Исследование затухания наводок в токопроводящей линии вблизи поглощающей поверхности

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАТУХАНИЯ НАВОДОК В ТОКОПРОВОДЯЩЕЙ ЛИНИИ ВБЛИЗИ ПОГЛОЩАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Усков А.В.

Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина, Воронеж, Россия

Аннотация

Рассмотрена упрощенная модель формирования наводок в тонком проводе, расположенном в комнате многоэтажного здания вблизи поглощающей поверхности в виде бетонного пола. На основе метода моментов выполнен расчет токов, наведенных внешним полем в тонком проводе с изоляцией с учетом влияния близкорасположенной подстилающей поверхности.

Ключевые слова: побочные электромагнитные излучения и наводки, экспериментальные исследования, защита информации, затухание сигналов, численные методы.

Abstract

Air force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin, Voronezh, Russia

The reduced model of forming of aimings in the thin wire located in the room of the multi-storey building near the absorbing surface in the form of a concrete floor is considered. On the basis of a method of the moments calculation of the currents induced by an outside margin in a thin wire with isolation taking into account influence of the nearby spreading surface is executed.

Keywords: collateral electromagnetic radiations and aimings, pilot studies, information protection, attenuation of signals, numerical methods.

Канал утечки информации за счет наводок в токопроводящих линиях, расположенных вблизи технических средств обработки конфиденциальной информации, является одним из наиболее существенных и доступных для перехвата при условии выхода линии за границу контролируемой зоны [1]. Как правило, технические средства размещаются внутри помещений многоэтажных зданий. В связи с этим, при оценке защищенности информации от утечки за счет наводок необходимо учитывать особенности достаточно сложного пространства, окружающего проводную линию. Очевидно, что затухание наведенного в линии сигнала складывается из затухания сигнала в материалах проводов и затухания, обусловленного влиянием окружающего пространства.

В работе [2] показано, что затухание сигнала, обусловленное потерями только в проводящем и изоляционном материале типовых проводных линий длиной порядка десяти метров при размещении линии на удалении более 1 м от поверхностей стен, пола и потолка весьма незначительно. Однако практика показывает, что в реальных линиях затухание сигнала может быть весьма существенным. Например, в [3-5] были измерены достаточно значительные уровни затухания сигналов в различных проводных линиях. Однако в данных работах не учитывалось влияние пространства вблизи исследуемой линии на результаты измерений. В связи с этим предполагалось, что измеренное затухание сигналов зависит только от параметров и структуры самой линии.

Следует полагать, что наблюдаемые на практике существенные затухания наведенных сигналов в линии обусловлены не столько потерями в материалах проводной линии, сколько влиянием внешних факторов, например, наличием вблизи линии отражающих и поглощающих поверхностей в виде земли, стен, пола, потолка.

Условия проведения экспериментальных исследований.

Измерительная установка включала генератор сигналов, анализатор спектра в качестве приемника, излучающая дипольная антенна, токосъемник.

Источник сигнала и излучающая антенна представляют собой модель источника побочных электромагнитных излучений (технического средства обработки информации). Исследования проводились на частоте 300 МГц. Измерения проводились в комнате размером 15 мЧ5 м с высотой потолка 3 м.

В качестве проводной линии рассматривался тонкий медный провод радиусом 0,25 мм в изоляции из полипропилена толщиной 0,2 мм (из состава сетевого кабеля САТ-5). Длина линии составляла 8,7 м.

Для исследования влияния близкорасположенной поглощающей поверхности на затухание сигнала в линии измерения проводились при размещении исследуемой линии на высоте 0,01 м над уровнем пола. Излучающая антенна размещалась на диэлектрическом штативе над линией на высоте 1 м от начала линии. Рассматривались два варианта ориентации антенны в пространстве: ось антенны параллельна проводу (рисунок 1) и перпендикулярна проводу линии (рисунок 2).

Рис. 1. Схема размещение излучающей антенны параллельно проводной линии

Рис. 2. Схема размещение излучающей антенны перпендикулярно проводной линии

Определялось значение амплитуды тока в проводной линии, отнесенное к максимальному значению амплитуды тока в излучающей антенне:

(1)

где - измеренное значение амплитуды тока на зажимах передающей антенны; - измеренное распределение уровня наведенного тока в линии.

Результаты экспериментальных исследований и их анализ.

Результаты измерений относительного уровня тока в линии, расположенной вблизи поверхности пола, представлены на рисунках 3, 4. Также на рисунках приведены результаты численных расчетов распределения тока вдоль тонкого медного провода расположенного на высоте 0,01 м над поверхностью с параметрами е=5 и у=5·10^-3 См/м. Расчеты проводились на основе метода моментов [6] с учетом наличия изоляции провода [7]. Диэлектрическая проницаемость изоляции (полипропилена) принята равной 2,2. Для учета влияния подстилающей поверхности (пола) использовалась модель подстилающей поверхности Зоммерфельда-Нортона [7].

Рис. 3. Результаты измерений и расчетов относительного уровня тока, наведенного в тонком проводе, при параллельном расположении антенны

Рис. 4. Результаты измерений и расчетов относительного уровня тока, наведенного в тонком проводе, при перпендикулярном расположении антенны

провод ток антенна бетонный

Анализ рисунков 3, 4 показывает, что подстилающая поверхность вблизи проводной линии оказывает существенное влияние на распределение наведенного в линии тока. При этом становится заметным затухание сигнала вдоль линии. Особенно велико затухание при параллельном размещении излучающей антенны относительно линии (рисунок 3).

Погонное затухание тока в линии, рассчитываемое как отношение изменения уровня тока (в децибелах) на небольшом участке провода к длине этого участка, носит неравномерный характер и, как правило, на начальном участке провода после пучности тока имеет наибольшее значение, а при удалении уменьшается или даже близко к 0 дБ/м (например, на участке провода 6-8,7 м, рисунок 3).

При ориентации антенны перпендикулярно проводу полное затухание сигнала существенно меньше. Как и в предыдущем случае погонное затухание носит неравномерный характер и на удалении 6-8,7 м практически равно 0 дБ/м. На данном участке линии затухание сигнала практически отсутствует. В результате при сложении прямого и отраженного от конца линии сигнала появляется ярко выраженные осцилляции сигнала. Кроме того, на участке провода от 0 до 2 м. погонное затухание имеет отрицательный знак, уровень сигнала на указанном участке возрастает с удалением от начала провода.

Наблюдается достаточно хорошее соответствие экспериментальных результатов и результатов численных расчетов. Следовательно, модель подстилающей поверхности Зоммерфельда-Нортона может использоваться при расчетах наведенных в линии токов внутри здания при размещении линии вблизи поверхностей пола, потолка и стен.

Литература

1. Бузов Г.А., Калинин С.В., Кондратьев А.В. Защита от утечки информации по техническим каналам: Учебное пособие / Бузов Г.А. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 416 с.

2. Катруша А.Н. Экспериментальные исследования уровней наводок в токопроводящей линии / Катруша А.Н. // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. - 2016. - № 10.

3. Пятачков А.Г. О результатах исследования сетей электропитания технических средств, используемых для обработки конфиденциальной информации / Пятачков А.Г. // Вопросы защиты информации. - 1996. - № 1.

4. Пятачков А.Г. Кое-что о каналах утечки информации в сетях электропитания / Пятачков А.Г. // Конфидент. - 2000. - № 3. - С. 64-72.

5. Исследование реальных затуханий сигналов в проводных линиях / Акчурин Р.Ф. [и др.] // Современные наукоемкие технологии. - 2010. - № 3. - С. 28-29.

6. Митра Р. Вычислительные методы в электродинамике / Митра Р. - Издательство «Мир». - М. - 1977. - 485 с.

7. Федоров Д. Утилита «NEC-2 for MMANA» [Электронный ресурс]: база данных.

References

1. Buzov G.A., Kalinin S.V., Kondratyev A.V. Protection against information leakage on technical channels: Manual / Buzov G.A. - M.: A hot line - the Telecom, 2005. - 416 p.

2. Katrusha A.N. The pilot studies of levels of aimings in the conducting line / Katrusha A.N. //Log of radiotronics: online magazine. - 2016. - No. 10.

3. Pyatachkov A.G. About results of a research of networks of power supply of the technical means used for processing of confidential information / A.G. Patches//Questions of information security. - 1996. - No. 1.

4. Pyatachkov A.G. Something about channels of information leakage on networks of the power supply / Pyatachkov A.G.//the Confidant. - 2000. - No. 3. - Pp. 64-72.

5. A research of real attenuations of signals in wire lines / Akchurin R.F. [etc.]//Modern high technologies. - 2010. - No. 3. - Pp. 28-29.

6. Mitra R. Computing methods in R.'s electrodynamics / Mitra R. - Mir Publishing house. - M. - 1977. - 485 p.

7. Fedorov D. NEC-2 for MMANA utility [Digital resource]: database.

Размещено на Allbest.ru