І. Мета роботи
1. Поглибитита закріпити теоретичні знання з оцінки ефективності захисту інформації уколах, що проводять струм.
2. Набутипрактичних навичок з виконання інженерних розрахунків за енергетичним критеріємоцінки захисту інформації.
3. Проаналізуватирезультати одержаних за розрахунками параметрів як функції вихідних даних ірозробити пропозиції щодо підвищення рівня захищеності інформації згідноваріанту завдання.II. Змістроботи
1. Титульнийаркуш завдання на роботу.
2. Завдання навиконання роботи.
3. Пояснювальназаписка з розрахунковими і графічними матеріалами.
4. Висновки іпропозиції.IІІ.Завдання на розрахунково –графічну роботу
1. Графічнорозробити та розрахувати схему можливої прокладки кабелів ОТЗ і ДТЗС знебезпечним сигналом для приміщення, в якому Ви мешкаєте, якщо кабель ДТЗСвиходить через 200 м за межу контрольованої зони, має довжину паралельногопробігу з кабелем ОТЗ 8 м і напругу власних шумів величиною /> Внутрішній опір кабеля становить /> відстань між провідниками у двопровідномуланцюгу становить 0,01м. Відстань до струмопровідної поверхні 1,5м.
№№
варіанта
/>
/>
не більше
/>
/> Кабель ОТЗС з небезпечним сигналом Кабель ДТЗС з небезпечним сигналом
Переріз
жил кабеля, мм2
1
2
3
4
5
6
7 1 1 0,5 1 двопровідний двопровідний 0,5 2 0,1 0,5 1 двопровідний двопровідний 0,3 3 1 1,2 1 двопровідний двопровідний 0,5 4 0,1 1,2 1 двопровідний двопровідний 0,2 5 1 0,5 2 двопровідний двопровідний 0,8 6 0,1 0,5 2 двопровідний однопровідний 0,8 7 1 1,2 2 двопровідний однопровідний 0,8 8 0,1 1,2 2 двопровідний однопровідний 1 9 1 0,5 1 двопровідний двопровідний 1 10 0,1 0,5 1 двопровідний двопровідний 1 11 1 1,2 1 двопровідний двопровідний 0,8 12 0,1 1,2 1 двопровідний двопровідний 0,8 13 1 0,5 1 двопровідний двопровідний 1 14 0,1 0,5 2 двопровідний двопровідний 1 15 1 1,2 2 двопровідний двопровідний 0,8 16 0,1 1,2 2 двопровідний двопровідний 0,8 17 1 0,5 1 двопровідний однопровідний 0,5 18 0,1 0,5 1 двопровідний однопровідний 0,5 19 1 1,2 1 двопровідний однопровідний 0,5 20 0,1 1,2 1 двопровідний однопровідний 0,5 21 1 0,5 2 двопровідний однопровідний 1 22 0,1 2 1 двопровідний однопровідний 1 23 1 1,2 2 двопровідний однопровідний 0,5 24 0,1 1,2 2 двопровідний однопровідний 0,8 25 1 0,5 2 двопровідний двопровідний 0,3 26 0,1 0,5 2 двопровідний двопровідний 0,8 27 1 0,5 1 двопровідний двопровідний 0,5 28 0,1 1,2 1 двопровідний двопровідний 0,3 29 1 1,2 2 двопровідний двопровідний 0,2 30 0,1 1,2 2 двопровідний двопровідний 1
2. Для виконанняданого завдання потрібно розв’язати рівняння залежності модулівелектромагнітних зв`язків /> та /> від ємнісних та індуктивних зв’язків />і /> (див. додаток).
3. На основіодержаних розрахунків зробити висновки про ступінь захищеності інформації усхемі і розробити пропозиції щодо його підвищення.
ІV. Критерії оцінки результатів виконанняроботи
Оцінка за виконанняроботи виставляється, виходячи з наступних критеріїв:
відмінно — завдання виконанеповністю; розрахунки правильні; оформлення відповідає вимогам ЄСКД; висновки пороботі обґрунтовані і викладені логічно і послідовно; на додаткові питання призахисті дані правильні відповіді;
добре – завдання виконанеповністю; розрахунки правильні; оформлення роботи в основному відповідаєвимогам ЄСКД, але є суттєві помилки; висновки по роботі обґрунтовані, але єнеточності у їх викладенні; у відповідях на додаткові питання при захистідопущено непринципові помилки;
задовільно – завдання виконанеповністю, але у розрахунках допущено суттєві помилки, що вплинули на якість іповноту висновків; оформлення роботи в основному відповідає вимогам ЄСКД, але єпринципові помилки; висновки по роботі недостатньо обґрунтовані, є помилки у їхвикладенні; у відповідях на додаткові питання при захисті допущено непринциповіпомилки і неточності, в ході уточнення яких студентом було надано позитивнівідповіді;
незадовільно – не виконані вимоги дляпозитивних оцінок.
ЛІТЕРАТУРА
1. Ю. М. Ратманов.Теоретические основы защиты информации от утечки за счет побочныхэлектромагнитных излучений и наводок. Учебник. 1986 г.
2. Н. М. Терещук.Справочник радиолюбителя. К.: Техніка. 1988 р.
3. Конспектлекцій з дисципліни «Основи інформаційної безпеки».
Додаток
Основніположення теорії витоку інформації колами, що проводять струм
Взаємний вплив між кабельними колами.Параметри взаємного впливу
Трасикабельних мереж телефонного, телеграфного, телекодового зв`язку, систем звукопідсилення,телебачення та ін., призначених для передачі інформації, в тому числі і конфіденційної,прокладаються, як правило, в одній кабельній каналізації спільно з кабелями допоміжнихслабкострумових систем, що мають вихід за межі контрольованої зони. В умовахпідприємств, установ, організацій кабельні лінії слабкострумових систем ТЗПІпрокладаються на (у) стінах приміщень спільно з кабелями міської телефонноїмережі, міської радіотрансляційної мережі, систем охоронної і пожежноїсигналізації та іншими кабелями, що також виходять за межі контрольованої зони.Таким чином, на трасі спільної прокладки кабелів можуть мати місце ділянкипаралельного пробігу кабелів, що несуть конфіденційну інформацію, та кабелів,що виходять за межі контрольованої зони.
При передачікабельними ланцюгами (колами) частка електромагнітної енергії розсіюється усамій лінії, головним чином на теплові втрати у провідниках і діелектриках;частка надходить у навантаження, а частка переходить на сусідні ланцюги(рис.1). Перехід електромагнітної енергії з одного ланцюга на інший є одним зможливих шляхів витоку інформації, в тому числі і конфіденційної, тобтоз`являється технічний канал витоку інформації.
Розглянемофізичну сутність взаємного впливу між колами, що проводять струм, з метоюподальшої кількісної оцінки можливостей витоку інформації за його рахунок уколах різного конструктивного виконання (симетричними, несиметричними плоскими,коаксіальними, скрученими тощо). Візьмемо два паралельні ланцюги з довжиноюпаралельного пробігу />, навантажені кожне на своє узгоджене навантаження/>і /> відповідно (рис.2).Джерелом інформації є генератор Г, який працює на навантаження першоголанцюга.
При аналізівзаємного впливу перехід електромагнітної енергії на сусідні ланцюгирозглядається умовно, як результат сумарного впливу електричного та магнітногополів. У відповідності з цим явище виникнення потенціалів та струмів у 2-муланцюгу під впливом електричного поля 1-го ланцюга називають електричнимвпливом, а магнітного (за рахунок струму 1-го ланцюга) – магнітним впливом.
Кількісніхарактеристики цих впливів є суто електричні та магнітні зв`язки, що визначаютьсявідповідними коефіцієнтами:
/> (1)
/>/>
Рис. 2. Взаємнийвплив між колами, що проводять струм
де />, /> - струм та напруга вланцюгу, що впливає;
/> - струм та електрорушійна сила наведеногосигналу у ланцюгу, на який впливають.
У загальномувипадку величини /> і /> єкомплексними величинами:
/> /> (2)
де /> - активна складова електричного зв`язку;
/> - ємнісний зв`язок;
/> - активна складова магнітного зв`язку;
/> - індуктивний зв`язок.
Ці параметриє первинними параметрами впливу.
Увідповідності з введеними визначеннями величина електричного зв`язку залежитьвід напруги у ланцюгу, що впливає, а величина магнітного зв`язку – від струму уцьому ланцюгу. Тому чим більша напруга в лінії і чим менший в ній струм, тобточим більший хвильовий опір, тим сильнішою є дія електричних зв`язків та меншемагнітних, і навпаки. Так, у низькочастотних ланцюгах, які мають порівняно великийхвильовий опір (порядку 600 Ом), переважають електричні зв`язки, а увисокочастотних кабелях з відносно низьким хвильовим опором дія електричних тамагнітних зв`язків приблизно однакова.
Поняття пропервинні параметри впливу справедливе для електрично коротких діляноквзаємновпливаючих ланцюгів, в яких можна не враховувати зміни амплітуди та фазиструму на цьому відрізку лінії. Це можливо при довжині ділянок L значноменших чверті довжини хвилі (Lλ/4).
У ланцюгахдля передачі низькочастотних сигналів значення первинних параметрів можнавикористовувати для ділянок в декілька сотень метрів, а для високочастотнихсигналів – одиниць і десятків метрів, що практично відповідає реальнимвідстаням паралельного пробігу взаємновпливаючих ланцюгів.
Для оцінки взаємноговпливу використовують поняття перехідного затухання А, якехарактеризує затухання сигналу при переході з першого ланцюга на другий:
/> (3)
де /> - потужність сигналу на початку впливаючоголанцюга;
/> — потужність сигналу, наведеного у ланцюгу,який знаходиться під впливом іншого ланцюга.
Під часаналізу впливу між двома ланцюгами (рис. 2) розрізняють перехідне затухання наближньому кінці ланцюга:
/> (4)
і надальньому кінці:
/> (5)
де /> — потужність, напруга та струм на початкуланцюга, що впливає;
/> — потужність, напруга та струм на початкуланцюга, на який впливають;
/> — потужність, напруга та струм в кінціланцюга, на який впливають;
/> — хвильовий опір взаємновпливаючих ланцюгів;
/> - коефіцієнти електромагнітного впливу наближньому і дальньому кінцях ланцюга відповідно.
Коефіцієнти /> та /> характеризуютьвідношення струмів у взаємновпливаючих ланцюгах на іх кінцях та визначаються занаступними виразами:/> />
/>
(6)
/>
Підставимо вираз (6) у вирази (4) і (5) та післянескладних математичних підстановок і перетворень отримаємо залежністьперехідних затухань на ближньому та дальньому кінцях від електромагнітнихвпливів:
/>/>
(7)
/>
/>Модулі електромагнітногозв`язку між двохпровідними ланцюгами (для низькочастотних високоомних кабелів)на ближньому та дальньому кінцях можуть бути визначені за наступнимивідношеннями:
/>
(8)
/>
Підставляючи ці значення у вирази (7) та враховуючи,що для нескручених ланцюгів взаємний вплив між ними пропорційний довжиніпаралельного пробігу, отримаємо:
/>/>
(9)
/>
Наведені вище формули отримані у припущенні, щоланцюги навантажені на свої узгоджені хвильові опори. Якщо ж опір навантаженняне узгоджений з хвильовим опором ланцюгів, то перехідне затухання буде визначатисяз наступного виразу:
/> (10)
де /> — перехідне затухання для ланцюга зузгодженим опором навантаження (/>);
/> — фактичний опірнавантаження.
Така ситуація складається за реальних умов, коли зарахунок конструктивної і технологічної недосконалості самої лінії і кінцевихпристроїв з`являється асиметрія ланцюга. Її прикладами можуть бути:недотримання паралельності і симетрії та перегинання провідників під часпрокладання лінії (конструктивна недосконалість); наявність неоднорідностей удіелектриках кабелів і самих провідниках, що викривляє електромагнітне поленавколо провідника і кабелю в цілому (технологічна недосконалість). В такихвипадках виникає струм небезпечного сигналу в ланцюгу «два провідника — земля», тобто створюється штучний несиметричний, або«пікарівський» ланцюг. На рис. 3 показані можливі шляхи впливу міждвома симетричними ланцюгами. При цьому власне «пікарівські» ланцюгипредставлені у вигляді однопровідного ланцюга та введено наступні позначення:
/> - сумарне значенняасиметрії ланцюга впливу;
/> - сумарне значенняасиметрії ланцюга, що підлягає впливу;
/> — перехідне затухання між1-м та 2-м «пікарівським» ланцюгами;
/> - перехідне затухання між1-м та 2-м основними ланцюгами;
/> — перехідне затухання між1-м основним та 2-м «пікарівським» ланцюгами;
/> — перехідне затухання між1-м «пікарівським» та 2-м основним ланцюгами.
Кожний із зазначених видів впливу являє собоюбезпосередній вплив між взаємозв`язаними ланцюгами. Сумарне перехідне затуханняміж 1-м та 2-м основними ланцюгами визначається наступними видами впливу:
/>/>
Рис. 3. Утворення пікарівського ланцюга
безпосереднім впливом />;
непрямими впливами: />= />+ />;
/> = /> + />;
/> = />+ />+ />.
Результуюча величина перехідного затухання міжосновними ланцюгами визначається з виразу, що враховує перелічені види впливу:
/>
Зв`язок між 1-м основним та 2-м«пікарівським» ланцюгами визначається безпосереднім /> та побічним впливом /> +/>. Результуюча величина перехідного затуханняміж цими ланцюгами визначається з виразу:
/>
Таким чином, для прийому небезпечного сигналу можутьбути використані симетрична і несиметрична складові сигналу, наведеного на ланцюг,який виходить за межі контрольованої зони.
Аналіз значень перехідних затухань свідчить, що привідстанях між двохпровідними ланцюгами, порівняних з розмірами пари,безпосередній вплив значно більший, ніж складова побічного (непрямого) впливу.Зі збільшенням відстані між ланцюгами безпосередній вплив зменшується значношвидше, ніж непрямий. Досліди показують, що зі складових непрямого впливунайбільшу небезпеку представляє вплив виду /> = /> + />.
Результуюча величина впливу між 1-м двохпровідним та2-м «пікарівським» ланцюгом при будь-якій відстані визначаєтьсябезпосереднім впливом />. Відзначимо, що складові взаємноговпливу /> та />дляскручених і екранованих ланцюгів дуже послаблені.
Характеристика коефіцієнтіввзаємного впливу для симетричних кіл
З теорії взаємних впливів для кабельних ланцюгіввідомо, що основними коефіцієнтами, які характеризують взаємний вплив міжколами і визначають параметри взаємного впливу, є коефіцієнти ємнісного(електричного) /> і індуктивного (магнітного) /> зв`язків. Вони залежать від геометричнихрозмірів взаємновпливаючих ланцюгів і відстаней між ними.
Коефіцієнти ємнісного і індуктивного зв`язків між двомане скрученими двохпровідними симетричними ланцюгами, розташованими згідно зрис. 4, при однакових радіусах струмонесучих провідників (/>/>) визначаються за наступнимиформулами (без врахування впливу землі):
До розрахунку коефіцієнтів взаємного зв’язкусиметричного двохпровідного нескрученого ланцюга
/>/>
(11)
/>
де /> — відносна діелектричнапроникність ізоляції провідників ланцюга;
/> — відстань між центрамипровідників у ланцюгу;
/> - відстань між центрамиближніх провідників ланцюгів.
Коефіцієнти ємнісного та індуктивного зв`язків длянескручених одно- та двохпровідних ланцюгів, розташованими згідно з рис. 5,(при />/>) при врахуванні впливуземлі визначаються за наступними формулами:
/>
Рис. 5. До розрахунку коефіцієнтів взаємного зв’язкунескручених симетричного двохпровідного і однопровідного ланцюгів.
/>/>
(12)
/>
де /> — відстань між центромантиподу 2-го і центром 3-го основного провідника;
/> - відстань між центромантиподу 1-го і центром 3-го основного провідника;
/> - відстань між центрамиосновних провідників і землею.
Коефіцієнти ємнісного та індуктивного зв`язків для нескручених однопровіднихланцюгів, розташованих згідно з рис. 6, визначаються за наступними формулами:
/>/>
(13)
/>
де /> - відстань між центром1-го провідника ланцюга і центром антиподу 2-го провідника;
/> - відстань між центрамиосновних провідників ланцюга.
/>
Рис. 6. До розрахунку коефіцієнтів взаємного зв’язкудля нескручених
однопровідних ланцюгів.
Розглядаючи разом вирази (9) і (11), визначимовідстань /> між взаємновпливаючими двохпровіднимиланцюгами, при яких забезпечується завдане перехідне затухання />на частоті /> длязазначеної довжини /> паралельного пробігу.
Будемо вважати (див. рис. 4), що />/>; />.На підставі формули (9) після нескладних математичних перетворень отримаємо:
/>
/> (14)
Враховуючи, що коефіцієнт /> визначає електричний вплив (див.формулу (1)), який характеризується коефіцієнтом ємнісного зв`язку />, можна припустити, що />= />. Зурахуванням (11) та (14) на підставі цього запишемо:
/> (15)
Позначимо /> і розділимо ліву і праву частини виразу (15) на />, отримаємо:
/> (16)
Розділивши ліву іправу частини виразу (16) на /> перетворимо його у виглядчерез показну функцію
/>.
Позначимо /> = В і після перетворень одержимоквадратне рівняння
/>. (17)
Розв’язавширівняння (17) відносно /> і відкинувши негативні рішення,отримаємо
/>. (18)
Підставляючи урівняння (18) значення В і С, розраховується необхідна відстаньміж взаємновпливаючими двохпровідними ланцюгами для забезпечення необхідногозатухання між ними. Аналогічно можна отримати вирази для розрахунку відстаніпри взаємному впливі двохпровідних та однопровідних ланцюгів або двох однопровіднихланцюгів.