Бехтин М.А. Система обнаружения побочных информационных электромагнитных излучений технических средств (1006293), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Обоснована и разработана параметрическая частотно-временная модель системы обнаружения информационных составляющих ПЭМИ технических средств, учитывающая режим работы и параметры измерительного оборудования.2. Синтезирована модель информационных составляющих электромагнитного излучения технических средств, учитывающая особенности сигналов, обрабатываемых в различных технических средствах хранения, обработки и передачи информации.3. Предложен алгоритм обнаружения информационных составляющихПЭМИ технических средств на основе квадратурной обработки сигналов.4. Проведено стохастическое компьютерное моделирование процессовобнаружения информационных составляющих ПЭМИ технических средствдля заданных значений полосы частот и времени наблюдения сигналов.6Практическая значимость результатов работы состоит в том, чтона основе предложенного алгоритма разработана и реализована радиотехническая система обнаружения информационных составляющих ПЭМИ технических средств, позволяющая анализировать сигналы в диапазоне частот отединиц мегагерц до десятков гигагерц с полосой анализа от 10 кГц до750 кГц, временем накопления до десятков секунд и динамическим диапазоном до 110 дБ.
Также разработан и реализован блок цифровой обработки счастотой дискретизации 200 МГц, осуществляющий дискретизацию радиосигнала промежуточной частоты, синхронное детектирование, выделениеквадратурных составляющих, децимацию, цифровую фильтрацию и передачунакопленных данных в компьютер.Разработанная система обнаружения и блок цифровой обработки могутбыть эффективно применены для решения задач электромагнитной совместимости и обеспечения информационной безопасности технических средств.Использованные в работе методы цифровой обработки могут эффективно использоваться в различных областях современной радиотехники, в том числе вучебном процессе как в традиционных дисциплинах кафедры «Теоретическаярадиотехника» МАИ, так и в дисциплинах специализации.Реализация и внедрение результатов работы.
Основные результатыдиссертационной работы использованы и внедрены в Федеральном государственном унитарном предприятии «НПП «Гамма». Акт о внедрении приведенв приложении к диссертации.Научные и практические результаты работы использованы в процессевыполнения научно-исследовательских работ и отражены в отчетах по нескольким хоздоговорным НИР.Достоверность полученных результатов обуславливается корректностью исходных положений и преобразований, использованием апробированного адекватного математического и статистического аппарата, компьютерных программ и логической обоснованностью выводов.
Полученные результаты многократно подтверждены физическими и вычислительными экспериментами.7Апробация результатов работы.Результаты исследования докладывались и обсуждались на:Международных научно-технических конференциях: 10-я Международная конференция и выставка «Цифровая обработка сигналов и ее применение», Москва, (2008 г.); Международная молодежная научно-техническаяконференция студентов, аспирантов и ученых “Молодежь и современныепроблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2006”, Севастополь (2005г.); Международной научной конференции ИРЭМВ-2005 «Излучение и рассеяние электромагнитных волн», посвященной 110 годовщине Дня радио, Таганрог, (2005 г.); 8 и 9 ежегодные международные научно-технические конференции студентов и аспирантов “Радиоэлектроника, электротехника иэнергетика”, Москва, МЭИ (2002, 2003 гг.).Международном научно-техническом семинаре: «8-й научный обменный семинар.
Радиотехнические устройства СВЧ диапазона», г. Мюнхен:MTU (2004 г.).Российских научно-технических конференциях: Научно-техническаяконференция молодых ученых «Информационные технологии и радиоэлектронные системы», посвященная 80-летию профессора П.А. Бакулева, Москва, МАИ (2008 г.); Научно-техническая конференция молодых ученых факультета «Радиоэлектроника летательных аппаратов», Москва, МАИ(2007 г.); Юбилейная научно-техническая конференция молодых ученых«Информационные технологии и радиоэлектронные системы», Москва, МАИ(2006 г.); Юбилейная научно-техническая конференция «Инновации в радиотехнических информационно-телекоммуникационных технологиях», Москва,МАИ, (2006 г.).Публикации.По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них из них 4научные статьи, 6 докладов на международных конференциях, 4 доклада нароссийских научных конференциях.Основные положения, выносимые на защиту:1.
Использование квадратурной обработки в алгоритме обнаруженияинформационных составляющих ПЭМИ технических средств позволяетуменьшить вероятность пропуска при фиксированных вероятности ложнойтревоги и отношении сигнал-шум.82. Повышение разрешающей способности по частоте и увеличение точности оценки параметров информационных ПЭМИ технических средствобеспечивается за счет учета параметров и характеристик измерительнойсистемы при формировании опорных сигналов в системе цифровой обработки.3. Расширение полосы частот анализируемых сигналов за счет использования высокочастотного АЦП позволило сократить временные затраты напроведение измерений в несколько раз.Структура и объем работы.Диссертационная работа изложена на 144 машинописных страницах исостоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.
Иллюстративный материал представлен в виде 78 рисунков и 8 таблиц. Список литературы включает 79 наименований.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность разработки алгоритма поиска иобнаружения информационных составляющих ПЭМИ технических средств иреализации радиотехнической системы обнаружения, сформулированы цельи задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимостьработы, представлена структура диссертации.В первой главе выполнен обзор литературы по материалам отечественных и зарубежных источников в области анализа побочных электромагнитных излучений технических средств обработки, хранения и передачи информации с точки зрения информационной безопасности.
В главе рассмотрена модель канала утечки информации, состоящая из источника информационного сигнала, среды распространения сигналов, источников мультипликативных и аддитивных помех, а также аппаратуры перехвата и обработки.При исследовании технических средств на наличие информационныхпобочных электромагнитных излучений главными задачами являются обнаружение сигналов, несущих в себе информацию, и оценка их параметров.Наиболее часто измерения проводятся в частотной области с помощью анализаторов спектра.
Современные анализаторы спектра позволяют измерятьсигналы в частотном диапазоне от единиц килогерц до десятков гигагерц.Кроме того, анализаторы спектра могут применяться для измерений во временной области. В работе рассмотрены особенности алгоритмов проведения9исследований ПЭМИ ТС с использованием современного измерительногооборудования.В первой главе также предложен алгоритм проведения исследований побочных электромагнитных излучений технических средств, позволяющий повысить точность обнаружения информационных сигналов и уменьшить временные затраты на проведение исследований ТС.
На первом этапе алгоритмаобнаружения информационных составляющих ПЭМИ технических средств обработки, хранения и передачи информации производится выбор и установкапараметров системы измерения: диапазон анализируемых частот, полоса анализа, время анализа и другие. Выбор конкретных значений параметров зависит оттипа анализируемого технического средства, типов и характеристик информационных сигналов. Процедура выбора параметров системы измерения подробно рассмотрена в последующих главах диссертации. На следующем этапе алгоритма производится оценка электромагнитной обстановки в месте измерения.Это делается для определения порога в системе обнаружения информационныхсоставляющих ПЭМИ технических средств.
На основании выбранного режимаработы измерительного оборудования и с учетом известного тестового сигнала,используемого в анализируемом техническом средстве, производится формирование опорного сигнала системы обнаружения. Использование априорной информации о форме и параметрах тестовых сигналов при формировании опорного сигнала приводит к значительному улучшению качества обнаружения информационных составляющих ПЭМИН технических средств.Далее производится измерение и цифровая обработка электромагнитного излучения технического средства, работающего в тестовом режиме.
Приэтом в предложенном алгоритме используется квадратурная обработка измеренных сигналов. Это стало возможно благодаря разработанному и предложенному в данной диссертационной работе цифровому блоку формированияквадратур, включающему в себя аналого-цифровой преобразователь, сигнальный процессор и систему накопления и передачи данных в компьютер.Использование квадратурной обработки при обнаружении информационныхсоставляющих ПЭМИ технических средств позволяет увеличить точностьопределения частот, на которых излучаются информативные сигналы, иуменьшить время, необходимое для проведения исследований.По результатам цифровой обработки регистрируются данные о частотах, на которых были обнаружены информационные составляющие электро10магнитного излучения технического средства.
Полученные данные используются для оценки защищенности технического средства по каналу ПЭМИ.В заключение главы проведен анализ методов измерения ПЭМИ и рассмотрены возможные пути автоматизации процесса измерения электромагнитных излучений технических средств.Во второй главе решена задача математического описания электромагнитного канала утечки информации. Представлена модель электромагнитногоизлучения технических средств, модель системы измерения на основе анализатора спектра, работающего по гетеродинному принципу, а также модельблока цифровой обработки измеренного сигнала.При проведении исследований технического средства его необходимовключить в тестовый режим.
В зависимости от физических процессов, протекающих при функционировании отдельных блоков технического средства,функциональное преобразование тестового сигнала можно представить в виде линейных и нелинейных операторов. Линейное преобразование сигналаsk(t) в k-м блоке ТС описывается его импульсной характеристикой hk(t)Фk ( t ) = sk ( t ) ∗ hk ( t ) =+∞∫ s (τ ) ⋅h ( t − τ ) dτ ,kk(1)−∞где «∗» – оператор линейной свёртки. При безынерционном нелинейном преобразовании тестового сигнала его можно представить с помощью полиномаМ-й степениψ k ( t ) = a0 + a1sk ( t ) + a2 sk2 ( t ) + … + aM skM ( t ) .(2)После подстановки выражения (2) в линейный оператор (1) получимтестовый сигнал, преобразованный нелинейным блоком технического средства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
