ЛЕКЦЫЯ 7
4.2.5. Экранированные помещения
Экранироваться могут не только отдельные блоки аппаратуры и их со-
единительные линии, но и помещения в целом (рис. 4.3).
В обычных (неэкранированных) помещениях основной экранирующий
эффект обеспечивают железобетонные стены домов. Экранирующее свой-
ство дверей и окон хуже. Для повышения экранирующих свойств стен
применяются дополнительные средства, в том числе:
токопроводящие лакокрасочные покрытия или токопроводящие обои;
шторы из металлизированной ткани;
металлизированные стекла (например, из двуокиси олова), устанав-
ливаемые в металлические или металлизированные рамы.
Экранировку электромагнитных волн более 100 дБ можно обеспечить
только в специальных экранированных камерах (рис. 4.3), в которых элек-
тромагнитный экран выполнен в виде электрогерметичного стального кор-
пуса, а для ввода электрических коммуникаций используются специальные
фильтры.
Таким образом, экранированием электромагнитных волн возможно
полностью обеспечить электромагнитную безопасность объекта. Однако
обеспечение требований по электромагнитной безопасности объекта, осо-
бенно в части, касающейся защиты информации от утечки по техническим
каналам, созданным с применением специального оборудования (электро-
акустический канал, радиоканал, канал побочных электромагнитных излу-
чений и наводок и т.д.), необходимо предусматривать на стадии разработки
проекта объекта. Так, например, при проектировании в пределах объекта
необходимо выделить зоны повышенной конфиденциальности – комнаты
переговоров, технологические помещения, в которых циркулирует инфор-
мация, предназначенная для служебного пользования, и т.п. В таких поме-
щениях не должно быть окон, они должны иметь независимую систему
электропитания, экранированные двери. При строительстве такого объекта
возможно применение экранирующих материалов – шунгитобетона или
бетона с электропроводящим наполнителем. Стены помещения отделыва-
ются гибкими экранами, например ткаными коврами из аморфных мате-
риалов или электропроводящими тканями. В качестве экранирующей ткани
возможно применение различных углетканей или металлизированных пле-
нок.С внутренней стороны помещение облицовывается конструкционным
радиопоглощающим материалом для предотвращения образования стоячих
электромагнитных волн с частотами более 1 ГГц и для создания более
комфортной экологической обстановки. В качестве радиопоглощающих
материалов могут быть использованы специализированное пеностекло раз-
личных марок или сотовые конструкции. Коэффициент экранирования та-
кого помещения может превышать 60 дБ в широком диапазоне частот.
Технологии позволяют производить качественное экранирование и
уже существующих помещений, изначально не предназначавшихся для
специального использования. Отделка стен многослойными гибкими экра-
нами применима в большинстве случаев. При наличии окон они закрыва-
ются металлизированными пленками и шторами из экранирующих тканей.
В помещениях такого класса возможно применение гибких широкодиапа-
зонных радиопоглощающих материалов. Для облицовки потолков помеще-
ния применяется наполненное пеностекло. Коэффициент экранирования
достигает значения 20 дБ и больше.
Мобильные экранированные сооружения выполняются как перевози-
мые контейнеры на любом виде соответствующего транспорта (рис. 4.4).
Безэховые камеры (БЭК) предназначены для проведения испытаний и
высокоточных измерений радиоэлектронной аппаратуры, антенной техни-
ки и испытаний технических средств на электромагнитную совместимость.
Обеспечивают получение достоверных результатов измерений в обстанов-
ке сильного электромагнитного зашумления естественным и техногенным
электромагнитным фоном, а также могут использоваться как дополнитель-
ное средство защиты информации.
Существуют два основных типа безэховых камер – полубезэховая и
полностью безэховая.
Полубезэховая камера – это экранированное помещение, у которого
стены и потолок покрыты радиопоглощающим материалом. Абсорбирую-
щие материалы присутствуют только на стенах и потолке, но пол остается
отражающим (для испытаний на излучения). В полубезэховых камерах до-
полнительная установка радиопоглощающего материала на полу камеры
позволяет обеспечить требуемую степень однородности испытательного
поля на всех частотах.
Полностью безэховая камера – это экранированное помещение, у ко-
торого все внутренние поверхности покрыты абсорберами, радиопогло-
щающим материалом покрыт также пол. Покрытие камеры радиопогло-
щающим материалом преследует цель предотвратить отражения радиоволн
от внутренних поверхностей камеры, так как интерференция отраженного
и излученного электромагнитных полей может привести к образованию
пиков и провалов напряженности результирующего электромагнитного по-
ля. Этот тип безэховой камеры соответствует свободному пространству.
Приемная антенна остается на фиксированной высоте.
Пирамидальный радиопоглощающий материал «Универсал-Дельта»
(рис. 4.5, а) предназначен для облицовки потолков, стен, полов высокока-
чественных универсальных безэховых камер и экранированных помеще-
ний, которые обеспечивают в широком диапазоне частот проведение высо-
коточных измерений параметров радиоэлектронной аппаратуры, антенной
техники и технических средств на электромагнитную совместимость. Поглотитель электромагнитных волн «Универсал-Дельта» конструк-
тивно представляет собой пирамидальный тонкостенный контейнер, вы-
полненный из трудногорючего материала и заполненный негорючей ра-
диопоглощающей композицией с использованием углеродного волокна,
что обеспечивает стабильность радиотехнических и эксплуатационных ха-
рактеристик изделия.
Плита базальтовая радиопоглощающая «Защита» (рис. 4.5, б) пред-
ставляет собой плоскую, жёсткую плиту, выполненную на основе базаль-
товых и углеродных волокон с неорганическим связующим материаллом.
Уровень безэховости зависит в основном от коэффициента отражения
используемого материала и габаритов помещения.
4.3. Безопасность оптоволоконных кабельных систем
Важнейшими характеристиками волоконно-оптических систем переда-
чи информации (ВОСПИ) являются [23]:
слабое затухание сигнала и его меньшая зависимость от длины вол-
ны передаваемого информационного оптического сигнала, распределения
мод и температуры кабеля;
слабое искажение сигнала и его незначительная зависимость oт
спектральной ширины, распределения мод, амплитуды и длины волны пе-
редаваемого информационного оптического сигнала, длины световода и
температуры окружающей среды;
малые потери на излучение и их незначительная зависимость от ра-
диуса изгиба и температуры волоконного световода;
более приемлемые физические параметры – вес, размер, общий объем;
простота укладки, сращивания и ввода излучения в световод;
высокая устойчивость к внешним воздействиям – влагостойкость,
теплостойкость, стойкость к химической коррозии и к механическим на-
грузкам.
Несмотря на перечисленные преимущества, ВОСПИ характеризуются
также недостатками, главным из которых является возможность утечки
информации за счет побочного электромагнитного излучения и наводок
(ПЭМИН) как в радиочастотном, так и в оптическом диапазонах.
Оптоволокно – это обычное стекло, передающее электромагнитную
энергию в инфракрасном диапазоне волн. Излучение наружу практически
не просачивается. Эффективный перехват информации возможен только
путем физического подключения к оптоволоконной линии. Однако если
ВОСПИ рассматривать как систему, содержащую рабочие станции, серве-
ры, интерфейсные карты, концентраторы и другие сетевые активные уст-
ройства, которые сами являются источником излучений, то проблема утеч- ки информации становятся актуальной. Поэтому, принимая решения об ис-
пользовании оптоволоконных кабельных систем (ОКС), необходимо учи-
тывать эти факторы.
Структура и основные параметры оптоволоконного кабеля подробно
представлены в [28]. Волоконно-оптические кабели дифференцируются по
размеру несущего волокна и оболочки – слоя стекла, отражающего свет.
Кроме. того, различают ОКС по режиму передачи: одномодовые и много-
модовые кабели, а также по используемой длине волны (850–1550 нс) и
применяемым источникам света (лазеры или светодиоды – LED).
Основным элементом оптоволоконного кабеля является внутренний
сердечник из стекла или пластика (рис. 4.6, позиция 1). Диаметр и прозрач-
ность стекловолокна определяют количество передаваемого им света.
Наиболее распространены следующие типы оптоволоконного кабеля:
с сердечником 8,3 мк и оболочкой 125 мк;
с сердечником 62,5 мк и оболочкой 125 мк;
с сердечником 50 мк и оболочкой 125 мк;
с сердечником 100 мк и оболочкой 145 мк.
Волоконно-оптические кабели толщиной в 8,3 микрона очень трудно
соединить точно. Поэтому возможны монтажные ошибки, в том числе и
трудно выявляемые при тестировании кабельной линии. Подобные дефек-
ты можно устранить установкой дополнительных оптоволоконных повто-
рителей (концентраторов), увеличивающих уровень электромагнитных из-
лучений кабельной системы в целом. Однако в последнее время на рынке
появились так называемые заказные кабельные комплекты, то есть кабели
с уже смонтированными и проверенными в заводских условиях коннекто-
рами, исключающими процедуры монтажа и тестирования линии в поле-
вых условиях.
Для оптоволоконного кабеля характерны следующие особенности:
наличие центрального силового элемента;
размещение в полимерной трубке-модуле;
количество оптических волокон в одном модуле – от 1 до 12;
заполнение пространства между модулями упрочняющими элемен-
тами – корделями из стеклонитей или нитей из кевлара и гидрофобным
гелем;
покрытие всех этих элементов и модулей промежуточной полимер-
ной оболочкой;
внешняя защита оболочки из полиэтилена или металла (возможно на-
личие двух защитных оболочек – металлической и полиэтиленовой).
Наряду с указанными общими особенностями оптоволоконные кабели
различных фирм могут иметь дополнительные скрепляющие ленты, анти-
коррозийные и водозащитные обмотки, гофрированные металлические
оболочки и т.д. Как отмечалось выше, эффективным способом перехвата информации
с оптоволоконных кабельных систем является непосредственное подклю-
чение к ним. Появилась информация о создании специальных дистанцион-
но управляемых роботов, которые могут самостоятельно передвигаться по
кабельным канализациям и подключаться к оптоволоконному кабелю для
последующей передачи данных, циркулирующих в ОКС.
Для противодействия злоумышленникам, имеющим специальную тех-
нику, было предложено использовать внутренние силовые металлические
конструкции оптоволоконных кабелей в качестве сигнальных проводов. В
этом случае невозможен доступ к оптоволокну без нарушения целостности
силовых конструкций. Нарушение целостности приведет к срабатыванию
сигнализации в центре контроля за ОКС. Дополнительного оборудования
для реализации подобной охранной системы практически не требуется.
Параметры ОКС косвенно влияют на безопасность системы передачи
данных в целом. Существуют одномодовый и многомодовый режимы пе-
редачи данных. По одномодовым волокнам передаются оптические сигна-
лы с одной длиной волны. В многомодовых волокнах могут передаваться
сигналы с различной длиной волны. Для совмещения нескольких оптиче-
ских сигналов применяется так называемый волновой мультиплексор
(Wave Division Multiplexer – WDM). WDM работает как призма. Сигналы с
различной длиной волны комбинируются в нем, а затем пересылаются по
одному из оптических волокон. Призма на приемном конце разлагает сиг-
нал на волны исходной длины и направляет их на вход соответствующего
оптического приемника. Применение мультиплексирования позволяет уве-
личить число возможных каналов передачи данных. Однако в многомодо-
вых кабелях сигналы затухают сильнее, следовательно, расстояния между узлами регенерации должны быть значительно уменьшены, что делает сис-
тему более дорогой, более «излучающей» и менее защищенной.
В целом же затухание сигналов в оптоволоконном кабеле (до 5 дБ/км)
немного меньше затухания электрического коаксиального кабеля. Это
объясняется тем, что свет не излучается вне кабеля, как электрический
сигнал в медных проводах. Очень важно и то, что с ростом частоты более
200 МГц оптоволоконные кабели имеют несомненное преимущество перед
любыми электрическими кабелями. Поэтому для обеспечения безопасно-
сти информации целесообразна высокочастотная передача.
Затухание сигнала существенно увеличивается при разветвлении и от-
ветвлении кабеля. В связи с этим предпочтительнее использовать однона-
правленные кабели, что, в свою очередь, определяет предпочтительные то-
пологии сети: «звезда» (с двумя разнонаправленными кабелями между
центральным абонентом и каждым из периферийных) или кольцо (с одним
однонаправленным кабелем).
Несмотря на малое затухание, волоконной оптике присуща другая
проблема – хроматическая дисперсия. Волны света различной длины стек-
ло пропускает по-разному, поэтому импульс света, проходя через кабель,
«размывается». Получается эффект радуги – световой сигнал разделяется
на цветовые компоненты. На расстоянии в несколько километров он может
«залезть» в следующий бит, что приведет к потерям данных. Это нарушит
их целостность, которая является наряду с конфиденциальностью и дос-
тупностью важнейшим аспектом информационной безопасности. В одно-
модовых кабелях передается свет одной частоты, поэтому здесь нет эффек-
та хроматической дисперсии.
Одно из возможных решений указанной проблемы – увеличение рас-
стояния между соседними сигналами и соответственно сокращение скоро-
сти передачи, что не всегда допустимо. Однако исследования показали, что
при генерации сигнала в некоторой специальной форме дисперсионные
эффекты почти исчезают, и сигнал можно передавать на тысячи километ-
ров. Сигналы в этой специальной форме называются силитонами.
К недостаткам оптоволоконного кабеля относятся меньшие механиче-
ская прочность и долговечность по сравнению с электрическим кабелем и
снижение чувствительности при воздействии ионизирующих излучений.
Как было отмечено выше, компьютерные сети, построенные на базе
оптоволоконных каналов, излучают в окружающее пространство конфи-
денциальные данные. Компания ITT Cannon NS&S провела ряд измерений
уровня собственных излучений для оптоволоконной, экранированной и не-
экранированной кабельных систем в специально оборудованных лаборато-
риях. В результате оказалось, что на частотах до 70 МГц сеть на основе эк-
ранированной кабельной системы имеет самый низкий уровень
собственных излучений. Это объясняется тем, что при хорошем заземле- нии экранирование не только снижает на несколько порядков собственные
излучения кабелей, но и уменьшает электрический потенциал корпусов ак-
тивных устройств. На частотах 70–100 МГц все системы показали скачко-
образные кривые амплитудно-частотных характеристик уровня собствен-
ных излучений, хотя характер их у всех систем был примерно одинаковым
[23]. Появление пиков свидетельствует об образовании сложных колеба-
тельных контуров как в кабелях, так и в активном оборудовании.
Приведем пример влияния различных типов линий связи на вычисли-
тельную систему. При тестировании локальная вычислительная сеть функ-
ционировала в режиме передачи АТМ со скоростью 155 Мбит/с на линиях
с незащищенной, с защищенной витой парой и с оптоволокном. В качестве
воздействия рассматривалось радиочастотное поле с интенсивностью
3 В/м. Система на базе незащищенной витой пары характеризовалась вы-
соким уровнем появления сбоев и в итоге вышла из строя. Локальная вы-
числительная сеть на оптоволокне имела сбои, но работала. И только ло-
кальная вычислительная сеть на основе защищенной витой пары была
совершенно не подвержена помехам.
Таким образом, безопасность ОКС определяется самым «узким» ме-
стом телекоммуникационных систем – сетевым активным оборудованием.
Возможные каналы утечки информации в радиочастотном диапазоне
известны и хорошо изучены. С начала 80-х годов велись работы по выяв-
лению возможных каналов утечки информации в оптическом диапазоне
частот. Для анализа возможных каналов утечки информации рассмотрим
простейшую модель ВОСПИ согласно [23] (рис. 4.7).
В качестве излучателя для ВОСПИ могут использоваться полупровод-
никовые устройства двух типов. Устройство простейшего типа – светоиз-
лучающий диод имеет широкую диаграмму направленности излучения и
поэтому пригоден для работы с многомодовыми волоконными световода-
ми с большим диаметром сердцевины. Более сложные устройства – полу-
проводниковые лазеры излучают значительно лучше сколимированные
пучки света и поэтому позволяют вводить сигнал более высокой мощности
(в 10–100 раз) в многомодовые световоды, а также эффективно вводить
сигнал в одномодовые световоды с малым диаметром сердцевины. Свето-
излучающие диоды вполне подходят для применения в информационных
каналах и в системах связи с невысокой или умеренной пропускной спо-
собностью.
Утечка информации у излучателя возможна:
за счет несоответствия геометрических размеров окна (микролинзы)
светоизлучающего диода или полупроводникового лазера и торца (аперту-
ры) волоконного световода;
за счет «окон прозрачности» вокруг контактов на подложке, к кото-
рым подводится передаваемый информационный сигнал в радиочастотном
диапазоне. В качестве приемника в ВОСПИ, как правило, используются фотодиоды.
Утечка у приемника в оптическом диапазоне частот возможна:
за счет несогласования геометрических размеров окна (микролинзы)
фотодиода и торца волоконного световода;
за счет «окон прозрачности» вокруг контактов на подложке, к кото-
рым подводится принимаемый информационный сигнал в радиочастотном
диапазоне.
Для исключения утечки информации в оптическом диапазоне частот у
излучателя и приемника необходимо, чтобы их конструкция с физической
точки зрения представляла абсолютно «черное тело». Как правило, потери
в оптических разъемах составляют 2,5–4,5 дБ.
Наибольший интерес представляет излучение информации с оптиче-
ского волокна.
Абсолютно все волоконные световоды обладают затуханием. Затуха-
ние света в волоконном световоде обусловлено поглощением и рассеянием
в материале, рассеянием, связанным со световодной структурой и потеря-
ми на излучение. Рассеяние, связанное со световодной структурой, вызвано
большей частью геометрическими неоднородностями поверхности раздела
сердцевина-оболочка. Тщательно контролируя процесс изготовления,
можно поддерживать уровень потерь на рассеяние этого типа ниже 1
дБ/км. Потери на излучение вызваны изгибами световода и при малых ра-
диусах кривизны могут быть значительными.
Излучение из волоконного световода достигает особенно больших ве-
личин, если при изготовлении оптического кабеля используются световоды
без мягкой амортизирующей пластиковой оболочки.
С точки зрения утечки информации наиболее опасными являются
«оболочечные» и «вытекающие» моды, так как, имея доступ к данному ти-
пу оптического волокна, с помощью высокочувствительных фотоприем-
ных устройств (в качестве оптического объектива можно использовать
микролинзы или специальное оптическое волокно, оптически согласован-
ное с основным с помощью специально подобранной эмиссионной жидко-
сти), можно принять передаваемый оптический сигнал.
Если в оптическом кабеле существуют нарушения структуры, напря-
жения, приложенные перпендикулярно оси оптического волокна, то они могут вызывать его изгибы с малым радиусом кривизны. Осевые напряже-
ния могут также приводить к изгибам, если имеются неоднородности
структуры, к удлинению световода и росту микротрещин. Напряжение на
выпуклостях может привести к изгибу световода и увеличению побочного
излучения. Натяжение может также привести к увеличению микротрещин
и вызвать изменение показателя преломления, что, в свою очередь, также
может вызвать увеличение побочного излучения с волокна.
Частота f0, при которой в диапазоне f >= f0имеет место излучение по-
ля в окружающее пространство, называется частотой отсечки. Чем дальше
от нее частота f, тем быстрее «высвечивается» энергия из волокна.
Все вышесказанное рассматривалось относительно волоконного свето-
вода. Если рассматривать оптический кабель, состоящий из нескольких оп-
тических волокон, по которым передается конфиденциальная информация
с разным грифом, то возникает еще один канал утечки информации за счет
переходного затухания, обусловленного вытекающими модами.
При построении ВОСПИ для передачи конфиденциальной информа-
ции необходимо детально проанализировать условия эксплуатации, гриф
информации, выбрать тип оптического кабеля, позволяющий осуществить
защиту информации от возможной утечки за счет побочного излучения в
оптическом диапазоне частот. Помимо конструктивных средств защиты
информации можно использовать и активную защиту, в частности зашум-
ление в оптическом диапазоне и квантовую криптографию.