Защита передаваемой информации методами обработки сигналов

Одним из методов локализации опасных сигналов, циркулирующих в тех-

нических средствах и системах обработки информации, является фильтрация. В источниках электромагнитных полей и наводок фильтрация осуществляется с целью предотвращения распространения нежелательных электромагнитных колебаний за пределами устройства – источника опасного сигнала.

Для фильтрации сигналов в цепях питания ТСПИ используются разделительные трансформаторы и помехоподавляющие фильтры. Разделительные трансформаторы должны обеспечивать развязку первичной и вторичной цепей по сигналам наводки. Проникновение наводок во вторичную обмотку объясняется наличием нежелательных резистивных и емкостных цепей связи между обмотками.

Разделительные трансформаторы решают следующие задачи:

- разделение по цепям питания источников и рецепторов наводки. Если они подключаются к одним и тем же цепям переменного тока;

- устранение асимметричных наводок;

- ослабление симметричных наводок на вторичную обмотку.

Разделительный трансформатор со специальными средствами экранирования и развязки обеспечивает ослабление информационного сигнала наводки на 126 дБ.

Помехоподавляющие фильтры обеспечивают ослабление нелинейных сигналов в разных участках частотного диапазона. Основное назначение фильтра – пропускать без значительного ослабления сигналы с частотами, лежащими в рабочей полосе, и подавлять сигналы за пределами полосы пропускания. Фильтрация является основным и эффективным средством подавления кондуктивных помех в цепях электропитания, в сигнальных цепях интерфейса и на печатных платах, в проводах заземления. Помехоподавляющие фильтры позволяют снизить кондуктивные помехи, как от внешних, так и от внутренних источников помех.

Выбор необходимого типа фильтра зависит от электрической характеристики системы, в которую он должен быть установлен, требований по эффективности подавления помех, в том числе частоты среза и верхней предельной частоты ослабления и т.д. Все эти факторы увязываются с электрическими характеристиками фильтра.

Помехоподавляющие фильтры, выпускаемые промышленностью, классифицируются на:

- сетевые помехоподавляющие фильтры корпусные;

- сигнальные проходные керамические помехоподавляющие фильтры;

- ферритовые помехоподавляющие изделия и элементы;

- электрические соединители, экранированные и с помехоподавляющими фильтрами-контактами.

Таблица 4.1

В таблице 4.1 приведены параметры сетевых помехоподавляющих фильтров (СПФ), выпускаемых промышленностью.

Некоторые образцы сетевых помехоподавляющих фильтров отечественного производства приведены на рисунке 4.6. Фильтр сетевой помехоподав-

ляющий ФСП-1Ф-7А предназначен для защиты радиоэлектронных устройств

(РУ) и средств вычислительной техники (СВТ) от утечки информации по сетям электропитания с напряжением 220 В частоты 50 Гц при максимальном потребляемом токе 7 А, а также для защиты их от высокочастотных помех и повышения помехоустойчивости в диапазоне частот от 150 кГц до 1 ГГц. Этот фильтр применяется также для обеспечения электромагнитной развязки по цепям электропитания РУ, СВТ и электросетей промышленных и других объектов.

Фильтр сетевой помехоподавляющий ФСП-3Ф-10А предназначен для за-

защиты трехфазных цепей электропитания, а также потребителей электроэнергии напряжением 380/220 В частоты 50 Гц от высокочастотных помех в

Рисунок 4.6. Сетевые фильтры ФСП-1Ф-7А и ФСП-3Ф-10А.

полосе частот от 150 кГц до 1 ГГц при максимальном потребляемом токе до 10 А по каждой фазе. Фильтр применяется для обеспечения электромагнитной совместимости по цепям питания электроустановок и увеличения помехоустойчивости РУ и СВТ различного назначения.

Фильтрация относится к пассивным способам защиты. Когда фильтрация недостаточна по эффективности на границе контролируемой зоны, то прибегают к активным методам защиты, основанным на создании помех средствами разведки, что снижает отношение сигнал/шум.

Система пространственного зашумления должна обеспечивать [9]:

- электромагнитные помехи в диапазоне частот возможных побочных излучений ТСПИ;

- нерегулярную структуру помехи;

- уровень создаваемых помех на электрический ток и по магнитной составляющей должен обеспечивать минимальное значение сигнал/шум;

- за счет выбора типа антенны помехи должны иметь горизонтальную и вертикальную поляризацию.

В системах пространственного зашумления в основном используются помехи типа «белого шума» или «синфазные помехи».

«Синфазные помехи» в основном применяются для защиты ЭВМ. В них в качестве помехового сигнала используются импульсы случайной амплитуды, совпадающие по форме и времени существования с импульсами полезного сигнала. Вследствие этого по своему спектральному составу помеховый сигнал аналогичен спектру побочных электромагнитных излучений ПЭВМ.

Широкополосный сигнал помехи «белый шум» имеет равномерно распределенный энергетический спектр во всем рабочем диапазоне, существенно превышающий уровни побочных излучений. Такие системы применяются для защиты систем звукоусиления и звукового сопровождения, систем внутреннего телевидения.

Системы линейного зашумления применяются для маскировки наведенных опасных сигналов в посторонних проводниках и соединительных линиях, выходящих за пределы контролируемой зоны.

В простейшем случае система линейного зашумления представляет собой генератор шумового сигнала, формирующий шумовое маскирующее напряжение с заданными спектральными, временными и энергетическими характеристиками, который гальванически подключается в зашумляемую линию. Наиболее часто подобные системы используются для зашумления линий электропитания.

Например, сетевой генератор шума SI-8001 предназначен для защиты электросети переменного тока 220 В/50 Гц от несанкционированного использования при передаче информации с помощью специальных технических средств. Принцип действия прибора основан на создании маскирующего сигнала (шума) в электросети в диапазоне частот от 5 кГц до 10 МГц. Генератор не оказывает влияние на работу персональных компьютеров и бытовой техники.

На рисунке 4.7 приведен внешний вид генератора шума по сети электропитания «IMPULSE», предназначенный для блокировки каналов негласного съема информации из помещений по сети 220 В/50 Гц и линиям заземления. Он позволяет нейтрализовать аппаратуру, использующую сеть электропита-

ния в качестве канала передачи информации.

Свипирующий генератор белого шума сетевой NG-401, изображенный на рисунке 4.7, предназначен для защиты электросетей переменного тока 220

Рисунок 4.7. Генераторы шума сетевые IMPULSE и NG-401.

В/50 Гц от несанкционированного использования для передачи речевой информации. Принцип действия основан на подаче в защищаемую сеть сложного шумоподобного сигнала с цифровым формированием. Модификация изделия «NG-402» позволяет защищать одновременно три фазы силовой линии питания.

Рисунок 4.8. Схема устройства «Альфа-С».

Применение криптографических методов защиты информации в радиосистемах существенно повышает стойкость и надежность защиты. Очевидно, что в ближайшем будущем эти методы защиты информации станут основными.

На рисунке 4.8 приведена схема устройства «Альфа-С», предназначенного для защиты переговоров в каналах мобильной связи стандарта GSM. Это устройство предназначено для защиты речевой информации от несанк

Рисунок 4.9. Устройство «Скрипт-6401».

ционированного доступа. На схеме рисунка 4.8: 1 – корпус; 2 – выключатель; 3 – разъем; 4 – индикатор; 5 – шнур гарнитуры; 6 – наушник; 7 – микрофон. Конструктивно устройство выполнено в виде отдельного блока с гарнитурой и совместимо с мобильными телефонами Siemens.

Устройство кодирования цифрового потока «Скрипт-6401», общий вид которого приведен на рисунке 4.9, предназначено для защиты информации, передаваемой по каналам связи, образованным цифровыми потоками Е1 путем канального кодирования.

Изделие осуществляет прием линейного сигнала со стороны открытого потока, кодирование информации путем свертки с нелинейным полиномом высокой сложности, формирование и передачу закрытого сигнала в линию, прием линейного сигнала со стороны закрытого потока, раскодирование, формирование и передачу сигнала в направлении открытого канала.

Объектом канального кодирования является поток Е1 с произвольной структурой, в том числе - нефреймированный. Кодированию подвергается вся информация потока Е1, включая информацию сигнализации. Вид кодирования сигнального уровня (линейный код) HDB3.

На рисунке 4.10 приведено типовое включение изделия «Скрипт-6401». Два комплекта изделия включаются в разрыв магистрального кабеля потока Е1. Защите подвергается весь участок с учетом оборудования трансляции без ограничения на протяженность участка. Протяженность кабеля на участках определяется типом кабеля и составляет на каждом участке не менее 270 м для витой пары.

На рисунке 4.11 изображен общий вид аппаратно-программного комплекса защиты сообщений «Талисман», предназначенного для организации криптографической защиты информации, передаваемой по открытым коммутируемым или выделенным каналам связи с двухпроводным абонентским окончанием. В зависимости от конфигурации аппаратно-программный ком

Рисунок 4.10. Типовое включение «Скрипт-6401».

плекс «Талисман» может реализовывать защиту телефонных переговоров (режим-вокодер) и факсимильных сообщений (режим-факс).

По желанию заказчика комплекс может поставляться с дополнительным сервисным режимом – передача данных. Может использоваться для передачи

файлов (менее 1 Мбит) и работы в помещениях, где возможен акустический съем информации (прямое прослушивание).

Одним из эффективных способов защиты передаваемой информации, является скремблирование передаваемого сигнала, то есть превращение его в квазислучайный путем перемножения с квазислучайным сигналом на пере-

Рисунок 4.11. Аппаратно-программный комплекс «Талисман».

дающей стороне и обратной операцией на приемной стороне, при этом генераторы псевдослучайных сигналов на приемной и передающей стороне адекватные и синхронно работающие.

Многоабонентский скремблер «SCR-M1.2 multi», приведенный на рисун-

ке 4.12, не имеет аналогов на мировом рынке по своим функциональным возможностям при построении закрытых сетей связи. Скремблер включается между абонентами и радиопередающей станцией, обеспечивает работу в закрытом режиме всех телефонных и факсимильных аппаратов. Это позволяетзначительно сократить количество скремблеров, требуемых для организации закрытой связи. Гибкость программного обеспечения позволяет учесть прак-тически любые пожелания заказчика и гарантирует высококачественную ра-

Рисунок 4.12. Скремблер «SCR-M1.2 multi»

боту в сложных условиях.

Сервисные функции:

Рисунок 4.13. Скремблер «ACS-2».

- дистанционное управление с абонентского телефонного или факсимильного аппарата;

- речевая индикация режимов работы.

На рисунке 4.13 изображен общий вид скремблера-насадки на телефонную трубку «ACS-2», представляющую собой компактное, полностью автономное кодирующее устройство, позволяющее вести конфиденциальные переговоры с любого телефонного аппарата, в том числе с платных таксофонов, радиотелефонов и телефонов сотовой связи. Скремблер «ACS-2» защищает как от прямого прослушивания, так и от прослушивания с использованием закладных устройств, подсоединенных к телефонному каналу связи.

ЛИТЕРАТУРА

1.А.В.Ананьин, Н.Б.Литвинова, И.В.Суркова, И.П.Федоренко. Методические указания по дипломному и курсовому проектированию. - Хабаровск.: ХИИК ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2004

2.В.И.Носов. Радиорелейные лини синхронной цифровой иерархии. Учебное пособие. УМО по специальности связь. – Новосибирск.: СибГУТИ, 2009.

3.И.Ф.Вовк. Проектирование ЦРРЛ. Учебное пособие. –Хабаровск.: ХИИК, 2004.

4.Системы мобильной связи. Под редакцией В.П.Ипатова.- М.: Горячая линия – Телеком, 2003.

5.Б.С.Гольдштейн, Н.А.Соколов, Г.Г.Яновский. Сети связи. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010.

6.Г.В.Мамчев. Спутниковое непосредственное телевизионное вещание.

Учебное пособие. – Новосибирск.: СибГУТИ, 2002

7. Ю.Б.Зубарев, М.И.Кривошеев, И.Н.Красносельский. Цифровое теле

визионное вещание. – М.: НИИР, 2001

8.И.Ф.Вовк. Проектирование спутниковых систем связи и вещания.

Учебное пособие. – Хабаровск.:ХИИК, 2007

9.А.П.Зайцев, А.А.Шелупанов и др. Технические средства и методы за

щиты информации. Учебное пособие. – М.: Горячая линия – Телеком,

10.И.М.Тепляков. Основы построения телекоммуникационных систем и

сетей. – М.: Радио и связь, 2004

11.В.Е.Камнев, В.В.Черкасов, Г.В.Чечин. Спутниковые системы связи. – М.: Альпина Паблишер, 2004

12. В.А.Григорьев, О.И.Логутенко, Ю.А.Распаев. Сети и системы радиодоступа. – М.: Эко-Трендз, 2005

13. В.И.Попов. Основы сотовой связи стандарта GSM. – М.: Эко-Трендз, 2005

14. В.М.Вишневский, А.И.Ляхов и др. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. – М.: Техносфера, 2005

15. И.В.Шахнович. Современные технологии беспроводной связи. – М.: Техносфера, 2006

16. С.В.Запечников, Н.Г.Милославская и др. Информационная безопасность открытых систем: Учебник для вузов в 2-х томах. Том 2 – Средства защиты в сетях. – М.: Горячая линия – Телеком, 2008

17. В.Н.Левченко. Спутниковое телевидение. – Спб.: «BHV», 1998

18. Ю.А.Громаков. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: ЭКО-Трендз, 1998

19. М.В.Ратынский. Основы сотовой связи. – М.: Радио и связь, 1998

20. Д.Розен. Архитектура и технологии беспроводного абонентского доступа // Сети и системы связи. – 1996 – №7.