УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ КОМПЬЮТЕРОВ И ИХ КОМПОНЕНТОВ ОТ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
APPARATUS FOR PROTECTING COMPUTERS AND COMPONENTS THEREOF FROM UNAUTHORISED ACTIVITY

Изобретение относится к области радиотехники и электроники и может быть использовано для защиты компьютеров и их компонентов от несанкционированной деятельности и предотвращения утечки информации в результате побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН).
Эффективным способом предотвращения утечки информации из компьютеров и их компонентов от несанкционированной деятельности является активная радиотехническая маскировка побочных электромагнитных излучений с помощью устройств защиты компьютеров (УЗК) с генераторами шумовых сигналов.
Важнейшими требованиями, предъявляемыми к устройствам защиты компьютеров с генераторами шумовых сигналов, являются:
широкополосность спектра выходного сигнала, диктуемая широкополосностью побочных электромагнитных излучений;
равномерность спектральной плотности мощности шумового сигнала;
устойчивость режима генерации шума;
наличие контроля работоспособности;
высокий КПД;
малые габариты и масса;
удобство в эксплуатации.
Из существующего уровня техники известно устройство на основе генератора шумовых сигналов, содержащее установленные в корпусе-экране первый и второй взаимосвязанные автогенераторы с первой, второй и третьей несимметричными полосковыми линиями. Каждый из автогенераторов выполнен на двух транзисторах по двухтактной схеме с общим эмиттером, первая, вторая и третья несимметричные полосковые линии выполнены в виде трехзаходной спирали Архимеда, базы первых транзисторов первого и второго автогенераторов и базы вторых транзисторов первого и второго автогенераторов соединены попарно и подключены к начальному участку первой несимметричной полосковой линии, соединенному с первым выходом первого резистора, второй вывод которого соединен с корпусом. Коллекторы транзисторов первого и второго автогенераторов подключены к начальным участкам соответственно второй и третьей несимметричных полосковых линий, концы второй и третьей несимметричных полосковых линий соединены и через второй резистор подключены к положительному вводу источника питания, соединенному через третий резистор с концом первой несимметричной полосковой линии, первый конденсатор включен между второй и третьей несимметричными полосковыми линиями, второй и третий конденсаторы включены между первой и третьей несимметричными полосковыми линиями, а выходом генератора может служить любая точка второй и третьей несимметричных полосковых линий (патент RU 2097906, H03B 29/00, опубликовано: 27.11.97, Бюл. №33).
Недостатками данного технического решения являются сравнительно узкий спектр выходного сигнала, ограниченный как с низкочастотной, так и с высокочастотной области спектра, относительно невысокая равномерность спектральной плотности мощности шумового сигнала.
Из существующего уровня техники известно устройство радиомаскировки, содержащее генератор шума и активный антенный контур, в котором генератор шума выполнен в виде системы двух генераторов, связанных между собой элементом связи, причем первый генератор содержит нелинейный усилитель с инерционным автосмещением, линию задержки, выход и вход нелинейного усилителя соединены между собой линией задержки, второй генератор содержит нелинейный усилитель, регулируемую линию задержки, вход и выход нелинейного усилителя соединены между собой регулируемой линией задержки, выход первого генератора соединен со входом второго генератора с помощью емкостного элемента связи, а активный антенный контур выполнен в виде излучающей антенны типа магнитный диполь, один конец которого соединен с выходом второго генератора, а другой - с общей шиной. Устройство радиомаскировки имеет источник низкочастотного шума, выход которого соединен со входом первого генератора (патент RU 2170493, H04K 3/00, опубликовано: 10.07.2001 г.).
Недостатками данного технического решения являются сравнительно узкий спектр выходного шумового сигнала, ограниченный как с низкочастотной, так и с высокочастотной области спектра, относительно невысокая равномерность спектральной плотности мощности шумового сигнала.
В качестве прототипа выбрано устройство защиты информации, содержащее генератор шумового сигнала (ГШС), преобразователь частот сигналов, к первому и второму входам которого подсоединены выходы ГШС и формирователя дополнительного сигнала, в качестве формирователя дополнительного сигнала применен блок тактовой частоты системы обработки информации (СОИ), а также усилитель, вход которого соединен с выходом преобразователя частот сигналов, и через разделительный конденсатор и переменный резистор на выходную клемму (патент RU 2421917, H04K 1/04, H03B 29/00, опубликовано: 20.06.2011, Бюл. №17).
Недостатками известного устройства защиты информации являются сравнительно узкий спектр частот, неравномерность частотной характеристики и высокая спектральная мощность пиковых значений выходного шумового сигнала, что снижает надежность защиты информации технических средств с низкой скоростью обмена информацией, имеющих низкочастотные побочные электромагнитные излучения, таких как клавиатура, принтер, сканер и другие средства.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение спектра выходного шумового сигнала как в низкочастотную, так и в высокочастотную область спектра, выравнивание спектральной плотности мощности шумового сигнала, возможность регулировки по уровню шумового сигнала в четырех полосах частот, регулировки спектральной плотности мощности шумового сигнала и излучения шумового сигнала, что в совокупности повышает надежность защиты информации по побочным электромагнитным излучениям и наводкам всех технических средств, участвующих в обработке информации, включая устройства с низкой скоростью обработки информации.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном устройстве защиты информации, содержащем печатную плату с элементами схемы, генератор шумовых сигналов, контакты для подключения источника питания, разделительные конденсаторы, широкополосный усилитель, переменные резисторы, наличие конструктивных элементов и связи между элементами позволило получить широкополосный шумовой сигнал в диапазоне частот 10 кГц - 2 ГГц с уровнем мощности 10 дБм±2. Отличительные признаки предлагаемого технического решения: наличие конструктивных элементов, в частности генератора шумовых сигналов с двумя выходными сигналами, усилитель низких частот, усилитель средних частот, усилитель высоких частот, при этом выходы усилителей низких, средних и высоких частот присоединены через регулируемые переменные резисторы к элементам излучающих антенн УЗК, фильтр верхних частот (ФВЧ), амплитудный детектор, устройство звуковой сигнализации, контакты устанавливаемых перемычек П1, П2, П3, наличие связи между указанными элементами позволило выполнить поставленную задачу.
Кроме того, предложенное устройство защиты компьютеров отличается наличием резистора и светодиода, образуя систему визуальной индикации и контроля напряжения питания устройства.
Технический результат достигается за счет того, что в разработке конструкции и необходимых соединений элементов устройства защиты компьютеров используется ГШС с двумя выходными сигналами, усилители низких, средних и высоких частот в совокупности с устанавливаемыми перемычками, переменными резисторами и элементами излучающих антенн позволили получить технический результат, заключающийся в: расширении спектра выходного шумового сигнала в область низких и высоких частот от 0,2 кГц до 2800 МГц, повышении равномерности спектральной плотности мощности шумового сигнала, пространственном излучении шумовых сигналов в широком диапазоне частот от 0,2 кГц до 2800 МГц, повышении надежности защищаемой информации, возможности регулировки уровней шумовых сигналов в четырех полосах частот, возможности регулировки спектральной плотности мощности шумового сигнала от 10 до 78 дБ, наличии звукового оповещения о неисправности устройства, наличии визуальной индикации и контроля напряжения питания устройства защиты компьютеров.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного технического решения, состоит в разработке конструкции и необходимых соединений элементов устройства защиты компьютеров (УЗК). УЗК содержит: печатную плату 14 с элементами схемы, контакты электропитания УЗК 1 и 2, контакты электропитания ГШС 3 и 4, контакт выхода 1 ГШС 5, контакт выхода 2 ГШС 6, ГШС 7, усилитель низких частот 8, усилитель средних частот 9, усилитель высоких частот 10, при этом выходы усилителей низких, средних и высоких частот присоединены через регулируемые переменные резисторы к элементам излучающих антенн УЗК, фильтр верхних частот (ФВЧ) 11, амплитудный детектор 12, устройство звуковой сигнализации 13, индикаторный светодиод VD1, постоянный резистор R1, переменные резисторы R2, R3, R4, R5, разделительные конденсаторы C1, С2, С3, контакты устанавливаемых перемычек П1, П2, П3, выход 1 ГШС через разделительный конденсатор С1 присоединен к входу усилителя низких частот 8 и переменному резистору R3, средний вывод которого присоединен к элементу Э2 излучающей антенны УЗК, выход усилителя низких частот через переменный резистор R2 соединен с элементом Э1 излучающей антенны УЗК, выход 2 ГШС присоединен к входу фильтра верхних частот 11, к разделительному конденсатору С3 и через разделительный конденсатор С2 к входу усилителя средних частот 9, выход усилителя средних частот 9 через переменный резистор R4 соединен с элементом Э3 излучающей антенны УЗК, выход фильтра верхних частот 11 присоединен к входу усилителя высоких частот 10, выход которого через переменный резистор R5 соединен с элементом Э4 излучающей антенны УЗК, амплитудный детектор 12 через разделительный конденсатор С3 соединен с выходом 2 ГШС, выход детектора соединен с устройством звуковой сигнализации 13.
Устройство защиты компьютеров может содержать резистор и светодиод, образуя систему визуальной индикации и контроля напряжения питания устройства.
Устройство защиты компьютеров отличается тем, что может быть выполнено в двух конструктивных вариантах исполнения, для установки в свободный слот шины PCI и устанавливаемым на кабель DVI.
Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в таблице 1.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение спектра выходного шумового сигнала в область низких и высоких частот от 0,2 кГц до 2800 МГц, повышение равномерности спектральной плотности мощности шумового сигнала, пространственное излучение шумовых сигналов в широком диапазоне частот от 0,2 кГц до 2800 МГц, повышение надежности защищаемой информации, возможность регулировки уровней шумовых сигналов в четырех полосах частот, возможность регулировки спектральной плотности мощности шумового сигнала от 10 до 78 дБ, наличие звукового оповещения о неисправности устройства, наличие визуальной индикации и контроля напряжения питания устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - схема соединений устройства защиты компьютеров;
на фиг.2 - спектрограммы информативных ПЭМИ и их зашумление шумовым сигналом.
Устройство защиты компьютеров содержит в своем составе: печатную плату 14 с элементами схемы, контакты электропитания устройства защиты компьютеров 1 и 2, контакты электропитания ГШС 3 и 4, контакт выхода 1 ГШС 5, контакт выхода 2 ГШС 6, ГШС 7, усилитель низких частот 8, усилитель средних частот 9, усилитель высоких частот 10, при этом выходы усилителей низких, средних и высоких частот присоединены через регулируемые переменные резисторы к элементам излучающих антенн УЗК, фильтр верхних частот (ФВЧ) 11, амплитудный детектор 12, устройство звуковой сигнализации 13, электродинамический излучатель звуковых сигналов 15, переменные резисторы R2, R3, R4, R5, разделительные конденсаторы C1, С2, С3, контакты устанавливаемых перемычек П1, П2, П3.
Выход 1 ГШС через разделительный конденсатор С1 присоединен к входу усилителя низких частот 8 и переменному резистору R3, средний вывод которого присоединен к элементу Э2 излучающей антенны УЗК. Выход усилителя низких частот через переменный резистор R2 соединен с элементом Э1 излучающей антенны УЗК. Выход 2 ГШС присоединен к входу фильтра верхних частот 11, к разделительному конденсатору С3 и через разделительный конденсатор С2 к входу усилителя средних частот 9. Выход усилителя средних частот 9 через переменный резистор R4 соединен с элементом Э3 излучающей антенны УЗК. Выход фильтра верхних частот 11 присоединен к входу усилителя высоких частот 10, выход которого через переменный резистор R5 соединен с элементом Э4 излучающей антенны УЗК. Амплитудный детектор 12 через разделительный конденсатор С3 соединен с выходом 2 ГШС, выход детектора соединен с устройством звуковой сигнализации 13, которое присоединено к звуковому электродинамическому излучателю 15. Электропитание усилителей 8, 9, 10 осуществляется через устанавливаемые перемычки П1, П2, П3, при необходимости их можно устанавливать или снимать при выборе необходимой спектральной плотности шумового сигнала. Уровни выходных шумовых сигналов в четырех полосах частот можно изменять плавно при помощи переменных резисторов.
В качестве наглядного примера на фиг.2 представлены спектрограммы информативных побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) и их зашумление шумовым сигналом. Инструментальные измерения проведены анализатором спектра серии PSA Е 4440А (от 3 Гц до 26,5 ГГц) компании Agilent Technologies с использованием измерительной антенны АИ5-0.
Указанные технические решения позволили расширить спектр шумового сигнала в область низких и высоких частот, повысить надежность защищаемой информации, обеспечить защиту информации технических средств, имеющих низкочастотные побочные электромагнитные излучения, к которым относятся клавиатура, принтер, сканер и другие средства, шумовым сигналом. В качестве излучающих устройств широкополосного шумового сигнала используют четыре элемента излучающих антенн, что позволяет выровнять равномерно спектральную плотность мощности шумового сигнала.
Усилители 8, 9, 10 выполнены на интегральных микросхемах, которые позволяют усиливать сигналы от 0 до 3000 МГц на согласованную нагрузку 50 Ом. Фильтр верхних частот выполнен по известной схеме на LC элементах. Амплитудный детектор выполнен на полупроводниковых диодах. В схеме устройства звуковой сигнализации предусмотрена защита электродинамического излучателя звука для предотвращения утечки информации в результате электроакустических преобразований известным способом, описанным в сборнике рекомендаций «Z-9» (Блокировка акустоэлектрических преобразователей в электронных технических средствах и системах общего применения. В.П. Аминов, И.В. Коровин, В.И. Рыбальченко. Москва.: «Гелиос АРВ», 2010).
Таким образом, используя устройство защиты компьютеров и их компонентов от несанкционированной деятельности и утечки информации, в результате электромагнитных излучений и наводок побочные электромагнитные излучения и наводки всей системы будут зашумлены.
Опытные образцы устройств защиты компьютеров были выполнены в двух конструктивных вариантах: для установки в свободный слот шины PCI и устанавливаемый на кабель DVI.
Оба варианта исполнения дали положительный результат - при проведении измерений информативный сигнал на расстоянии от 0,2 до 1 м от системного блока компьютера обнаружить не удалось.
Опытные образцы были исполнены на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм с использованием SMD элементов. Печатная плата размещена в цилиндрическом пластмассовом корпусе диаметром 32 мм и длиной 70 мм. Печатная плата второго варианта выполнена для установки в свободный слот PCI шины системного блока компьютера.
Испытания опытных образцов устройств защиты компьютеров подтверждают, что предлагаемое устройство обеспечивает перекрытие по диапазону частот от 0,2 кГц до 2800 МГц с регулируемым уровнем шумового сигнала от 10 до 78 дБ. Таким образом, поставленный технический результат достигается.
Промышленная осуществимость изобретений вытекает из описания устройства защиты компьютеров в статике и динамике и подтверждается фактом изготовления и успешного испытания опытных образцов с достижением указанного технического результата.