметичная конструкция. Значительные трудности возникают при размещении в эк­ранированном пространстве воздуховодов вентиляции, а также дверных и оконных проемов.
Если оконные проемы необходимо сохранить, приходится использовать достаточ­но сложное сочетание металлических решеток, сеток, защитных пленок на стеклах или специальных стекол, занавесей из металлизированных тканей. Поэтому в реаль­ном помещении получить затухание более 60 дБ — задача почти неразрешимая; обыч­но добиваются затухания только 20—30дБ.
Постоянное совершенствование специальной техники стимулирует поиск новых, более эффективных электромагнитных экранов. До настоящего времени основным требованием к электромагнитным экранам всех типов являлось получение максимально возможного коэффициента затухания электромагнитной волны на выходе из материа­ла экрана. Для этих целей могут использоваться:
□ ферритодиэлектрический поглотитель электромагнитных волн; магнитный экран из лент аморфного металлического сплава;
□ экранирующая ткань с микропроводом;
□ тканый радиопоглощающий материал; защитная краска и др.
Сверхширокополосный ферритодиэлектрический поглотитель электромагнитных
волн предназначен для облицовки потолков, стен, полов помещений и представляет собой трехслойное изделие, состоящее из металлической подложки, ферритового и диэлектрического материалов, соединенных в сборную панель с помощью клея. Диэ­лектрический материал выполнен из пеностекла в виде клиновидных элементов. Кон­структивно ферритодиэлектрический поглотитель электромагнитных волн представ­ляет собой панель с узлами механического крепления к потолку и стенам помещения, поэтому при необходимости возможен его демонтаж без разрушения поглотителя.
Ферритодиэлектрический поглотитель электромагнитных волн является экологи­чески чистым, при эксплуатации не выделяет вредных веществ, стабилен по своим радиотехническим характеристикам (в диапазоне от 0,03 до 40 ГГц коэффициент отра­жения изменяется от —12 до —40 дБ), устойчив к воздействию повышенных темпера­тур и открытого огня. Отличительной особенностью данного радиопоглотдающего по­крытия является оптимальное соотношение толщины и электрофизических свойств ферритового и диэлектрического материалов.
Магнитный экран из лент аморфного металлического сплава предназначен для эк­ранирования постоянных и переменных магнитных полей радиоэлектронной аппара­туры, изготовления защитной одежды, штор, защитных занавесей в служебных поме­щениях, создания многослойных конструкций и объемов, экранирующих магнитное поле Земли, и т. д.. Он представляет собой гибкий листовой материал типа «рогожка» полотняного переплетения, изготовленный из лент марки КНСР шириной 850— 1750 мм и толщиной 0,02—0,04 мм. Данный материал обеспечивает эффективность экранирования в 10 раз большую, чем экран из пермаллоя той же массы.
Экранирующая ткань с микропроводом предназначена для снижения уровня элек­тромагнитного излучения в бытовых условиях не менее чем в 3 раза (от 10 дБ). Ткань


изготавливается из хлопчатобумажных нитей полотняного переплетения. В качестве активного компонента она содержит комбинированную нить, получаемую дублирова­нием аморфного ферромагнитного микропровода в стеклянной изоляции с нитью хлоп­чатобумажной основы. Ткань используется для изготовления специальных штор, гар­дин, пошива спецодежды и т. д.
Тканый радиопоглощающий материал предназначен для поглощения энергии элек­тромагнитного излучения. Материал главным образом применяется для защиты от СВЧ-излучения. При использовании в замкнутом пространстве материал препятству­ет возникновению стоячих волн. Он представляет собой гибкое тканое покрытие, ко­торое можно крепить как непосредственно на защищаемую поверхность, так и в виде штор. Материал покрытия негорюч, прекращает горение при удалении открытого пла­мени, устойчив к воздействию влаги, горюче-смазочных и моющих средств, не выделя­ет вредных веществ. Цвет и размер материала могут быть любыми.
Защитная краска «Тиколак» позволяет получать покрытия, которые могут надеж­но защищать от неблагоприятного воздействия электромагнитных излучений в широ­ком диапазоне частот от нескольких герц до десятков гигагерц. Если излучение на низких частотах в основном отражается, то на высоких частотах и СВЧ большая часть его превращается в тепло из-за возникновения вихревых токов. Меняя состав напол­нителя (он является предметом ноу-хау), удается управлять соотношением отраже­ние/поглощение. Один слой «Тиколака» толщиной всего в 70 мкм снижает интенсив­ность электромагнитного импульса в раза.
Для получения защитного покрытия, которое во много раз снижает проникающую способность электромагнитного излучения, исходящего от внешних источников, дос­таточно нанести краску «Тиколак» на внутреннюю или внешнюю поверхность строе­ния или конструкции. Краска сохраняет свои качества при температуре от —60 до +150 °С, влагостойка, не подвержена воздействию солнечныхлучей. Поверх защитно­го покрытия «Тиколак» можно наносить любой отделочный материал: обои, краску,
вагонку, керамическую плитку и т. д. Защитное покрытие ложится на гипсовые плиты для внутренних перегородок, на панели ДСП, фанеру, ДВП, стеновые панели из ПВХ, различные утеплители и т. п.
Кроме прямого воздействия электромагнитных излучений на элементы информа­ционных систем, необходимо подавлять наводки в провода питания и иные цепи, вы­ходящие из защищаемого помещения. С этой целью используют сетевые фильтры, но беда в том, что для достижения высокого затухания фильтр должен быть заземлен, причем заземление должно быть эффективным во всем рассматриваемом диапазоне частот.
Сеть заземления создают внутри здания для обеспечения электробезопасности,
но ее же можно использовать и для усиления электромагнитной защиты кабельной проводки. Надежно защитить кабельное соединение позволяют непрерывное экра­нирование по всей длине кабеля и полная заделка экрана — по крайней мере, с одно­го конца.
Заземление сети не влияет на передачу сигнала по экранированному кабельному соединению. Электрический ток всегда «выбирает» путь с самым низким сопротивле­нием. Поскольку сопротивление переменному току зависит от частоты электромаг­нитных волн, то и «траектория» его движения определяется частотой.


Защитная сеть заземления внутри здания состоит из одиночных проводников, оп­ределенным образом соединенных. На низких частотах их сопротивление невелико и они достаточно хорошо проводят ток. При повышении частоты волновое сопротивле­ние увеличивается и одиночный проводник начинает себя вести подобно катушке ин­дуктивности. Соответственно переменные токи с частотой ниже 0,1 МГц будут сво­бодно «стекать» по сети заземления, а при повышении частоты — по возможности
«выбирать» альтернативный путь. Это не противоречит правилам обеспечения элект­робезопасности, так как сеть заземления должна гасить опасные утечки тока, исходя­щие от высоковольтных сетей электропитания Гц).
Для транспортировки данных представляют интерес частоты намного выше 0,1 МГц, поэтому защитное заземление слабо влияет на передачу сигнала. В то же время лю­бой контур заземления, выполненный проводом или даже 20—30-миллиметровой ши­ной, на частотах выше нескольких десятков мегагерц не только полностью перестает выполнять свои функции, но и превращается в хорошую антенну.
На высоких частотах проявляется так называемый поверхностный, или скин-эф­фект, который предотвращает проникновение электромагнитных полей внутрь экра­на. Эффект заключается в том, что чем выше частота переменного тока через провод­ник, тем ближе к поверхности проводника течет этот ток. Поэтому преднамеренная или случайная электромагнитная волна отражается от внешней поверхности экрана, как луч света от зеркала. Это физическое явление не зависит от заземления, которое становится необходимым на низких частотах, когда сопротивление экрана уменьша­ется и токи начинают свободно распространяться по экрану и защитной сети.
Заземление экрана на одном конце провода обеспечивает дополнительную защиту сигнала от низкочастотных электрических полей, а защита от магнитных полей созда­ется за счет сплетения проводников в витую пару. При заземлении с двух сторон обра­зуется токовая петля, в которой случайное магнитное поле генерирует ток. Его на­правление таково, что создаваемое им магнитное поле нейтрализует воздействующее случайное или преднамеренное поле. Таким образом, путем двустороннего заземле­ния осуществляется защита от воздействия случайных магнитных полей.
При использовании двустороннего заземления для случайных или преднамеренно созданных токов создается альтернативный путь по сети заземления. Если токи стано­вятся слишком большими, кабельный экран может не справиться с ними. В этом слу­чае для того, чтобы отвести случайные токи от экрана, необходимо обеспечить другой путь, например, параллельную шину для «земли». Решение о ее создании зависит от качества сети заземления, применяемой системы разводки питания, величины пара­зитных токов в сети заземления, электромагнитных характеристик среды и т. п.
На высоких частотах полное сопротивление защитной сети становится слишком
большим, то есть практически исчезает электрический контакт с «землей». Чтобы
предотвратить работу экрана в качестве антенны, его надо соединить с точкой, потен­циал которой не изменяется, — так называемой локальной землей. Задача решается с
помощью распределительного шкафа: внутри него соединяются все металлические части, и этот большой проводящий объект приобретает свойства «локальной земли».
Когда размеры проводника, например, в кабеле типа «витая становятся со-
поставимыми с длиной волны сигнала, проводник превращается в антенну. При уве­личении частоты сигнала длина волны уменьшается и проводящий объект излучает и,


соответственно, принимает более эффективно. Излучение удается снизить за счет скру­чивания проводников, однако этот способ эффективен только до частоты порядка 30 МГц. Поскольку максимальная длина соединения в кабельной системе ограничена, то частоты, на которых может происходить излучение, намного выше 0,1 МГц. Это означает, что сеть заземления никак не влияет на возможное излучение экрана. Одна­ко экран в гораздо меньшей степени является потенциальной антенной, чем кабель, по которому передается сигнал.

 

На главную | Содержание | Назад | Вперёд
 
Яндекс.Метрика