ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Факультет «Управление на транспорте и информационные технологии» Кафедра «Информационные системы и защита информации» Дисциплина «Защита информации от утечки по техническим каналам» Курсовая работа «Анализ комплексов измерения ПЭМИН.» КР.420200.10.03.01.КР ВЫПОЛНИЛ: студент гр. БИ.4-21-1 Шахуров А.Н. «____»________2024 г._______ Иркутск, 2024 ПРОВЕРИЛ: Доктор технических наук, доцент Ерохин В.В. «____» ________2024 г._______ Содержание Введение............................................................................................................. 3 1. Побочные электромагнитные излучения и наводки. ................................ 4 1.1. Виды побочных электромагнитных излучений и наводок ................ 4 1.2. Технические средства обнаружения и подавления ПЭМИН .......... 10 1.3. Средства устранения ПЭМИН ............................................................ 16 1.4. Методика обнаружения и измерения ПЭМИН ................................. 19 2. Практическая часть. .................................................................................... 20 2.1. Анализ комплексов измерения ПЭМИН Сигурт и ЛЕГЕНДА ....... 20 2.2 Проведение измерений ПЭМИН с элементов отображения информации ЭВМ ................................................................................................. 29 Заключение ...................................................................................................... 36 Использованная литература ........................................................................... 37 КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 2 Введение В современном мире повсеместно используются технические средства, на которых храниться и обрабатывается различная информация. К одной из основных угроз безопасности информации ограниченного доступа относится утечка информации по техническим каналам, под которой наиболее часто понимается неконтролируемое распространение информативного сигнала от его источника через физическую среду до технического средства, осуществляющего перехват информации. Во время ввода и вывода информации при использовании средств вычислительной техники становится возможным перехват вводимой электромагнитных информации излучений. за счет Вследствие возникающих этого сигналы побочных ПЭМИН от работающей аппаратуры могут стать целью противника. Утечка информации по естественным техническим каналам является одной из главных направлений несанкционированного получения доступа к защищаемым данным. Исходя из этого, наличие фундаментальных знаний по выявлению и блокированию технических каналов утечки информации наиболее актуально на сегодняшний момент. Целью данной курсовой работы является анализ комплексов измерения побочных электромагнитных излучений и наводок. Для достижения этой цели в рамках работы будут решены следующие задачи: 1. Провести обзор теоретических основ возникновения и распространения побочных электромагнитных излучений и наводок. 2. Исследовать методы и средства измерения электромагнитных излучений. 3. Осуществить анализ существующих комплексов измерения, оценить их эффективность в выявлении угроз информационной безопасности. 4. Провести экспериментальные измерения и проанализировать полученные данные. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 3 1. Побочные электромагнитные излучения и наводки. 1.1. Виды побочных электромагнитных излучений и наводок Физическую основу случайных опасных сигналов, возникающих во время работы в выделенном помещении радиосредств и электрических приборов, составляют побочные электромагнитные излучения и наводки (ПЭМИН). Процессы и явления, образующие ПЭМИН, по способам возникновения можно разделить на 4 вида: 1. не предусмотренные функциями радиосредств и электрических приборов преобразования внешних акустических сигналов в электрические сигналы; 2. паразитные связи и наводки; 3. побочные низкочастотные излучения; 4. побочные высокочастотные излучения. По способам формирования электрического сигнала активные акустоэлектрические преобразователи могут быть электродинамическими, электромагнитными и пьезоэлектрическими. Побочные электромагнитные излучения 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. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4 Возможные каналы утечки информации создаются: 1. низкочастотными электромагнитными полями, которые возникают во время работ ТСПИ и ВТСС; 2. во время влияния на ТСПИ и ВТСС электрических, магнитных и акустических полей; 3. при возникновении паразитной высокочастотной (ВЧ) генерации; 4. при прохождении информативных (опасных) сигналов в цепи электропитания; 5. при взаимном влиянии цепей; 6. при прохождении информативных (опасных) сигналов в цепи заземления; 7. при паразитной модуляции сигнала; 8. вследствие ошибочных коммутаций и несанкционированных действий. Технические каналы утечки информации, обрабатываемой ТСПИ: 1. Электромагнитные: • побочные электромагнитные излучения и наводки ТСПИ; КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5 • электромагнитные излучения на частотах работы ВЧ-генераторов ТСПИ; • излучения на частотах самовозбуждения усилителей низкой частоты ТСПИ; • излучения на частотах работы высокочастотных генераторов ТСПИ и вспомогательных технических средств и систем. 2. Электрические: • наводки электромагнитных излучений элементов ТСПИ на посторонние проводники; • просачивание информационных сигналов в линии электропитания; • просачивание информационных сигналов в цепи заземления; • съем информации с использованием закладных устройств. 3. Параметрические: • перехват информации путем «высокочастотного облучения» ТСПИ. Вибрационные: • соответствие между распечатываемым символом и его акустическим образом. 4. Съём информации с использованием закладных устройств. В зависимости от вида связи технические каналы перехвата информации можно разделить на электромагнитные, электрические и индукционные. Электромагнитные каналы – электромагнитные излучения передатчиков связи, модулированные информационным сигналом (прослушивание радиотелефонов, сотовых телефонов, радиорелейных линий связи). К электромагнитным каналам утечки информации относятся: 1. перехват побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) элементов ТСПИ; 2. перехват ПЭМИ на частотах работы высокочастотных (ВЧ) генераторов в ТСПИ и ВТСС; КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 3. перехват ПЭМИ на частотах самовозбуждения усилителей низкой частоты (УНЧ) ТСПИ. Электрические каналы – образуются при подключении к линиям связи – кабельным (проводным) линиям связи. Электрический канал наиболее часто используется для перехвата телефонных разговоров (телефонные радиозакладки). Контактный способ используется в основном для снятия информации с коаксиальных и низкочастотных кабелей связи. Электрические каналы утечки информации включают: 1. съем наводок ПЭМИ ТСПИ с соединительных линий ВТСС и посторонних проводников; 2. съем информационных сигналов с линий электропитания ТСПИ; 3. съем информационных сигналов с цепей заземления ТСПИ и ВТСС; 4. съем информации путем установки в ТСПИ электронных устройств перехвата информации. Индукционный канал, где используется эффект возникновения вокруг высокочастотного кабеля электромагнитного поля при прохождении информационных сигналов. Индукционные датчики используются в основном для съема информации с симметричных высокочастотных кабелей. Данный канал широко используется для прослушивания телефонных разговоров, ведущихся по радиотелефонам, радиорелейным и спутниковым линиям связи, сотовые системы связи и каналы на основе технологий Bluetooth. Паразитные связи, которые реализуются за счет паразитных емкостных, индуктивных и резистивных связей и наводок близко расположенных друг от друга линий передачи информации. Известны три вида паразитных связей: 1. емкостная; КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7 Рис. 1. Паразитная емкостная связь 2. индуктивная; Рис. 2. Паразитная индуктивная связь 3. гальваническая. Рис. 3. Паразитная гальваническая связь В ТСПИ носителем информации является электрический ток, параметры которого (амплитуда, частота либо фаза) изменяются по закону изменения информационного сигнала. При прохождении электрического тока по КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 токоведущим элементам ТСПИ вокруг них возникает электрическое и магнитное поля. В силу этого элементы ТСПИ можно рассматривать как излучатели электромагнитного поля, несущего информацию. В состав ТСПИ и ВТСС могут входить различного рода высокочастотные генераторы. К таким устройствам можно отнести: задающие генераторы, генераторы тактовой частоты, генераторы стирания и подмагничивания магнитофонов, гетеродины радиоприемных и телевизионных устройств и т.д. В результате внешних воздействий информационного сигнала (например, электромагнитных колебаний) на элементах ВЧ-генераторов наводятся электрические сигналы, которые могут вызвать паразитную модуляцию собственных ВЧ-колебаний генераторов. Эти модулированные ВЧ-колебания излучаются в окружающее пространство. Серьезную угрозу безопасности информации создают наводки сигналов ОТСС на провода и кабели, выходящие за пределы контролируемой зоны. Пространство вокруг СВТ, в пределах которого на случайных антеннах наводится информационный сигнал выше допустимого (нормированного) уровня, называется зоной r1. Зона R2 (зона R2) — это пространство вокруг технического средства обработки информации, в пределах которого отношение «опасный сигнал/помеха» для составляющих напряженности электромагнитного поля превышает допустимое нормированное значение. Зона 2 должна быть контролируемой, так как в ней возможен перехват побочных электромагнитных излучений с помощью идеального приемника и последующая расшифровка содержащейся в них информации. Случайные антенны могут быть сосредоточенными и распределенными. Сосредоточенные случайные антенны (ССА) представляют собой компактное техническое средство, например, телефонный аппарат, громкоговоритель трансляционной сети. К распределенным случайным антеннам (РСА) относятся КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 9 случайные антенны с протяженными параметрами: кабели, провода, металлические трубы и другие токопроводящие коммуникации. Наводки электромагнитных излучений СВТ возникают при излучении информационных сигналов элементами ТС, а также при наличии сети электропитания гальванических связей со средствами ВТ. Просачивание информационных сигналов в возможно при наличии реакции выпрямителя на работу устройств с информационными сигналами. Просачивание информационных сигналов в цепи заземления объекта возможно при работе локальной вычислительной сети по кабелям при значительной их протяженности. Уровень наводимых сигналов в значительной степени зависит от мощности излучаемых сигналов, расстояния до проводников, а также длины совместного пробега соединительных линий ТСПИ и посторонних проводников. Случайной антенной является цепь ВТСС или посторонние проводники, способные принимать побочные электромагнитные излучения. 1.2. Технические средства обнаружения и подавления ПЭМИН В арсенале средств обеспечения информационной безопасности важное место занимают устройства, предназначенные для обнаружения и подавления средств несанкционированной передачи информации за пределы контролируемой зоны по радиоканалу. К ним относятся: • индикаторы электромагнитных излучений; • радиочастотомеры; • сканирующие радиоприемные устройства и комплексы; • нелинейные локаторы; • устройства функционального подавления закладных устройств; Побочные электромагнитные излучения и наводки возникают во время работы в выделенном помещении радиосредств и электрических приборов. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 10 Для обнаружения ПЭМИН, распространяющихся по радиоканалу, используются индикаторы электромагнитных излучений, радиочастотомеры, сканирующие радиоприемные устройства и комплексы. Для радиоэлектронного подавления ПЭМИН могут быть использованы генераторы пространственного зашумления, применяемые для борьбы с закладными устройствами. Однако существуют и специальные генераторы, предназначенные для маскировки и предупреждения перехвата информативных ПЭМИН. Профессиональные поисковых мероприятий, электромагнитных индикаторы для излучений. предназначены поиска и Обладают для проведения локализации источников высокими техническими характеристиками, широкими функциональными возможностями. Имеют режим акустической завязки, регулятор чувствительности, полосовые фильтры, обладают высокой чувствительностью, некоторые имеют возможность измерения частоты. Позволяют измерять уровень сигнала, находящегося в ближней зоне, имеют тональную индикацию уровня сигнала (тепло/холодно). Обладают наибольшими преимуществами по сравнению с остальными типами индикаторов поля. Недостатком является высокая цена. Камуфлированные индикаторы предназначены для неявного применения. Их основной особенностью является то, что эти приборы выполнены в виде обычных предметов, которые применяются в повседневной деятельности с сохранением их основных возможностей. Использование таких индикаторов не вызывает подозрения. Они обладают хорошими техническими характеристиками, высокой чувствительностью. Некоторые имеют скрытую индикацию. Преимуществом является скрытность применения, недостатком – отсутствие возможности идентифицировать источник сигнала. На рис. 4 приведена фотография индикатора поля «EH-1», предназначенного для поиска, обнаружения и локализации мест скрытой установки различных типов радиопередающих устройств, находящихся в активном режиме. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 11 Рис. 4. Индикатора поля «EH-1» Характеристики индикатора: • Частотный диапазон 30…2700 МГц; • Средняя дальность обнаружения мобильного телефона 0,4 м; • Средняя дальность обнаружения типового радиозакладного устройства мощностью 10мВт – 0,4 м; • Время непрерывной работы не менее 4 часов; • габариты 135´70´25 мм; По массогабаритным показателям и функциональным возможностям сканирующие приемники можно условно разделить на переносимые и перевозимые. К переносимым относятся малогабаритные аппараты массой менее 350 г, имеющие автономные источники питания. Эти приборы осуществляют прием сигналов с амплитудной (AM), узкополосной (NFM) или широкополосной (WFM) частотной модуляцией, однополосной AM (SSB), передаваемые на частотах верхней боковой полосы (USB) или нижней боковой полосы (LSB), а также радиотелеграфные посылки (CW). Скорость сканирования достигает 20…30 каналов в секунду. Сведения о частоте сигналов фиксируются в устройствах памяти емкостью от 100 до 1000 независимых каналов. Отдельные аппараты управляются с помощью КР.420200.10.03.01.ПЗ Лист компьютера. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 12 Режимы работы сканирующих приемников. Классифицируют три основных режима работы сканеров: • автоматическое сканирование в диапазоне частот; • автоматическое сканирование на фиксированных частотах; • ручное сканирование. При реализации первого режима устанавливают границы диапазона сканирования, шаг перестройки частоты и вид модуляции. Для сокращения времени, возможно, сканирование с пропуском частот, данные о которых занесены в память аппарата. Как правило, в современных сканерах имеется от 4 до 20 программируемых частотных диапазонов. Существует несколько алгоритмов сканирования: • сканирование прерывается, если уровень принимаемого сигнала превышает заданный порог, и возобновляется по команде оператора; • сканирование прерывается при обнаружении сигнала и возобновляется после его пропадания; • сканирование прерывается для анализа сигнала оператором и продолжается через некоторое время. В ряде сканеров производится запись частот сигналов в процессе сканирования, это тысячи каналов. Второй режим работы применяют для организации контроля за радиосредствами с известными частотами. При этом в некоторых образцах предусмотрено сканирование по заданному виду модуляции, а также по приоритетным каналам. При ручном сканировании перестройка приемника осуществляется оператором, а информация выводится на жидкокристаллический дисплей. В ряде образцов на дисплее отображается относительный уровень сигналов в виде n-сегментной диаграммы. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 13 Рис. 5. Сканирующие приемники «СКОРПИОН-XL», «Оракул», «IC-R20» Указанные переносимые сканирующие приемники позволяют: • производить изучение радиоэлектронной обстановки в конкретном месте его эксплуатации с запоминанием частот сигналов; • обнаруживать и определять местоположение нелегально существующего передатчика в контролируемом помещении; • подавлять канал приема сигнала обнаруженного нелегального передатчика путем постановки на его частоте прицельной помехи; • проверять работоспособность приемников, индикаторов поля, частотомеров и других технических средств с помощью встроенного тестового генератора; • определять виды модуляции обнаруживаемых аналоговых сигналов и стандарты обнаруживаемых цифровых сигналов. Помехами для нелинейного локатора могут быть отражения от соприкасающихся металлических поверхностей. При контакте таких слоев возникает полупроводниковый нелинейный элемент с неустойчивым «р-n» переходом. Источником помех могут служить и радиопередатчики, работающие на частотах, близких или кратных частоте зондирующего сигнала. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 14 Главное достоинство нелинейных локаторов – способность обнаруживать электронные схемы как во включенном, так и выключенном состоянии, недостаток – сравнительно большое число «ложных» обнаружений естественных нелинейных отражателей На рис. 6 приведена фотография генератора с регулируемым уровнем излучения шума SEL SP-21 «Баррикада» Рис. 6. Генератор шума SEL SP-21 «Баррикада» Область использования генератора – помещения, в которых расположены радиосредства и электрические приборы, а также средства вычислительной техники с информацией от конфиденциальной до содержащей сведения, составляющие государственную тайну. Установка и настройка генератора должны производиться при аттестации объектов информатизации по требованиям безопасности информации организацией, аккредитованной в Государственном реестре системы сертификации средств защиты информации ФСТЭК России. возможность Отличительными регулировки уровня особенностями генератора являются сигнала уменьшения влияния для радиоизлучения на работу радиоприёмных устройств, телевизоров и наличие двух телескопических антенн, что позволяет оперативно устанавливать систему и обходиться без прокладки рамочных антенн по периметру помещений. Диапазон частот шумового сигнала 0,01…2000 МГц. Для подавления ПЭМИН в телефонных линиях, цепях электропитания, заземления, пожарной сигнализации используются маскираторы типа «МаисМ» и «ЛГШ-503», фотографии которых приведены на рис. 7. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 15 Рис. 7. Маскираторы типа «Маис-М» и «ЛГШ-503» Маскираторы предназначены для комплексной защиты информации, обрабатываемой основными техническими средствами и системами, от утечки за счет побочных электромагнитных излучений, а также наводок на цепям электропитания, заземления и коммуникаций, посредством постановки маскирующих помех со сплошным спектром. Диапазон рабочих частот маскиратора «Маис-М» составляет 10 Гц…10 ГГц, маскиратора «ЛГШ-503» – 0,01…2000 МГц. 1.3. Средства устранения ПЭМИН Средства защиты информации от утечки через побочные электромагнитные излучения и наводки должны удовлетворять следующим требованиям: а) Опасные сигналы, которые могут содержать конфиденциальную информацию, должны быть ослаблены до уровня, исключающего съем с них информации на границе контролируемой зоны. Учитывая, что чувствительность современных приемников составляет доли мкВ, то уровень опасных сигналов на входе приемника, расположенного на границе контролируемой зоны, не должен превышать эти значения. Если уровни опасных сигналов на выходе создающих их устройств, например акустоэлектрических преобразователей, составляют единицы и десятки мВ, то КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 16 средства защиты должны обеспечить ослабление амплитуд опасных сигналов на 100-120 дБ. б) Средства защиты не должны вносить заметных искажений в работу функциональных устройств, используемых сотрудниками организации, и усложнять процесс пользования ими. Поскольку опасные сигналы являются побочным продуктом работы различных радиоэлектронных средств и возникают случайным образом, а к их источникам, как правило, отсутствует прямой доступ (без нарушения конструкции), то возможности применения способов технического закрытия или шифрования речи в этих электромагнитных каналах утечки отсутствуют. Основной способ защиты информации в них – энергетическое скрытие. Средства экранирования электромагнитных полей один из способов энергетического применяются скрытия. Для специальные экранирования конструкции и электромагнитных разнообразные полей материалы. Специальные конструкции включают экранированные сооружения, помещения и камеры. Они могут быть стационарными, сборно-разборными и мобильными. Выполняются из стальных листов толщиной 2-3 мм и обеспечивают затухание электромагнитного поля 60-120 дБ. Для обеспечения нормальной работы они оборудуются защищенными дверьми, воротами, проемами с устройствами сигнализации о плотном закрытии, разнообразными помехоподавляющими фильтрами, средствами вентиляции и кондиционирования, пожарной сигнализации, пожаротушения и дымоулавливания. В качестве материалов для эффективного экранирования используются металлические листы и сетки. Стальные листы толщиной 2…3 мм, сваренные герметичным швом, обеспечивают наибольший экранирующий эффект (до 100 и более дБ). Толщина стального листа выбирается исходя из прочности конструкции и возможности создания сплошного шва. При сварке переменным током толщина сплошного шва обеспечивается при толщине листов 1,5-2 мм, КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 17 на постоянном токе – около 1 мм, газовая сварка позволяет создать сплошной шов при толщине свариваемых листов до 0,8 мм. Более дешевые и удобные, но менее эффективные экраны из металлической сетки. Применяют для экранирования сетки из луженой стальной и латунной проволоки с ячейками размерами от долей (0,25) мм до единиц (3-6) мм. Экранирующие свойства сетки в основном определяются отражением электромагнитной волны от ее поверхности. Эффективность экрана из луженой низкоуглеродистой стальной сетки с ячейками размером 2,53 мм составляет в ВЧ диапазоне (сотни МГц) 55-60 дБ, а из двойной сетки с расстоянием между слоями 100 мм достигает эффективности экранов из стальных листов – около 90 дБ. Наряду с рассмотренными традиционными средствами для электромагнитного экранирования в последнее время все шире применяются фольговые и металлизированные материалы, токопроводящие краски и клеи, радиопоглощающие строительные материалы. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 18 1.4. Методика обнаружения и измерения ПЭМИН Существуют две основных методики оценки защищённости ТС от утечки по каналу ПЭМИН. Это методика собственно специальных исследований, результатом применения которой является определение значений радиуса зоны R2 вокруг технического средства (ТС), на границе и за пределами ко-торой напряженность электромагнитного поля информативного сигнала не превышает нормированного значения, радиуса зоны r1 вокруг ТС в пределах которого не допускается размещение сосредоточенных антенн и радиуса зо-ны r1’ вокруг ТС, в пределах которого не допускается размещение случай-ных антенн. Результатом второй методики оценки защищённости являются измеренное и рассчитанное соотношение сигнал/шум на границе КЗ. Часто задаётся вопрос, какая из этих двух методик должна применяться. Исходя из того, что в первой из упомянутых методик, весь расчёт производится из предположения, что электромагнитное поле распространяется в свободном пространстве над полупроводящей поверхностью, эта методика и применима в условиях, близких к таковым. Вторая методика учитывает реальное затухание от исследуемого ТС до границы КЗ. Однако в её рамках не определяются значения r1 и r1’ и сама она является заметно упрощённой. В связи с этим для объектовых исследований наиболее объективной следует признать методику специальных исследований (определения R2, r1 и r1’), дополненную методом реальных зон. Какую методику применять в каждом конкретном случае – выбор за специалистом. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 19 2. Практическая часть. 2.1. Анализ комплексов измерения ПЭМИН Сигурт и ЛЕГЕНДА До недавнего времени на отечественном рынке средства автоматизации измерения побочных электромагнитных излучений и наводок были представлены всего лишь двумя комплексами: «Навигатор» производства ЗАО «Нелк» и «Зарница» производства ГУП «СНПО Элерон» В настоящее время в продаже появились еще два семейства комплексов для проведения специсследований: «Легенда» от ФГУП «НПП «Гамма» и «Сигурд» производства ЗАО «Маском». Все комплексы, так или иначе, решают одну и ту же задачу, поэтому, несомненно, имеют довольно много общих черт, но есть и различия, причем весьма существенные. Инженер-исследователь ищет гармонические составляющие «на слух», опознавая искомые компоненты по звуку и форме осциллограммы де модулированного сигнала. Инструментальная реализация такого режима обычно приводит к тому, что автоматическая система, распознающая сигналы по их форме, работает лишь не намного быстрее квалифицированного инженера-исследователя. Поэтому в первых комплексах данный режим не был реализован, а опознавание производится по критерию изменения уровней сигналов при включении тестового режима на исследуемом техническом средстве (так называемый «энергетический критерий»). Такой способ дает неплохие результаты: вся работа по обнаружению сводится к двум проходам сканирования диапазона специсследования: при первом проходе запоминается картина шумов при выключенном тестовом режиме, при втором проходе исследуемое техническое средство переводится в тестовый режим, и измеряются уровни всех сигналов, превышающих запомненные шумы на заданное значение порога. В более совершенных последних двух комплексах применено автоматическое опознавание информационных сигналов. Согласно методике КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 20 инженеру-исследователю гармонической предлагается составляющей выполнить вручную или поиск какой-либо в специальном «полуавтоматическом» режиме, либо создать эталонный образ искомого сигнала при помощи редактора (генератора), либо выбрать ранее созданный образ из библиотеки, после чего комплекс автоматически обнаруживает в эфире сигналы, похожие на заданный сигнал. Для опознавания сигналов в обоих комплексах применяется взаимно корреляционная функция, в «Легенде» - в сочетании с Байесовским критерием минимального риска. Это более затратный по времени способ, но и существенно более точный. По результатам сертификационных испытаний комплекса «Легенда» данные, полученные с его помощью, не требуют ручной верификации (сертификат Гостехкомиссии при Президенте РФ № 603). Комплекс «Сигурд» пока не прошел сертификационных испытаний, но, по-видимому, их результаты будут не хуже. Для преодоления отставания в скорости работы от комплексов, использующих «энергетический» критерий, разработчики комплексов, работающих по «информационному» критерию, используют различные приемы, такие как анализ сигнала в окрестностях частот, кратных тактовой частоте теста, измерения партий однотипных технических средств с использованием шаблонов частот. Это приводит к заметному ускорению работы без снижения точности, но, к сожалению, не во всех режимах работы комплексов: например, режим поиска паразитной высокочастотной генерации, заявленный в комплексе «Легенда», реализован только при «беспропусковом», а значит, относительно медленном контроле. Следует понимать, что, хотя комплексы «Легенда» и «Сигурд» не требуют для своей работы «тепличных» условий экранированной камеры, средний выигрыш во времени по сравнению с ручными измерениями, выполняемыми высококвалифицированными инженерами-исследователями, может оказаться ниже, чем можно было бы ожидать, прочитав рекламу. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 21 Комплексы «Легенда» позволяют проводить измерения, не требующие ручной верификации, что подтверждено сертификатом Гостехкомиссии. Повидимому, то же можно будет сказать и о комплексах «Сигурд» после завершения соответствующих сертификационных испытаний. Но использование комплексов «Легенда» и «Сигурд» требует от оператора достаточно высокой квалификации и четкого знания методики проведения специсследований, так как собственно исследовательская, творческая часть методики - выявление структуры тестового сигнала, создание эталонного образа, формирование задания на проведение измерений – остается за человеком. Программно-аппаратный комплекс «СИГУРД» представляет собой одну из самых совершенных систем оценки защищенности технических средств по каналу ПЭМИН и предназначен для проведения специальных исследований различных технических средств по выявлению, распознаванию и измерению сигналов их побочных электромагнитных излучений с максимальной степенью автоматизации процедур. Рис. 8. Программно-аппаратный комплекс «СИГУРД» КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 22 Система создана на базе анализатора спектра фирмы IFR (MARCONI) или других производителей, стандартного IBM-совместимого персонального компьютера (настольного или Notebook) и комплекта антенн. Могут быть применены любые антенны, предназначенные для работы в диапазоне от 9 кГц до 2 ГГц. Основным отличием данной системы от аналогичных разработок является четырёхэтапное обнаружение и измерение сигналов и полностью автоматическое, адаптивное распознавание частот (сигналов) ПЭМИН и автоматическое дистанционное управление параметрами тест-режимов на исследуемой ПЭВМ. На первом этапе выполнения задания в автоматическом режиме осуществляется фильтрация всех входных сигналов по энергетическому критерию (превышение на заданную величину над уровнем шумов). Далее система выполняет коррекцию каждого выявленного сигнала, уточняя его частоту. На третьем этапе осуществляется корреляционный двухступенчатый анализ сигналов в сравнении их с эталоном, хранящимися в файловой библиотеке. Эталон сигнала синтезируется оператором по спектрограмме реального сигнала в процессе формирования задания. Предусмотрено выделение сигналов, корреляционные характеристики которых не позволяют программе сделать однозначный вывод, и выдача их на экран оператору для принятия решения. На последнем этапе выполняется измерение выявленных «опасных» сигналов. Все спектры, зафиксированные в процессе специальных исследований, могут быть сохранены для последующего анализа. Данная функция позволяет дополнительно вести анализ спектров методом «наложения», при котором сравниваются два спектра, снятых в разных режимах работы исследуемого устройства. Изменения спектра по сравнению с сохранённым при наложении выделяются цветом. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 23 Управляющая программа позволяет управлять всеми необходимыми режимами работы анализатора спектра. Все задаваемые оператором параметры запоминаются в виде «задания». Библиотека заданий сохраняется для последующего использования, в том числе любое задание может быть использовано в последующем без изменений или с любыми изменениями. Выполнение любого задания может быть приостановлено оператором в любой момент и продолжено или запущено сначала или продолжено с изменёнными в случае необходимости параметрами. Предусмотрен и ручной режим работы с анализатором спектра при управлении всеми его функциями от компьютера. Анализатором спектра можно управлять и автономно с помощью его органов управления. При этом при возврате под управление компьютера оператор может продолжить выполнение задания с параметрами, предусмотренными заданием или с введёнными с пульта управления анализатора спектра вручную. Задача расчёта требуемых параметров исследуемых устройств решается отдельным программным модулем, использующим результаты измерений ПЭМИН исследуемого устройства в виде файла данных и дополнительные данные, вводимые оператором. Итогом расчёта является таблица данных измерений и расчётов, предназначенная для включения в отчёт. Анализатор спектра может работать непрерывно от автономного источника электропитания до полутора часов, что позволяет в ряде случаев минимизировать уровень помех при измерениях. Рекомендуемые измерительные антенны также предусматривают автономное электропитание. Таким образом, при использовании компьютера «Notebook», весь комплекс может быть мобильным и автономным. Функциональные возможности и особенности Сигурд 1. автоматизированное исследование технического средства на наличие информативных сигналов ПЭМИН; КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 24 2. автоматический и ручной поиск сигналов ПЭМИН исследуемого технического средства на фоне постоянно присутствующих радиосигналов по электрической и по магнитной составляющим электромагнитного поля, а также в отходящих линиях; 3. автоматическое и ручное распознавание информативных сигналов ПЭМИН; 4. расчет показателей защищенности технических средств от утечки информации по каналу ПЭМИН в соответствии с действующими нормативными документами, с выводом результатов в файл текстового формата; 5. автоматизированное исследование САЗ и расчет показателей их эффективности; 6. дистанционное автоматическое управление измерительным приемником (анализатором спектра) при поиске сигналов ПЭМИН и дистанционное автоматическое управление состоянием исследуемого технического средства при поиске его сигналов ПЭМИН; 7. автоматическая передача исходных данных в расчет показателей защищенности технического средства: 8. автономное питание антенн из состава системы; 9. управление тестовым сигналом на исследуемой ПЭВМ по инфракрасному каналу (далее – ИК-каналу) связи; 10. исследование ПЭВМ под управлением совместимых операционных систем с использованием специальных тест-программ; 11. выбор уровня сложности настройки системы в зависимости от квалификации оператора; 12. предоставление оператору системы пользовательского интерфейса, позволяющего установить все необходимые параметры для работы системы в режиме автоматического выполнения задания и в режимах ручного исследования сигналов и ручного выполнения расчетов; КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 25 13. формирование заданий с указанием параметров настройки измерительной аппаратуры для автоматического поиска сигналов заданного вида; 14. формирование в рамках одного задания нескольких подзаданий для обеспечения последовательного поиска радиосигналов технического средства в разных частотных диапазонах с разными настройками измерительной аппаратуры; 15. создание и пополнение базы данных по постоянно присутствующим радиосигналам в выбранном диапазоне частот в зоне расположения исследуемого технического средства и возможность ее использования для уменьшения количества срабатываний системы на такие сигналы; 16. визуализация в процессе исследования радиосигналов, представляющих интерес; 17. защита от несанкционированного использования программного обеспечения при помощи технологии электронных ключей; 18. формирование сообщений о неверных действиях оператора с указанием характера ошибки: выбора неверной комбинации параметров задания, ввода некорректных данных, неполного ввода данных; 19. метрологическая и программная совместимость входящего в состав системы оборудования. Технические характеристики Сигурд-А10: 1. Диапазон частот при измерении системой напряженности системой напряженности электрического поля: 9 кГц – 12 000 МГц; 2. Диапазон частот при измерении магнитного поля: 9 кГц — 30 МГц; 3. Диапазон частот при измерении системой напряжения переменного тока, наведенного электромагнитным полем: 9 кГц — 400 МГц; КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 26 4. Динамический диапазон измерений напряженности электромагнитного поля и напряжения переменного тока, наведенного электромагнитным полем: 80 дБ; 5. Погрешность измерений напряженности электромагнитного поля и напряжения переменного тока, наведенного электромагнитным полем: 3 дБ; 6. Минимальный измеряемый уровень напряженности электрического поля: 15 дБ (мкВ/м); 7. Минимальный измеряемый уровень напряженности магнитного поля: 20 дБ (мкА/м); 8. Минимальный измеряемый уровень силы тока, наведенного электромагнитным полем: 38 дБ (мкА); 9. Минимальный измеряемый уровень напряжения переменного тока: 26 дБ (мкВ). Программно-аппаратный комплекс «ЛЕГЕНДА» предназначен для автоматизированного контроля побочных электромагнитных излучений и наводок, а также выявления и контроля акустоэлектрических преобразований в исследуемых технических средствах. Рис. 9. Программно-аппаратный комплекс «ЛЕГЕНДА» КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 27 Комплекс работает под управлением специального программного обеспечения, разработанного на основании действующих нормативно методических документов Гостехкомиссии России. В состав комплекса входят: 1. радиоизмерительный прибор (обычно анализатор спектра фирмы «Agilente Technologies» Е4411В, 9 кГц – 1,5 ГГц) с опциями; 2. антенный коммутатор; 3. система измерительная «Альбатрос» (9 кГц – 1 ГГц); 4. эквивалент сети ЕМСО 3810/2; 5. управляющая ЭВМ (обычно NoteBook) с интерфейсом GP-IB (National Instruments) и GP-IB кабелями; 6. комплект для обнаружения акустоэлектрических преобразований; 7. специальное программное обеспечение: управляющая программа, расчетные программы, комплект тестов для ПЭВМ (под WIN 95/98). Отличительные особенности комплекса: 1. два этапа обнаружения ПЭМИН исследуемых технических средств в автоматизированном режиме (устранение «чужих сигналов»): 2. выделение пика на фоне шумов («энергетический» критерий); 3. распознавание образа сигнала (сравнение эталонного сигнала с сиг налом приемного устройства в текущий момент); 4. достоверность и повторяемость результатов измерений; 5. возможность применения различных антенных систем в том числе и старого парка аппаратуры (RFT); 6. возможность полуавтоматического обнаружения и измерения сигналов, измерения по сформированным шаблонам (наибольшая скорость проведения исследований); 7. автоматическое формирование протоколов измерений; КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 28 8. использование самых распространенных текстовых редакторов – «Microsoft Office», «Word Pad» и «Note Pad» при оформлении отчетных документов. Выбор между программно-аппаратными комплексами "Сигурт" и "ЛЕГЕНДА" зависит от конкретных потребностей и требований вашей задачи. Оба комплекса предназначены для контроля электромагнитной обстановки и обладают своими особенностями и преимуществами. "Сигурт" и "ЛЕГЕНДА" могут иметь различные характеристики, функциональность и возможности, поэтому важно проанализировать их спецификации и сравнить с вашими требованиями. Рекомендуется обратить внимание на такие аспекты, как диапазон измерений, точность, надежность, удобство использования, доступность технической поддержки и цену. 2.2 Проведение измерений ПЭМИН с элементов отображения информации ЭВМ Состав лабораторной установки: 1. ПЭВМ с тестовым программным обеспечением «Zebra» (разрешение экрана 1024×768, частота обновления экрана 60 Гц). 2. Электромагнитная широкодиапазонная антенна «Альбатрос» АГ-1000. 3. Селективный микровольтметр «SMV 8.5». 4. Цифровой осциллограф «LeCroy WaveAce 102». 5. Устройство защиты информации от утечки по каналу ПЭМИН с регулировкой мощности SEL SP 113 «БЛОКАДА». Обобщенная структурная схема лабораторной установки представлена на рис. 10, общий вид, состав и расположение элементов лабораторной установки. Исследуемое СВТ Приемная антенна Селективны й микровольт метр Осциллогра ф Рис. 10 – Структурная схема измерительной установки КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 29 Рис. 11 – Общий вид лабораторной установки Рис. 12 – Внешний вид селективного микровольтметра «SMV 8.5» Рис. 13 – Внешний вид цифрового осциллографа «LeCroy WaveAce 102» Порядок выполнения: 1. Подготовка лабораторной установки, сборка элементов, проверка соединения блоков на стенде, включение аппаратуры. 2. Расчет характеристик ПЭМИН видеоподсистемы ПЭВМ. 3. Настройка селективного микровольтметра на расчетную частоту ПЭМИН ПЭВМ. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 30 4. Настройка цифрового осциллографа для представления принимаемого сигнала во временной области. 5. Исследование ПЭМИН при разных тестовых изображениях. 6. Сопоставление видов сигналов, отображаемых на осциллографе, с видеоизображением, генерируемым тестовой программой «Zebra». 7. Проведение сравнительного анализа ПЭМИН в соответствии со структурой полного телевизионного сигнала. 8. Применение генератора линейно-пространственного зашумления и оценка воздействия помехового сигнала на ПЭМИН ПЭВМ. С учетом того, что экран монитора имеет разрешение 1024 × 768 пикселей и частоту обновления 60 Гц, необходимо произвести расчёт потенциальной частоты ПЭМИН видеоподсистемы ПЭВМ по следующей формуле: Для исследуемой ПЭВМ получим расчетное значение частоты ПЭМИН: 𝐹тр = 𝑥 𝑦 𝑤 𝑚 1024 · 768 · 60 · 1,37 = = 32322355,2 Гц ≈ 32,3 МГц. 2 2 где x – число строк; y – число пикселей в строке; w – частота кадров развертки; m – учёт времени обратного хода луча кадров и строк. Выставим параметры селективного микровольтметра. Установим полосу пропускания селективного микровольтметра в 20 кГц. На селективном микровольтметре переключатель выбора диапазона установим в положение, соответствующее полосе частот 26-66 МГц, в который входит вычисленное значение частоты. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 31 Рис. 14 – Установка частотного диапазона Затем настроим селективный микровольтметр на частоту с помощью поворотных ручек информативного грубой и тонкой настройки. После обнаружения импульсного сигнала настроим частоту селективного микровольтметра таким образом, чтобы уровень сигнала был максимальным, а уровень шумов – минимальным. Рис. 15 – Положение органов управления селективного микровольтметра при настройке для приема сигнала ПЭМИН Настройка цифрового осциллографа для представления принимаемого сигнала во временной области. С помощью кнопки «DEFAULT SETUP» сбросим настройки цифрового осциллографа на стандартные. После этого с помощью регуляторных ручек установим масштаб по оси абсцисс 5 мс/дел, а по оси ординат – 500 мВ/дел. (рис. 16) Рис. 16 – Осциллограмма ПЭМИН монитора КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 32 Исследование ПЭМИН при разных тестовых изображениях. Для удобства получение осциллограммы, соответствующей определённому тестовому изображению, увеличили период смены тестовых изображения. Для тестового изображения № 1 получим осциллограмму ПЭМИ, показанную на рис. 17. Рис. 17 – Осциллограмма ПЭМИН монитора, соответствующая тестовому изображению № 1 Для тестового изображения № 2 получим осциллограмму ПЭМИН, показанную на рис. 18. Рис. 18 – Осциллограмма ПЭМИН монитора, соответствующая тестовому изображению № 2 Для тестового изображения № 3 получим осциллограмму ПЭМИН, показанную на рис. 19. Рис. 19 – Осциллограмма ПЭМИН монитора, соответствующая тестовому изображению № 3 КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 33 Сопоставление видов сигналов, отображаемых на осциллографе, с видеоизображением, генерируемым тестовой программой «Zebra». После проведенных вычислений была произведена настройка селективного микровольтметра на нужную частоту, настройка осциллографа для представления принимаемого сигнала во временной области. Рис. 20 – Настройка селективного микровольтметра Рис. 21 – Настройка работы осциллографа и вид отображаемого сигнала Проведение сравнительного анализа ПЭМИН в соответствии со структурой полного телевизионного сигнала. При сопоставлении сигналов можем видеть, что сигналы отчетливого совпадают. То есть белые полосы совпадают с информативным сингалом на осциллографе. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 34 Рис. 22 – Соответствие изображения на экране монитора и осциллографа Применение генератора линейно-пространственного зашумления и оценка воздействия помехового сигнала на ПЭМИН ПЭВМ. Включим устройство защиты информации от утечки по каналу ПЭМИН с регулировкой мощности SEL SP 113 «БЛОКАДА», которое представляет собой генератор линейно-пространственного зашумления для оценки воздействия помехового сигнала на ПЭМИН ПЭВМ. Рис. 22 – Показания осциллографа после включения генератора зашумления в процессе работы тестовой программы «Zebra» Шумовой сигнал полностью подавил информационную составляющую ПЭМИН монитора. Теперь по изображению на осциллографе нельзя понять, что отображается на мониторе. В ходе работы были выявлены особенности проявления побочных электромагнитных излучений для различных типов средств вычислительной техники, а также проведена настройка и использование устройств защиты информации от утечки по каналам побочных электромагнитных излучений. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 35 Заключение В ходе курсовой работы анализ комплексов измерения ПЭМИН, были рассмотрены два основных комплекса: "Легенда" и "Сигурд". Оба комплекса обладают значительным потенциалом для проведения специальных исследований, однако имеют свои особенности и преимущества. Комплекс "Легенда" отличается высокой степенью автоматизации и удобством использования, а также имеет сертификат Гостехкомиссии, подтверждающий его эффективность без необходимости ручной верификации результатов. Однако он может оперировать несколько медленнее в определенных режимах работы, что может быть значимым фактором при требовании быстроты выполнения задач. С другой стороны, комплекс "Сигурд" представляет собой одну из самых совершенных систем оценки защищенности технических средств по каналу ПЭМИН. Он обладает более широкими функциональными возможностями, включая автоматизированное исследование технических средств, автоматическое распознавание сигналов ПЭМИН, и расчет показателей защищенности. Оба комплекса предоставляют оператору возможность работы в различных режимах, включая автоматический, ручной и полуавтоматический режимы. При этом управление и контроль над выполнением заданий остаются за человеком. Несмотря на высокую автоматизацию, использование обоих комплексов требует от оператора высокой квалификации и понимания методики проведения исследований. Подходящий выбор комплекса зависит от конкретных требований и условий проведения измерений, а также от уровня подготовки оператора. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 36 Использованная литература 1. ГОСТ Р 53112—2008. Защита информации. Комплексы для измерений параметров побочных электромагнитных излучений и наводок. Технические требования и методы испытаний 2. Васильев Р.А., Ротков Л.Ю. Обнаружение побочных электромагнитных излучений и наводок с помощью программно-аппаратного комплекса «Легенда»: Учебно-методическое пособие. – Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2018. – 45 с. 3. Технические средства и методы защиты информации: Учебник для вузов / Зайцев А.П., Шелупанов А.А., Мещеряков Р.В. и др.; под ред. А.П. Зайцева и А.А. Шелупанова. – М.: ООО «Издательство Машиностроение», 2009 – 508 с. 4. Хорев А.А. Защита информации от утечки по техническим каналам. Часть 1. Технические каналы утечки информации. Учебное пособие. М.: Гостехкомиссия России, 1998. - 320 с. 5. Калита И. Ф. Сравнительный анализ методов и средств автоматизации измерений побочных электромагнитных излучений и наводок // Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей «StudNet». — 2021. — № 5. 6. Титов А.А. Технические средства защиты информации: Учебное пособие для студентов специальностей «Организация и технология защиты информации» и «Комплексная защита объектов информатизации». - Томск: Томск. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2010. - 194 с. 7. Техническая защита информации: практикум / Л.В. Аршинский, А.А. Бутин, Н.И. Глухов, П.Ю. Пушкин, В.В. Ерохин. – Иркутск : ИрГУПС, 2022. – 76 с. КР.420200.10.03.01.ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 37
