Литвиненко А.В. Методы и средства защиты информации

Подождите немного. Документ загружается.

Классификация каналов и линий связи 171

Линии связи по характеристикам передающей среды можно разделить на проводные

линии, высокочастотные линии, воздушные линии электропередачи высокого напряже-

ния, линии радиосвязи и радиорелейные линии, линии распределительных силовых се-

тей.

Проводные линии (воздушные и кабельные) характеризуются первичными (погон-

ные активное последовательное сопротивление, емкость, индуктивность и проводи-

мость) и вторичными (затухание, волновое сопротивление

и пропускная способность)

параметрами. Пропускная способность линии определяется ее полосой пропускания,

уровнем помех и максимальным допустимым уровнем сигнала в линии.

Затухание и проводимость (утечка) воздушной линии в значительной степени зависят

от климатических условий (дождь, иней, гололед), а также от качества технического об-

служивания линии связи.

Параметры кабельных линий зависят в

основном от температуры грунта и почти не

зависят от других внешних условий, поэтому они значительно более стабильны, чем у

воздушных линий. В странах бывшего СССР сейчас используются такие кабельные про-

водные линии, как линии коммутируемой телефонной сети общего пользования, линии

сети передачи данных ПД-200 (скорость передачи составляет 200 бит/с) и линии

сети

абонентского телеграфа АТ-50. К этой разновидности линий связи относятся и вводимые

в последнее время волоконно-оптические линии.

Высокочастотные линии связи применяются в высокочастотных каналах. Послед-

ние представляют собой совокупность специальной передающей, ретрансляционной и

приемной аппаратуры и линий связи, предназначенных для независимой от других кана-

лов передачи сообщений на расстояние

токами высокой частоты. Частотное уплотнение

токами высокой частоты позволяет образовать на основе одной проводной линии не-

сколько дополнительных каналов связи. Такие каналы широко применяются при пере-

даче информации телефонной, телеграфной и другой связи по воздушным стальным,

медным и биметаллическим цепям или по симметричным и коаксиальным кабелям свя-

зи.

Воздушные линии электропередачи

высокого напряжения широко применяются как

для связи, так и для передачи телеметрических сообщений. В последние годы они начинают

применяться для телеконтроля и телеуправления местными электростанциями, подстанция-

ми и другими установками в сельском хозяйстве, а также как резервные линии связи обще-

государственного значения.

Линии электропередачи 35, 110, 220 и 400 кВ имеют высокую электрическую и

ме-

ханическую прочность, поэтому образуемые на их основе каналы связи характеризуются

высокой надежностью (при условии, конечно, что каналообразующая аппаратура также

обладает высокой надежностью).

Передача сигналов по этим линиям осуществляется токами высокой частоты в диапа-

зоне от 300 до 500 кГц, а на некоторых воздушных линиях и до 1000 кГц. В кабельных

силовых сетях используются

значительно более низкие частоты (до звуковых).

Эти каналы имеют сравнительно высокий уровень помех, поэтому для получения

достаточного для нормальной работы отношения сигнал/помеха применяется специаль-

172 Глава 10. Линии связи

ная аппаратура каналов со сравнительно высокой выходной мощностью сигнала, а также

качественные фильтры для разделения сигналов и уменьшения перекрестных помех.

Линии радиосвязи и радиорелейные линии. Характерной чертой линий радиосвязи

является возможность значительного воздействия помех от соседних радиостанций и

промышленных источников радиопомех по сравнению с проводными линиями.

К этому виду линий относятся

космическая, радиорелейная, КВ, УКВ, мобильная и

сотовая связи.

Линии распределительных силовых сетей широко используются для создания кана-

лов циркулярной передачи команд массовым объектам как в ряде европейских стран

(Франция, Австрия и др.), так и на территории бывшего СССР. С помощью таких каналов

осуществляется централизованное включение уличного освещения, передача пожарной

тревоги

, команд гражданской обороны и т.п. Команды (сигналы) передаются только в од-

ном направлении из центрального пункта, а ответная, известительная сигнализация отсут-

ствует.

Передача информации по каналам осуществляется в диапазоне звуковых частот или в

диапазоне 10-200 кГц. Соответственно развиваются два направления.

• Первое направление связанно с передачей циркулярных команд массовым объектам

без известительной сигнализации. При этом обычно используется одна или несколь-

ко частот в диапазоне 175-3000 кГц.

• Для второго направления характерно использование диапазона частот от 10-15 до 200

кГц. Уровень помех в этом диапазоне значительно меньше, вследствие чего открывает-

ся возможность двухсторонней передачи сигналов.

Разновидностью распределительных силовых сетей являются контактные сети для

электрического транспорта. Они используются как каналы телефонной связи с подвиж-

ным составом и для передачи сообщений телеуправления, телесигнализации

и телеизме-

рения.

Со всех перечисленных линий связи можно снять информацию, используя для этого:

• гальваническое подключение к линии;

• электромагнитный метод;

• индукционный съем с помощью клещей.

Взаимные влияния в линиях связи

Рассмотрим, какое влияние друг на друга оказывают параллельно проложенные ли-

нии связи.

В теории возможных влияний между цепями линий связи приняты следующие ос-

новные определения:

• влияющая цепь — цепь, создающая первичное влияющее электромагнитное поле

(рис. 10.1);

• цепь, подверженная влиянию — цепь, на которую воздействует влияющее электро-

магнитное поле;

Взаимные влияния в линиях связи 173

• непосредственное влияние — сигналы, индуцируемые непосредственно электромаг-

нитным полем влияющей цепи в цепи, подверженной влиянию.

Помимо непосредственного, имеет место косвенное влияние вторичных полей, обра-

зующихся за счет отражений и др.

В зависимости от структуры влияющего электрического поля и конструкции цепи,

подверженной влиянию, различают систематические и случайные влияния. К система-

тическим влияниям относятся

взаимные наводки,

возникающие по всей длине линии. К случайным от-

носятся влияния, возникающие вследствие ряда слу-

чайных причин и не поддающиеся точной оценке.

Существуют реальные условия наводок с одного не-

экранированного провода на другой, параллельный

ему провод той же длины, когда оба они расположе-

ны над “землей” (рис. 10.2 и 10.3).

Рис. 10.2. Наводки на неэкранированный провод от другого неэкранированного

провода: 1 — неидеальная “земля”; 2 — идеальная земля

В табл. 10.1 приведены примерные данные взаимного влияния различных типов ли-

нии.

Таблица 10.1. Взаимное влияние различных типов линий

Тип линии Преобладающее влияние

Воздушные

линии связи

Систематическое влияние, возрастающее с увеличением

частоты сигнала

Коаксиальный

кабель

Систематическое влияние через третьи цепи, убываю-

щее с повышением частоты вследствие поверхностного

эффекта

Симметричный Систематическое и случайное влияние, возрастающее с

Рис. 10.1. Распределение

ролей влияния линий связи

174 Глава 10. Линии связи

кабель частотой

Оптический кабель Систематическое и случайное влияние, при 30 ГГц от

частоты сигнала практически не зависят

Рис. 10.3. Взаимные наводки провода и экранированных кабелей

В реальных условиях имеют место наводки как от экранированных кабелей на экра-

нированные, так и от неэкранированных кабелей на экранированные.

Таким образом, можно заключить, что излучения и наводки от различных техниче-

ских средств далеко не безопасны, так как с их помощью можно восстановить

информа-

цию, например, с дисплея (ПЭВМ, терминал) с помощью обычного ТВ-приемника при

небольшом его усовершенствовании и доработке. Небезопасны излучения и наводки ка-

бельных сетей, как неэкранированных, так и экранированных. Для последних требуется

хорошее состояние экрана и качественное заземление. На практике кабели не всегда

полностью экранированы. Неисправные или покрытые коррозией соединители

могут

быть причиной значительных излучений. Используя узкополосные (полоса менее 1 кГц)

приемники, можно зарегистрировать напряженность поля 0,1 мкВ на поверхности кабе-

ля. Поле с напряженностью на поверхности кабеля 1 мкВ можно обнаружить на рас-

стоянии 3 м от кабеля. Даже на расстоянии 300 м сигналы, имеющие значение 1 мВ на

поверхности кабеля, могут быть обнаружены.

Степень

ослабления излучения кабеля в зависимости от расстояния и частоты излу-

чения определяется формулой:

D = 20 log

4πd

где d — расстояние от кабеля, λ — длина волны излучения.

В дальней зоне электрическое поле принимает плоскую конфигурацию и распростра-

няется в виде плоской волны, энергия которой делится поровну между электрической и

магнитной компонентами.

Взаимные влияния в линиях связи 175

Сильные магнитные поля, как правило создаются цепями с низким волновым сопро-

тивлением, большим током и малым перепадом напряжений, а интенсивные электриче-

ские поля — цепями с большим сопротивлением, высоким напряжением и малым током.

Для плоской волны в свободном пространстве волновое сопротивление:

ЕН

= Z

= 376,8 Ом

Для поля с преобладающей электрической компонентой волновое сопротивление

существенно больше (

> Z

), а для преобладающего магнитного поля существенно

меньше (

< Z

) значения волнового сопротивления для плоской волны.

Дальняя зона — это область пространства, в которой расстояние от источника суще-

ственно превышает длину волны (

r >> λ). Границей раздела ближней и дальней зон ус-

ловно можно принять равенство расстояний от источника возмущения 1/6 длины волны

(

r ≈ λ/2π ≈ λ/6), что составляет 5 м для частоты 108 Гц (100 МГц) или 50 м для частоты

106 Гц (1 МГц). В ближней зоне, когда расстояние от источника возмущения не превы-

шает длины волны, электромагнитное поле имеет выраженный только электрический

или только магнитный характер.

ЧАСТЬ III

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА

НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО

ДОСТУПА К ИНФОРМАЦИИ

И ЕЕ РАЗРУШЕНИЯ

Глава 11

Каналы утечки

информации при эксплуатации ЭВМ

Виды и природа каналов утечки

информации при эксплуатации ЭВМ

В завершение рассмотрения технических каналов утечки информации следует особо

остановится на таком актуальном вопросе, как каналы утечки информации, образую-

щиеся при эксплуатации персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ),

или персональных компьютеров (ПК).

Действительно, с точки зрения защиты информации эти технические устройства яв-

ляются прекрасным примером для изучения практически всех каналов утечки информа

ции — начиная от радиоканала и заканчивая материально-вещественным. Учитывая

роль, которую играют ПЭВМ в современном обществе вообще, а также тенденцию к по-

всеместному использованию ПЭВМ для обработки информации с ограниченным досту-

пом в частности, совершенно необходимо детальнее рассмотреть принципы образования

каналов утечки информации при эксплуатации ПЭВМ.

Как известно, современные ПЭВМ

могут работать как независимо друг от друга, так

и взаимодействуя с другими ЭВМ по компьютерным сетям, причем последние могут

быть не только локальными, но и глобальными.

С учетом этого фактора, полный перечень тех участков, в которых могут находиться

подлежащие защите данные, может иметь следующий вид:

• непосредственно в оперативной или постоянной памяти ПЭВМ;

• на съемных магнитных, магнитооптических, лазерных и других носителях;

• на внешних устройствах хранения информации коллективного доступа (RAID-

массивы, файловые серверы и т.п.);

• на экранах устройств отображения (дисплеи, мониторы, консоли);

• в памяти устройств ввода/вывода (принтеры, графопостроители, сканеры);

• в памяти управляющих устройств и линиях связи, образующих каналы сопряжения

компьютерных сетей.

Каналы утечки информации образуются как при работе ЭВМ, так и в режиме ожида-

ния. Источниками таких каналов являются:

• электромагнитные поля;

178 Глава 11. Каналы утечки информации при эксплуатации ЭВМ

• наводимые токи и напряжения в проводных системах (питания, заземления и соеди-

нительных);

• переизлучение обрабатываемой информации на частотах паразитной генерации эле-

ментов и устройств технических средств (ТС) ЭВМ;

• переизлучение обрабатываемой информации на частотах контрольно-измерительной

аппаратуры (КИА).

Помимо этих каналов, обусловленных природой процессов, протекающих в ПЭВМ и

их техническими особенностями, в поставляемых на рынок ПЭВМ могут умышленно

создаваться дополнительные каналы утечки информации. Для образования таких кана-

лов может использоваться:

• размещение в ПЭВМ закладок на речь или обрабатываемую информацию (замаски-

рованные под какие-либо электронные блоки);

• установка в ПЭВМ радиомаячков;

• умышленное применение таких конструктивно-схемных решений, которые приводят

к увеличению электромагнитных излучений в определенной части спектра;

• установка закладок, обеспечивающих уничтожение ПЭВМ извне (схемные решения);

• установка элементной базы, выходящей из строя.

Кроме того, классификацию возможных каналов утечки информации в первом при-

ближении можно провести на основании принципов, в соответствии с которыми обраба-

тывается информация, получаемая по возможному каналу утечки. Предполагается три

типа обработки: человеком, аппаратурой, программой. В соответствии с каждым типом

обработки всевозможные каналы утечки также

разбиваются на три группы. Примени-

тельно к ПЭВМ группу каналов, в которых основным видом обработки является обра-

ботка человеком, составляют следующие возможные каналы утечки:

• хищение материальных носителей информации (магнитных дисков, лент, карт);

• чтение информации с экрана посторонним лицом;

• чтение информации из оставленных без присмотра бумажных распечаток.

В группе каналов, в которых основным видом обработки является обработка аппа-

ратурой, можно выделить следующие возможные каналы утечки:

• подключение к ПЭВМ специально разработанных аппаратных средств, обеспечи-

вающих доступ к информации;

• использование специальных технических средств для перехвата электромагнитных

излучений технических средств ПЭВМ.

В группе каналов, в которых основным видом обработки является программная об-

работка, можно выделить следующие возможные каналы утечки:

• несанкционированный доступ программы к информации;

• расшифровка программой зашифрованной информации;

• копирование программой информации с носителей;

• блокирование или отключение программных средств защиты.

Анализ возможности утечки информации через ПЭМИ 179

При перехвате информации с ПЭВМ используется схема, представленная на рис.

10.1.

Рис. 11.1. Схема перехвата информации с ПЭВМ

При этом техническому контролю должны подвергаться следующие потенциальные

каналы утечки информации:

• побочные электромагнитные излучения в диапазоне частот от 10 Гц до 100 МГц;

• наводки сигналов в цепях электропитания, заземления и в линиях связи;

• опасные сигналы, образующиеся за счет электроакустических преобразований, кото-

рые могут происходить в специальной аппаратуре контроля информации. Эти сигна-

лы должны контролироваться в диапазоне частот от 300 Гц до 3,4 кГц;

• каналы утечки информации, образующиеся в результате воздействия высокочастот-

ных электромагнитных полей на различные провода, которые находятся в помеще-

нии и могут, таким образом, стать приемной антенной. В этом случае проверка про-

водится в диапазоне частот от 20 кГц до 100 МГц.

Наиболее опасным каналом утечки является дисплей, так как с точки зрения защиты

информации он является самым слабым звеном в вычислительной системе. Это обу-

словлено принципами работы видеоадаптера, состоящего из специализированных схем

для генерирования электрических сигналов управления оборудования, которое обеспе-

чивает генерацию изображения.

Схемы адаптера формируют сигналы, определяющее информацию, которая отобра-

жается на экране. Для этого во всех видеосистемах имеется видеобуфер. Он представля-

ет собой область оперативной памяти, которая предназначена только для хранения тек-

ста или графической информации, выводимой на экран. Основная функция видеосисте-

мы заключается в преобразовании данных из видеобуфера в управляющие сигналы

дисплея, с помощью которых на его экране формируется изображение. Эти сигналы и

стараются перехватить.

Рассмотрим подробнее возможности утечки информации, обрабатываемой

на ПЭВМ,

через побочные электромагнитные излучения (ПЭМИ).

Анализ возможности утечки информации через ПЭМИ

180 Глава 11. Каналы утечки информации при эксплуатации ЭВМ

При проведении анализа возможности утечки информации необходимо учитывать

следующие особенности радиотехнического канала утечки из средств цифровой элек-

тронной техники.

• Для восстановления информации мало знать уровень ПЭМИ, нужно знать их струк-

туру.

• Поскольку информация в цифровых средствах электронной техники переносится по-

следовательностями прямоугольных импульсов, то оптимальным приемником для

перехвата ПЭМИ является обнаружитель (важен сам факт наличия сигнала, а восста-

новить сигнал просто, т.к. форма его известна).

• Не все ПЭМИ являются опасными точки зрения реальной утечки информации. Как

правило, наибольший уровень соответствует неинформативным излучениям (в

ПЭВМ наибольший уровень имеют излучения, порождаемые системой синхрониза-

ции).

• Наличие большого числа параллельно работающих электрических цепей приводит к

тому, что информативные и неинформативные излучения могут перекрываться по

диапазону (взаимная помеха).

• Для восстановления информации полоса пропускания разведприемника должна соот-

ветствовать полосе частот перехватываемых сигналов. Импульсный характер инфор-

мационных сигналов приводит к резкому увеличению полосы пропускания приемни-

ка и, как следствие, к увеличению уровня собственных и наведенных шумов.

• Периодическое повторение сигнала приводит к увеличению возможной дальности

перехвата.

• Использование параллельного кода в большинстве случаев делает практически не-

возможным восстановление информации при перехвате ПЭМИ.

Способы обеспечения ЗИ от утечки через ПЭМИ

Классификация способов и методов ЗИ, обрабатываемой средствами цифровой элек-

тронной техники, от утечки через ПЭМИ приведена на рис. 11.2.

Электромагнитное экранирование помещений в широком диапазоне частот является

сложной технической задачей, требует значительных капитальных затрат, постоянного

контроля и не всегда возможно по эстетическим и эргономическим соображениям. До-

работка средств электронной техники с целью

уменьшения уровня ПЭМИ осуществля-

ется организациями, имеющими соответствующие лицензии. Используя различные ра-

диопоглощающие материалы и схемотехнические решения, за счет доработки удается

существенно снизить уровень излучений. Стоимость такой доработки зависит от радиуса

требуемой зоны безопасности и составляет от 20% до 70% от стоимости ПЭВМ.