Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ Технические средства и

Скачать презентацию Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ Технические средства и

ТСиМЗИ ПЭМИН измерения.ppt

Количество слайдов: 42

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» «Технические средства и методы защиты информации» ПЭМИН Измерения Доцент кафедры «Стратегические информационные исследования» , к. т. н. Модестов Алексей Альбертович Тел. (495) 788 -56 -99 доб. 95 -93 Моб. +7 -916 -039 -07 -03 e-mail: dnevnoykoibas@gmail. com 1

Проверяем АВАК АЭП ВЧН ВОЛС 2 2

Измеряем На объекте В лаборатории Акустику Электрические сигналы ЭМП 3 3

Что проверяем В лаборатории Клавиатура 10 к. Гц - 10 МГц Интерфейс RGB 10 МГц - 800 МГц Интерфейс USB 100 МГц - 2 ГГц Интерфейс RSDS (mini_LVDS) 65 МГц - 3 ГГц 4 4

Требования к измерительной площадке ГОСТ Р 51320 -99 Открытая ИП Альтернативная ИП 5 5

Требования к измерительной площадке n n n n Планировка здания с размещением в нём АИП, заземляющего устройства и линии заземления от АИП до него (в масштабе); Этажная планировка с планом АИП и подробной схемой систем заземления и электропитания (линии, фильтры, ШС, автоматы, освещение, блоки розеток, заземлённая пластина и т. д. ) Планировка АИП с указанием размеров (границ) измерительной зоны, размещения поворотного стола, размещения измерительных антенн, размещения средств измерений, распределения радиопоглощающих покрытий (если они есть); Спецификация АИП (полная, весь перечень элементов от листа заземления до выключателя освещения); Перечень средств измерения, закреплённых за АИП (наименование, краткие хар-и, область применения, зав. и инв. №№); Протокол измерений закона затухания по ГОСТ Р 51320; Протокол измерения уровня помех на АИП; Протокол расчётов минимальных R 2, измеряемых на АИП (на базе измерений уровней шумов). 6 6

Требования к измерительной площадке Уровень помех определяет минимальные значения ОС Если минимальные значения R 2 оказываются более 20 м такая ИП (АИП) малоприменима. В здании рекомендуется размещать не выше второго этажа (при средней высоте этажа не более 3, 5 м) и/или не выше первого этажа (при средней высоте этажа свыше 4 -х м). Погонная длина шины заземления от пластины заземления ИП до заземляющего устройства не должна превышать 10 -15 м. 8 8

Требования к измерительной площадке Измерительный объём типовой ИП (АИП) для целей СИ ПЭМИН, с учётом всех условий измерений на соответствие затухания данным таблицы Д 1 Приложения «Д» ГОСТ Р 51320 -99 составляет не менее: длина 3, 7 м; ширина 3, 2 м; высота 2, 9 м. От границ измерительного объёма до любых ограничивающих конструкций в любую сторону должно быть не менее 1, 5 м свободного пространства. Любые ограничивающие конструкции здания с металлокаркасом должны располагаться не ближе 2, 5 м от границ измерительного объёма ИП (в пяти направлениях). 9 9

Проведение измерений В качестве средства измерения применяется ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЁННОСТИ ПОЛЯ. Таковым является комплект из первичного преобразователя и вольтметра (селективного вольтметра). В качестве первичного преобразователя используется устройство, именуемое АНТЕННА (соответственно, электрическая и/или магнитная). Селективным вольтметром может быть ВОЛЬТМЕТР, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИЁМНИК или АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА. 10 10

Проведение измерений Шкала истинного измерителя напряжённости поля оцифрована в абсолютных или относительных единицах напряжённости поля – В/м и А/м (с учётом коэффициента передачи – «действующей высоты» первичного преобразователя). На выходе антенны оператор (или некое ПО) учитывает «антенный коэффициент» на частоте измерения и рассчитывает напряжённость поля. В приёмниках и/или анализаторах данные об антенном коэффициенте можно занести в память прибора и его показания будут уже в единицах напряжённости поля. 11 11

Проведение измерений Измерения напряжённости поля в проблематике ТЗИ необходимо выполнять в диапазоне от десятков Гц до десятков ГГц. Одним прибором (это уже отмечалось ранее) это выполнять невозможно. Поэтому, обычно, рассматривают НЧ ( «речевой» , от десятков Гц до десятков к. Гц) и ВЧ (всё остальное). Для измерения напряжённости электрического поля в диапазоне частот от Гц до 1 ГГц применяются (почти исключительно) симметричные диполи (и их различные модификации и комбинации). На более высоких частотах, обычно, применяются рупорные антенны. 12 12

Проведение измерений Для измерения магнитной компоненты в диапазоне частот от десятков Гц до первой сотни МГц применяются экранированные рамки и их модификации. Если в антенну встроен усилительное (или усилительно-корректирующее) устройство, то такая антенна именуется активной. Учитывая огромный частотный диапазон, приведённый выше, перекрыть его одной антенной невозможно. Чем уже рабочий диапазон антенны, чем больше антенн понадобится для измерений во всём диапазоне, тем лучше будут показатели каждой из антенн. Чем более широкополосна антенна – тем менее она чувствительна. 13 13

Проведение измерений Специалисту в области специальных исследований необходимо очень хорошо представлять себе, что же именно он должен измерить и как рассчитать результат. Причём необходимо представлять себе как временное, так и частотное (спектральное) представление сигналов. Раздельно, в излучающих цепях и в виде ПЭМИН. 14 14

Проведение измерений Простейшая модель сигнала ПЭМИН, – сигнал аналогового RGB интерфейса видеоподсистемы. Конкретные параметры сигнала во временном его представлении будет заметно зависеть от применённого тест-режима и параметров видеоподсистемы ПЭВМ. Тест типа «пиксель через пиксель» . То есть с чередованием светлых точек изображения (пикселей) с чёрными (не подсвеченными) точками. В этом режиме «длина» светлого и тёмного пикселя равны, то есть равны длительности соответствующих импульсов и пауз между ними. 15 15

Проведение измерений модуляционная характеристика электроннолучевой трубки Цвет Красный Зелёный Синий Х 0, 64 0, 29 0, 15 Y 0, 33 0, 60 0, 06 Модуль 0, 72 0, 67 0, 16 16 16

Проведение измерений Сигналы, а, следовательно, ПЭМИН всех трёх линий, строго синхронны и, в силу этого, эквивалентны одному сигналу с амплитудой, условно принимаемому за « 1» . Для задачи перехвата индивидуальные особенности линий каждого цвета будем считать несущественными. Сигналы в кабеле RGB интерфейса (системный блок – монитор), которые кодируются 256 уровнями, и, обычно, не превышают одного вольта, могут не подчиняться приведённым соотношениям амплитуд 17 17

Проведение измерений ПЭМИН кабеля значителен за счёт большой длины линии и за счёт недостаточного их экранирования или асимметрии Построение изображения на экране CRT монитора повторяет построение классического ТВ изображения. Оно формируется из отдельных горизонтальных строк и кадров. стандарты разрешения 800 х600; 1024 х768; 1280 х1024 и т. д. 18 18

Проведение измерений Предположим, монитор работает в режиме 1280 х1024 х60. Это значит в одной строке формируется 640 «чёрных» и 640 «белых» пикселей, таких строк в кадре 1024 при 60 кадрах в секунду. Сигнал проходит в виде пакета из 640 импульсов (640 «белых» пикселей и 640 пауз между ними) – одна строка растра В ТВ сигнале 625 строк при 25 к/с Один ТВ кадр по длительности равен 625 строкам по 64 мкс (длительность строки растра, включая обратный ход луча «по строке» - 12 мкс) 19 19

Проведение измерений Видеоразрешение тест-режима составляет 1024 строки (в 1, 6384 раза больше, чем ТВ), кадровая частота 60 Гц (в 2, 4 раза больше), Длительность строки составит порядка 16, 27604 мкс. Проверяем: 1/16, 27604 мкс=61, 4 , то есть частота порядка 60 Гц. За 16, 27604 -3, 051758=13, 22428 мкс проходит 1280/2=640 импульсов. Что соответствует частоте следования импульсов за время строки 1/(13· 10 -6/640)=48, 4 МГц. Это тактовая частота тест-сигнала для выбранного тест-режима 20 20

Проведение измерений Временная диаграмма полного сигнала RGB управление амплитудой «несущей» происходит по «телеграфному» принципу, от « 0» до максимума (только в тест-режиме!). В периоды существования (прямого хода луча в кинескопе) строчного пакета импульсы ( «несущая» ) есть, в периоды «обратного хода луча» импульсов «несущей» нет. 21 21

Проведение измерений В терминах классической амплитудной модуляции это означает, что коэффициент модуляции тождественно равен « 1» . При таких параметрах амплитудной модуляции в «боковых» частотах находится ровно 50% энергии радиосигнала. В соответствии с преобразованием Фурье для такого сигнала его спектр представляет собою (считая, для первого приближения, несущую чисто синусоидальной!) несущую частоту и две «боковых частоты, «отстоящих» от несущей на ± модулирующую частоту (в данном случае на ± 61, 44 к. Гц. 22 22

Проведение измерений Спектр сигнала График спектральной плотности сигнала (график разложения Фурье) 23 23

Проведение измерений Рассматриваемый сигнал (RGB) отличается тем, что его «несущая» не синусоидальная, а, скорее, «трапецеидальная» . Следовательно, его спектр будет содержать значительное число гармонических составляющих. Есть ещё и некие «боковые частоты» , отсчитываемые от «строчных боковых» , кратные частоте следования кадров, то есть ± 60 Гц. В широких полосах анализа все упомянутые «боковые» второго порядка просто автоматически суммируются (по энергиям) в средстве измерения 24 24

Проведение измерений Если измерения ведутся селективным прибором с полосой пропускания, большей, чем ±(2 -4) Fбок, то проводить измерения в этом режиме, отслеживая сторонние помехи, характерные для достаточно широкой полосы пропускания. Если измерения ведутся в автоматическом режиме с полосой пропускания, меньшей, чем ± ½ Fбок, то обращать внимание на измерение всех существенных «боковых» и включение их в расчёт. 25 25

Проведение измерений Максимумы спектральной плотности, они же частотные составляющие не могут нести информации о длительности импульса. Длительность импульса определяет ширину полосы частот всего спектра и ничего более. Информацию о тактовой частоте несут не сами гармонические составляющие, а расстояние по частоте между ними. Нас с интересует только ЭНЕРГИЯ однократного импульса, только то, что, будучи принятое ШИРОКОПОЛОСНЫМ приёмником, поможет решить «бинарную» задачу потенциальному противнику (было/не было). 26 26

Проведение измерений Энергия конкретной составляющей спектра ТЕСТСИГНАЛА будет входить некой составляющей в гипотетическую энергию ОДНОКРАТНОГО сигнала и в силу этого, нужно или не нужно её учитывать. Для одного пикселя понятия «строка» , «кадр» и т. д. можно применять только в контексте привязки его во времени, и не более. Энергия ПЭМИН «пиксельного» импульса, не имеет никакого отношения к частотам строк и/или кадров (не учитывая повторяемость информации). Поскольку противник перехватывает именно широкополосным приёмником, то ВСЕ составляющие спектра сигнала будут им приняты и суммируются в приёмнике. 27 27

Проведение измерений При измерениях ПЭМИН любого сигнала оператор должен знать частоту следования импульсов (для последующего расчёта, Fтакт) в пакете, длительность импульса (– иначе не определить полосу частот суммирования частотных составляющих сигнала) длительность (период следования) пакетов (понимать, где искать боковые частоты, правильно выбрать полосу и алгоритм измерения). 28 28

Проведение измерений Для визуального опознавания удобно, чтобы тестовые сигналы выделялись на уровне остальных. При этом вид огибающей сигнала (продетектированный сигнал ПЭМИН на экране анализатора в режиме приёмника, а не спектроанализатора, Span=ZERO) имеет вид чередующихся импульсов разной длительности, очень удобных для опознавания 29 29

Проведение измерений 30 30

Проведение измерений 31 31

Проведение измерений При ИЗМЕРЕНИИ сигнала никаких полос быть не должно. Весь экран заполняется полосами «пиксель через пиксель» . Чередование полностью белых и полностью тёмных пикселей воспринимается как «белый» цвет с половинной яркостью (на экране будет «зебра» из горизонтальных серых и чётных полос). 32 32

Проведение измерений Противник должен не просто знать применённый видеостандарт. Он должен синхронизироваться с точностью до долей длительности одного пикселя. Иначе изображение не восстановить. Все комбинации пиксели/строки/кадры строго одинаковы во всём мире, их порядка полусотни. Соответственно и комбинации "линий" в спектре реального видеосигнала столь же индивидуальны, каждому видеостандарту - своя комбинация. ВСЕ они РАЗНЫЕ, так как разные кварцы в частотнозадающих цепях разных видеокарт. Стабильность составляет не более 10 -5. 33 33

Проведение измерений 34 34

Проведение измерений Для регулировки яркости дисплея применяют широтно-импульсную модуляцию питания лампы частотой сотен герц. ПЭМИН цепей питания лампы будет присутствовать, но он не имеет отношения к утечке информации. «Обесточенные» поляроиды любой ячейки имеют перпендикулярные направления поляризации, свет лампы подсветки через них не проходит. При использовании 24 бит на пиксель на каждый канал приходится по 8 бит, что позволяет сформировать уже 256 (28=256) уровней яркости в каждом канале, а всего такая матрица воспроизводит 16 777 216 цветовых оттенков. 35 35

Проведение измерений 36 36

Проведение измерений Видеопроцессор (хост) формирует в буферном ОЗУ видеоконтроллера образ изображения. Каждому пикселу изображения, состоящему из трех цветных пикселов, соответствует от 6 до 8 разрядов в памяти видеобуфера, что для каждого цвета составляет 18 бит на пиксел и 24 бита на пиксел соответственно. Формирование изображения на экране цветных TFT ЖКдисплеев производится столбцовыми и строчными драйверами. Под этим термином подразумеваются и логические и физические устройства (микросхемы), обычно размещающиеся на плоских кабелях, соединяющих плату контроллера монитора с собственно матрицей. 37 37

Проведение измерений 38 38

Проведение измерений Строчные драйверы обеспечивают управление выборкой по строкам, а столбцовые производят доставку данных в адресуемые пикселы ЖКЭ. Использование скоростных интерфейсов с большими уровнями сигналов и острыми фронтами привело к высокому уровню электромагнитных помех 39 39

Проведение измерений Цифровые дисплейные интерфейсы в зависимости от функционального назначения можно разделить на четыре группы: интерфейс между видеоконтроллером и модулем ЖКЭ в ноутбуках (длина соединения 30… 50 см); интерфейс между платой видеоконтроллера компьютера и внешним ЖК-монитором (длина соединения 120… 150 см); внутренний дисплейный интерфейс между дисплейным контроллером и микросхемами драйверов столбцов (длина соединения 20… 30 см); интерфейс между видеоконтроллером и удаленным ЖК-монитором (длина соединений от нескольких метров до нескольких сотен 40 метров). 40

Проведение измерений 41 41

ВОПРОСЫ ? Модестов Алексей Альбертович НИЯУ МИФИ Тел. (495) 788 -56 -99 доб. 95 -93 Моб. +7 -916 -039 -07 -03