Электромагнитная безопасность критически важных объектов

По мере развития микроэлектроники электронные устройства стали выполнять все более сложные функции при одновременном увеличении скорости обработки информации. Электронные системы, построенные на их основе, находят применение во всех сферах деятельности человека, играя жизненно важные роли в медицине, финансах, производстве и национальной безопасности. К сожалению, та же технология, которая обеспечивает высокие скорости обработки информации, обладает повышенной чувствительностью к наведенным напряжениям и токам, вызванных электромагнитными полями от различных источников: молний, переключающих устройств и др. процессов. Следовательно, есть много ситуаций, в которых электронное оборудование должно быть изолировано (в части электромагнитного воздействия) от среды, в которой оно находится.

Претерпевают изменения и информационные технологии. В последние десятилетия происходит непрерывная конвергенция компонентов телекоммуникационной инфраструктуры: информационный терминал абонента, сеть доступа и транспортная сеть связи, и превращение их в единую инфокоммуникационную технологию. Под влиянием развития базовых технологий развиваются внутренние телекоммуникационные процессы и системы, в сторону увеличения быстродействия. Это накладывает отпечаток на оборудование критически важных объектов информатизации, информационную инфраструктуру которых следует рассматривать как единое целое.

Повышение быстродействия телекоммуникационных систем (ТС) выражается в динамике развития элементной базы с временами переключения единицы и доли наносекунд, повышении тактовых частот и в целом определяется увеличением объема информации, обрабатываемой в единицу времени. Особенно высокие требования по быстродействию предъявляются к системам, работающим в реальном масштабе времени, при оценке степени совершенства систем отношением стоимость/быстродействие с повышением быстродействия при неизменной стоимости значение оценки снижается, что характеризует более совершенную систему.

Одновременно с увеличением быстродействия возрастает интенсивность электродинамических процессов, происходящих в ТС. Системы становятся более чувствительными к помехам, которые генерируются в самой системе или привносятся извне. Кроме этого, повышенное быстродействие расширяет спектр излучаемых аппаратурой и кабельными соединениями сигналов, что способствует утечки информации за счет побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН). Если рассматривать технические аспекты обеспечения информационной безопасности, базирующиеся на электродинамических подходах, то практически все характеристики электромагнитной совместимости технических средств определяют уязвимость системы.

В связи с этим особое значение необходимо уделять обеспечению информационной безопасности. Сведения об обороноспособности страны, ее государственной безопасности и дипломатическая информация имеют высокую классификацию секретности и должны быть защищены от несанкционированного перехвата или преднамеренных деструктивных электромагнитных воздействий. Связь и центры обработки секретных данных, должны отвечать требованиям соответствующих стандартов в области информационной безопасности. В США таким документом является TEMPEST. Основными элементами защиты оборудования в этом случае являются зонирование и экранирование, которое выполняется на уровне объектов информатизации и выделенных помещений.

Принципы создания электромагнитных экранов применительно к зданиям и помещениям известны уже более 50 лет. Модульные помещения, основанные на этих принципах, были коммерчески доступны в течение 40 лет. Однако за последние 20 лет возникли многочисленные приложения, где традиционные решения в виде прямоугольного объема с двойными стенками не обеспечивают необходимую безопасность. Это обусловлено новейшими достижениями в области генерации и изучения сверх мощных широкополосных электромагнитных полей, появлением угроз электромагнитного терроризма, повышением требований к защищенности ответственной информации, снижением чувствительности быстродействующих систем, наличием значительных по протяженности распределенных локальных сетей.

Преднамеренные электромагнитные воздействия стали новым фактором криминальных и террористических угроз безопасности критически важных объектов. Результаты исследований в ведущих странах мира показывают, что эту угрозу следует оценивать как долговременную, требующую принятия адекватных защитных мер.

До недавнего времени обеспечение электромагнитной совместимости рассматривалось только в отношении радиоэлектронных средств, в силу явно выраженного в процессе работы излучения электромагнитного поля. Это определяет и сегодня необходимость процедуры согласования их совместного использования. Однако в современном мире наблюдается бурное развитие микроэлектроники и широкое внедрение ее изделий в состав практически всех технических средств, в том числе и обрабатывающих защищаемую информацию. Наличие в составе таких средств элементов микроэлектроники, как правило, выполняющих управляющие функции, либо хранящие информацию непосредственно, существенно повышает их восприимчивость к воздействию электромагнитных помех или преднамеренных электромагнитных воздействий. Понятие «восприимчивость к помехам» определяет способность технического средства, обрабатывающего информацию, при воздействии электромагнитных помех искажать содержание или безвозвратно утрачивать информацию, останавливать или нарушать процесс управления ее обработкой, изменять состав и последовательность функций средства и т.п., а также физического разрушения микроэлементов.

Среди путей решения проблемы «электромагнитной безопасности» техническими мерами принято выделять: экранирование, фильтрация и заземление.

Экранирование в задачах электромагнитной совместимости и защиты информации предполагает, главным образом, защиту информационных линий и технических средств от электромагнитных воздействий (в т.ч. от наводок, вызванных внешними случайными по времени электрическими и магнитными полями). Экранирование практически не выполняется без обеспечения фильтрации входящих (выходящих) проводников. Задачи обеспечения достаточной фильтрации в технических средствах могут реализовываться и отдельно от экранов. Они достаточно сложны в расчетах и технологии исполнения и, как правило, в процессе применения технических средств не решаются. Фильтрацию в техническом средстве осуществляют для исключения воздействия внешних электромагнитных помех на рецептор по всем соединениям и входам, а также для защиты кабельных линий от помех, создаваемых самим средством. Кроме этого фильтры предусматриваются для исключения помех по цепям электропитания, управления, контроля и коммутации. Обычно при организации заземления применяют гибридные схемы: на низких частотах отдают предпочтение одноточечной, а на более высоких частотах – многоточечной схеме.

При этом все эти мероприятия носят локальный характер и проводятся без учета конструктивных особенностей зданий и т.п., что требует разработку новой идеологии проектирования информационной инфраструктуры критически важных объектов с учетом требований по обеспечению информационной безопасности с учетом нового вида угроз безопасности критически важных объектов - внешним преднамеренным электромагнитным воздействиям.

Разработка методов обеспечения информационной безопасности критически важных объектов, устойчивых по отношению к внутрисистемным помехам и внешним преднамеренным электромагнитным воздействиям, становится крайне необходимой. В мировой практике такие методы пока не получили широкого распространения, что объясняется новейшими достижениями в области генерации и изучения сверхмощных широкополосных электромагнитных полей, сравнительно недавним появлением угроз электромагнитного терроризма, снижением чувствительности быстродействующих систем, наличием значительных по протяженности распределенных локальных сетей.