Разработка устройства для криптографической защиты информации гарантированной стойкости

- психофизические факторы проявляются при работе режущих механизмов в автоматическом режиме, когда требуется большое напряжение, внимание и осторожность работающего, так как всякое замедление движения рабочего может привести к травматизму.

Рассмотрим технические и организационные меры по предупреждению травматизма при выполнении заготовительных операций в процессе производства печатных плат.

К техническим мероприятиям можно отнести включение пресса только после одновременного нажатия обеими руками двух пусковых кнопок, что предупреждает попадание рук рабочего в опасную зону пресса.

В прессах и ножницах, управляемых педалями, для предотвращения случайных включений, педаль ограждают или делают запорной. Часто, кроме этого, опасную зону прессов ограждают при помощи фотодатчиков, сигнал от которых автоматически останавливает пресс, если рука рабочего оказалась в опасной зоне. При ручной подаче разрезаемого материала необходимо применять специальные приспособления: штанги, пинцеты, крючки и т. д.

Во избежание травм при работе на сверлильных станках необходимо следить за тем, чтобы все ремни, шестерни и валы имели жесткие неподвижные ограждения.

Движущиеся части и механизмы оборудования, требующие частого доступа для осмотра, ограждаются съемными или открывающимися устройствами ограждения. В станках без электрической блокировки должны быть приняты меры, исключающие возможность случайного или ошибочного их включения во время осмотра.

Для исключения захвата одежды и волос рабочего его одежда должна быть заправлена так, чтобы не было свободных концов; обшлага рукавов следует застегнуть, волосы убрать под берет.

Образующиеся при сверлении, резке материала заготовок печатной платы пыль необходимо удалять с помощью промышленных пылесосов.

Радикальным решением вопроса обеспечения безопасности при заготовке печатных плат является полная механизация и автоматизация подачи и удаления заготовок из штампа, режущих и сверлящих механизмов, в том числе с использованием средств робототехники.

При строгом соблюдении всех перечисленных мер безопасности влияние опасных факторов при заготовке печатных плат можно свести практически на нет и условия труда можно назвать нейтральными или не совсем комфортными.

Что касается технологической операции травления электрической схемы печатной платы, то условия труда в гальванических цехах следует отнести к опасным для здоровья работника.

К трудоемкой и вредной для здоровья технологической операции относится пайка навесных элементов на печатную плату.

Для улучшения условий и повышения производительности труда при пайке навесных элементов (деталей) на печатную плату предлагается использовать разработанный капиллярный паяльник в качестве технологического приспособления.

6.1 Разработка приспособления для улучшения условий и повышения производительности труда при пайке деталей

В результате анализа известных приспособлений для улучшения условий и повышения производительности труда при пайке навесных элементов на печатную плату остановили внимание на электрическом паяльнике, который содержит электронагреватель, нагревательный рабочий элемент в виде медного заостренного стержня, и выключатель электронагревателя, установленный в корпусе рукоятки паяльника [37, 38]. Периодически включая и выключая электронагреватель с помощью выключателя обеспечивается необходимая температура нагрева рабочего элемента паяльника.

Анализ работы известного электрического паяльника показал, что расплавленный припой плохо удерживается на заостренном конце медного стержня рабочей части нагревательного элемента паяльника при его движении (особенно резком) во время пайки деталей радиоэлектронной аппаратуры и, кроме того, при нагревании медного стержня образуется окалина, в те интервалы времени между операциями пайки, когда рабочая поверхность заостренного конца нагревательного стержня не покрыта припоем.

Для надежного удержания расплавленного припоя на рабочей поверхности нагревательного рабочего элемента паяльника предлагается использовать удерживающие капиллярные силы, а для исключения образования окалины на рабочей поверхности медного нагревательного элемента рекомендуется размещать его в магнитном поле постоянного магнита.

Предлагаемое устройство капиллярного паяльника изображенного на рисунке 6.1 работает следующим образом:

В пространство между жилами 6 многожильного медного провода, который выполняет функцию рабочего нагревательного элемента 5, поступает под действием капиллярных сил расплавленный припой. Капиллярные силы удерживают расплавленный припой между жилами многожильного медного провода, обеспечивая удобство пайки деталей радиоэлектронной аппаратуры по образу и подобию аналогично работы малярной кисти.

Для исключения образования окалины на рабочей поверхности нагревательного элемента 5 в интервалы времени, когда не осуществляется пайка деталей и когда нет припоя на поверхности рабочего нагревательного элемента 5, предлагается устанавливать рабочий нагревательный элемент 5 в пространство между магнитными полюсами подковообразного постоянного магнита 3. Постоянный магнит 3 можно разместить на подставке 4 или подносить его к рабочему нагревательному элементу 5. Действие силовых линий магнитного поля постоянного магнита 3 на медные витки многожильного провода 5 (6) аналогично известному действию силовых линий магнитного поля постоянного магнита на воду. Намагниченная вода уменьшает коррозию водопроводных труб.

Положительный эффект от использования предлагаемого приспособления состоит в том, что повышается не менее чем на 60-70 % удерживающая сила расплавленного припоя на поверхности медных проводников за счет использования капиллярного эффекта.

5

6

А - А

А

А

1 2 3 4

1 - электронагреватель с выключателем, установленным в рукоятке паяльника (электронагреватель); 2 - поперечное сечение постоянного магнита;3 - подковообразный постоянный магнит; 4 - подставка постоянного магнита; 5 - рабочий нагревательный элемент паяльника; 6 - поперечное сечение рабочего нагревательного элемента, выполненного в виде скрутки многожильного медного провода.

Рисунок 6.1 - Схема капиллярного паяльника в качестве приспособления для улучшения условий и производительности труда

Основная масса припоя располагается в межвитковом пространстве многожильного провода 5, что защищает рабочего от нежелательного воздействия вредных паров свинца, входящего в состав припоя, во время пайки навесных деталей на печатную плату.

Кроме того, в предлагаемом паяльнике исключается образование окалины поверхности рабочего нагревательного элемента паяльника за счет действия силовых линий магнитного поля постоянного магнита. Поэтому температура припоя всегда одинаковая и не зависит от слоя окалины, что повышает качество пайки и производительность труда.

Одним из важнейших мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности является противопожарное, которому в дипломном проекте уделим дальнейшее внимание.

6.2 Противопожарные мероприятия и средства пожаротушения

Возникновение пожаров в зданиях и сооружениях, особенности распространения огня в них зависят от того, из каких материалов (конструкций) они выполнены, каковы размеры зданий и их расположение.

По взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности производства подразделяются на категории. Согласно существующим строительным нормам и правилам (ГОСТ 12.1.004 ССБТ) здания и сооружения по огнестойкости подразделяются на пять степеней. Степень огнестойкости зданий и сооружений определяется пределом их огнестойкости, выражаемым временем (в часах) от начала испытаний строительной конструкции на огнестойкость до возникновения в ней разрушающих или температурных признаков, ведущих к невозможности дальнейшей эксплуатации конструкции.

По огнестойкости здание, где изготовляют печатные платы, относится ко II степени, в которой все конструкции выполнены из несгораемых материалов с пределами огнестойкости от 0,25 до 4 часов.

Степень огнестойкости может быть требуемой и фактической. Требуемая степень огнестойкости характеризует основные строительные части зданий, сооружений и конструкций. Фактическая степень огнестойкости характеризует в целом здание, сооружение, конструкции и определяется по худшей требуемой степени огнестойкости.

Причины пожаров и взрывов могут быть электрического и неэлектрического характера. К причинам электрического характера относятся:

- искрение в электрических аппаратах, машинах, электрические разряды и удары молнии;

- токи коротких замыканий, нагревающие проводники до высокой температуры, при которой может возникнуть воспламенение их изоляции, а также значительные электрические перегрузки проводов и обмоток электрических аппаратов и машин;

- плохие контакты в местах соединения проводов, когда вследствие большого переходного сопротивления выделяется большое количество тепла;

- электрическая дуга, возникающая в результате ошибочных операций с коммутационной аппаратурой при переключениях в электроустановках.

Причинами пожаров и взрывов неэлектрического характера могут быть:

- неисправность котельных и производственных печей, отопительных приборов и нарушение режимов их работы;

- неисправность производственного оборудования и нарушение технологического процесса, в результате которого возможно выделение горючих газов, паров или пыли в воздушную среду;

- курение в пожароопасных и взрывоопасных помещениях;

- самовоспламенение некоторых материалов.

Мероприятия, устраняющие причины пожаров и взрывов, подразделяются на технические, эксплуатационные, организационные и режимные.

К техническим мероприятиям относится соблюдение противопожарных норм при сооружении зданий, устройстве отопления и вентиляции, выборе и монтаже электрооборудования, устройстве молниезащиты и т.п.

Эксплуатационные мероприятия предусматривают правильную эксплуатацию производственных машин, котельных и других силовых установок и электрооборудования, правильное содержание зданий и территорий предприятий. К организационным мероприятиям относятся обучение производственного персонала противопожарным правилам и издание необходимых инструкций и плакатов.

По правилам пожарной безопасности территории объектов должны постоянно содержаться в чистоте, мусор систематически удаляться на специально от

ведённые участки и по мере накопления вывозиться. Готовая продукция, оборудование, тара и другое имущество должны находиться на определённых участках. Все дороги и подъезды к зданиям, сооружениям и источникам воды необходимо очищать от завалов, содержать в исправности и освещать в ночное время. Проезды и противопожарные разрывы между отдельными зданиями и сооружениями не могут использоваться для складирования горючих предметов, различного оборудования, строительных материалов.

В каждом цехе, мастерской, складе и других помещениях должны быть вывешены таблички с указанием фамилии и должности лиц, ответственных за пожарную безопасность.

Коридоры, проходы, основные и запасные выходы, тамбуры, лестничные клетки должны постоянно содержаться в исправном состоянии, ничем не загромождаться, а в ночное время освещаться. Если в технических помещениях применяются легковоспламеняющиеся и горючие жидкости для смазки, промывки и чистки оборудования, аппаратуры и деталей, то количество таких жидкостей не должно превышать суточную потребность. Курение допускается только в специально отведённых местах или комнатах, обозначенных соответствующими надписями и обеспеченных урнами с водой.

Весь пожарный инвентарь, противопожарное оборудование и первичные средства пожаротушения должны содержаться в исправном состоянии, находиться на видном месте, и к ним в любое время суток должен быть обеспечен беспрепятственный доступ. Все стационарные и переносные средства пожаротушения должны периодически проверяться и испытываться.

В производственных помещениях, на складах и других пожароопасных помещениях должны находиться средства пожарной сигнализации и тушения пожаров. В системе пожарной защиты находят широкое применение автоматические и полуавтоматические средства извещения о пожаре.

Наиболее дешёвым и распространённым средством тушения пожаров является вода. Она обладает высокой теплоёмкостью и большим испарением, что позволяет эффективно отбирать тепло от очагов пожара. Вместе с тем вода не может быть использована для тушения легковоспламеняющихся жидкостей (бензин, бензол, керосин и т.п.), а также электроустановок, находящихся под напряжением, без специальных мер защиты людей от поражения электрическим током через струю воды.

В пожароопасных помещениях для тушения пожаров применяют спринклерные и дренчерные установки, которые приводятся в действие специальными извещателями.

Спринклерные установки - автоматические устройства тушения пожаров водой. В этих установках система водопроводных труб, проложенных под потолком, снабжается ввинчиваемыми головками, которые запаиваются легкоплавким припоем. Повышение температуры до 60-80 градусов (по С) вызывает расплавление припоя и головка открывается, вследствие чего вода начинает литься на место пожара.

Дренчерная установка представляет собой также систему водопроводных труб, но головки этих установок, в отличие от спринклерных, постоянно открыты. Вода поступает при срабатывании клапанов с легкоплавкими припоями или при открывании задвижек ручным способом.

Для защиты людей от токсичных продуктов горения и дыма применяется противодымная защита, состоящая из вентилятора и вентиляционных каналов.

При тушении пожара эффективно применение химической пены, образуемой в результате взаимодействия с водой пеногенераторных порошков, состоящих из кислотной и щелочной частей. Получаемая из пеногенераторных порошков пена является универсальным средством тушения пожаров, за исключением спирта, ацетона и эфира.

В качестве средств местного пожаротушения применяются химические пенные огнетушители, но они не пригодны для тушения электроустановок, находящихся под напряжением, так как пена обладает свойством электропроводности.

Эффективным химическим средством тушения огня является углекислота. При быстром испарении углекислоты образуется снегообразная масса, которая, будучи направлена в зону пожара, снижает концентрацию кислорода и охлаждает горящее вещество. Ручные углекислотные огнетушители типов ОУ-2, ОУ-5 и ОУ-8 конструктивно отличаются ёмкостью баллона - соответственно 2, 5 и 8 л. Эти огнетушители предназначены для тушения небольших очагов пожара, применяются в закрытых помещениях и могут быть использованы в электроустановках, находящихся под напряжением, вследствие низкой электропроводности углекислоты. Все огнетушители подвергаются периодической проверке и при необходимости - перезарядке. Таким образом в качестве итога по разделу обеспечения жизнедеятельности была разработана конструкция капиллярного паяльника в качестве приспособления для улучшения условий и производительности труда.

Таким образом, в результате выполненного анализа опасных и вредных факторов при изготовлении печатной платы устройства для криптографической защиты информации можно утверждать, что рассмотренные меры обеспечения допустимых условий труда при изготовлении печатной платы электронного блока спроектированного устройства удовлетворяют требованиям безопасности труда.

Предложено приспособление в виде капиллярного электрического паяльника для пайки навесных элементов печатной платы спроектированного устройства. Капиллярный электрический паяльник улучшает условия труда и повышает его производительность.

Заключение

В результате дипломного проектирования было выполнено:

- проанализированы тактико-технических характеристик известных технических решений передачи конфиденциальных сообщений по открытым каналам связи с точки зрения удовлетворения требованиям модели секретной системы связи Клода Шеннона;

- разработана структурная схемы устройства для криптографической

защиты информации с гарантированной по критерию Шеннона стойкостью, которая обеспечивала как документирования передаваемой и принимаемой криптограммы, так и автоматическое выполнение математических криптографических вычислительных операций;

- выбран и рассчитан пороговой элемент (триггер) блока запоминания устройства для криптографической защиты информации с разработкой печатной платы электронного блока;

- спланирована разработка устройства для криптографической защиты информации с построением календарного графика выполнения работ;

- рассчитаны экономические показатели устройства для криптографической защиты информации и оценена эффективность дипломного проекта;

- проанализированы опасные и вредные факторы при изготовлении печатной платы устройства для криптографической защиты информации;

- рассмотрены меры обеспечения допустимых условий труда при изготовлении печатной платы электронного блока спроектированного устройства.

По материалам дипломного проекта опубликована научная статья в «Информационном вестнике Института инженерной физики», февраль, 2009 г., по результатам объявленного Институтом инженерной физики конкурса лучших научно-практических работ студентов за 2008 г.

Основные результаты дипломного проекта докладывались на 2-й Научно-практической конференции молодых ученых и студентов Южного Подмосковья в феврале месяце 2009 года. Тема доклада: «Криптографическая защита информации гарантированной стойкости».

Новизна и достигаемый положительный эффект дипломного проекта подтверждены заявкой № 2009107358/009857 на патент полезной модели Российской Федерации, «Устройство для перекодирования криптограмм», приоритет 3 марта 2009 года, МПК G09C 5/00, Н04L 9/00, патентообладатель: МОУ «Институт инженерной физики».

Список используемых источников

1. Основы теории К. Шеннона. - www.univer.omsk.su/Edu/infpro/1/

kodir/shennon.htm/.

2. Заявка на изобретение РФ № 2005105304. Способ шифрования и дешифрования и устройство для его осуществления, МПК Н04L 9/06, заявитель: ЭКСТРИМ СЕКЬЮРИТИ СОЛЮШНЗ ЛТД (США), автор: ХОТЦ Д.К. (США), приоритет: 2002.07.27 по заявке 60/399,092 (США). (аналог).

3. Патент РФ № 2331116. Устройство для шифрования Сизова В.П., МПК G09C 3/08, патентообладатель: ЗАО «БИОНТ», автор: Сизов В.П., приоритет: 2006.06.13. (прототип).

4. Полунин В.В., Кочетов А.С. Устройство для перекодирования криптограмм, заявка № 2009107358 на патент полезной модели РФ, МПК G09C 5/00, Н04L 9/00, приоритет январь 03.03.2009 г., патентообладатель: Межрегиональное общественное учреждение «Институт инженерной физики».

5. ГОСТ 15971 - 90. Преобразование исходных данных ЭВМ для автоматической обработки.

6. ГОСТ 28147 - 89. Условия обеспечения криптографической защиты передаваемой информации.

7. Катаранов Б.А. Электроника. Пособие к практическим занятиям, СВИ РВ, 2000 г.

8. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. / Под общей редакцией Н.Н. Горюнова. - М.: Энергия, 1976 г.

9. Симпсона формула, БЭС, М.: Советская энциклопедия, 1976г. - 640 с.

10. Катаранов Б.А. и др., Электроника, СВ РВ, 2000 г.

11. ГОСТ 23752 - 79. Технология изготовления печатных плат.

12. Технология и автоматизация производства радиоэлектронной аппаратуры. / Под ред. А.П. Достанко, Ш.М. Чабдарова.- М.: Радио и связь, 1989 г. - 624 с.

13. ГОСТ 23751 - 86. Классы плотности печатного монтажа.

14. Ковалев А.П. Стоимостной анализ и управление затратами. - М.: Станки, 1997 г.

15. Методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятия, направленных на ускорение научно-технического прогресса в автомобилестроении. - М.: НАМИ, 1990 г.

16. Экономика предприятия. Под ред. Волкова. - М.: Инфра, 1997 г.

17. Организация производства. Под ред. проф. ТуровцаО.Г. 1993 г.

18. Экономика предприятия. Под ред. проф. Горфинкеля В.Я., Куприянова Е.М. - М.: Банки и биржи изд. Объединение «Юниги», 1996 г.

19. Экономика предприятия. Под ред. академика Манвша, д.э.н. профессора Семенова В. - М.: 1997г.

20. Экономика предприятия. Под ред. к.эн.н., доц. Ковалева А.Н. Центр маркетинга и информации. - М.: 2001 г.

21. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов. /Под общ. Ред. С.В.Белова. - М.: Высшая школа, 1999 г.

22. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты. В 2-х томах. /Под ред. Исаева Л.К. - М.: ПАИМС, 1997 г.

23. Инженерная экология. Общий курс. В 2-х т./Под ред. И.И. Мазура. - М.: Высшая школа, 1996 г.

24. Охрана окружающей среды. /Под ред. Белова С.В. - М.: Высшая школа, 1991 г.

25. ГОСТ 12.1.007 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

26. ГОСТ 17..13..01 - 86. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов.

27. ГОСТ 12.1.004 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

28. ГОСТ 12.1.033 ССВТ. Пожарная безопасность. Термины и определения.

29. ГОСТ 12.1.044 ССБТ. Пожаров взрывоопасность веществ и материалов.

30. ГОСТ 12.2.037 ССБТ. Техника пожарная. Требования безопасности.

31. Паяльник, БЭС, т. 19. - М.: Советская энциклопедия, 1975 г. - 293 с.

32. Паяльник электрический, ПЭ-50, ТУ 65 - 136, 1992 г.