Информационная безопасность специальных технических зданий при электромагнитных воздействиях

· потери в кабеле компенсируются изменением поперечных размеров датчика.

Экранированная камера предназначена для размещения средств регистрации СШП ЭМИ (стробоскопического осциллографа). Поэтому главной целью камеры является защита электронных средств, размещённых внутри, от воздействия СШП ЭМИ. В ходе работы определялось расчётным и экспериментальным путём эффективность этой защиты. Расчет эффективности экранированной камеры с учетом апертур по предложенной методика дал значение 36,7 дБ.

Для устранения помех по цепи питания были установлены и исследований помехоподавляющие фильтры. Коэффициент ослабления фильтром СШП ЭМИ длительностью импульса порядка 0,19 нс составляет 33,2 дБ.

Проводились экспериментальные исследования воздействия СШП ЭМИ на системы контроля доступа (СКД) (рис. 10) и системы видеонаблюдения (рис.11).

Рис. 10. Схема проведения эксперимента по исследованию воздействия СШП ЭМИ на СКД

Был установлен факт сбоев систем при различных интенсивностях воздействия. В диссертации приведены сводные данные по результатам экспериментов.

Рис. 11. Исследование СВ

Были проведены исследования распространения ЭМИ в помещениях. Результаты исследований показали, что при распространении СШП ЭМИ на большие расстояния по неоднородной трассе (распространение через несколько помещений с расположенными в них металлическими конструкциями и оборудованием) в структуре принимаемого сверхкороткого сигнала происходит неконтролируемое изменение поляризации и амплитуды переотраженных импульсных сигналов. При этом из-за случайного наложения их друг на друга возможна ситуация, при которой амплитуда отдельного суммарного принимаемого импульса превосходит по амплитуде прямой сигнал. Длительность суммарного сигнала возрастает до 160180 нс. При этом должно возрасти и число отдельных импульсных воздействий на облучаемую аппаратуру, а также и энергия этого воздействующего сложного суммарного сигнала. Зафиксированное явление концентрации излученного электромагнитного поля СШП ЭМИ при их распространении в объеме рабочего помещения объясняет увеличение восприимчивости ТС к воздействию СШП ЭМИ при размещении их в помещении.

По главе сделаны выводы.

В шестой главе обобщаются базовые подходы по обеспечению информационной безопасности как комплексной задачи для СТЗ. Рассматриваются технология проектирования платформ безопасности, фреймовая модель технологии и математическая модель построения политики безопасности.

Итоговым результатом стал документ «электронный паспорт объекта» (приоритет защищен патентом), который позволяет учесть все требования к СТЗ на этапах проектирования, строительства, эксплуатации и модернизации. Электронный паспорт объекта -- это электронная информационная система, выполняющая следующие задачи:

· ввод, хранение, модификацию и представление в едином электронном формате полного комплекта проектной и исполнительной документации на объект, выпущенной в процессе проектных и строительных работ, с учетом изменений, внесенных в ходе эксплуатации объекта;

· создание электронной трехмерной модели объекта;

· обеспечение программными средствами постоянной логической взаимосвязи между элементами электронной трехмерной модели и ИРД, ПСД, исполнительной документацией.

· мониторинг состояния объекта в процессе эксплуатации;

· анализ вероятных угроз (моделей угроз) и обработка событийных сценариев в критических и чрезвычайных ситуациях.

Подобный электронный паспорт (ЭПО) объекта разработан автором и внедряется в ФГУП «Проектный институт» ФСБ России (евразийский патент № 009827).

Структура ЭПО приведена на рис. 12, и он характеризуется следующим:

· вся информация об объекте представлена в электронном виде;

· ЭПО разрабатывается только на основе стандартов (международных, государственных, отраслевых, информационных);

· ЭПО разворачивается на программно-аппаратных средствах участников.

При автоматизации отдельных процессов используются существующие прикладные программные средства, однако к ним предъявляется требование - наличие стандартного интерфейса к предоставленным данным.

По главе сделаны выводы.

Характеризуя работу и полученные результаты следует заключить, что на основе созданных моделей, методов, программных средств и методик разработана методология предупреждения угроз информационной безопасности техническими средствами в структуре СТЗ, составляющих научную основу защиты перспективных объектов информатизации.

В Заключении обобщены основные результаты работы.

Диссертация подготовлена на основании работ, выполненных автором с 2003 г. по настоящее время, и завершена при обучении в докторантуре на кафедре «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» Московского государственного института электроники и математики.

Рис. 12. Структура электронного паспорта объекта

электромагнитный поле недвижимость

Основные результаты работы

Научная и практическая значимость выполненных в работе исследований

Основным результатом, определяющим научную и практическую значимость, выполненных в работе исследований, является решение проблемы формирование комплекса средств противодействия нарушениям информационной безопасности в структуре СТЗ в условиях воздействия преднамеренных мощных ЭМИ, позволяющих повысить обоснованность и эффективность процессов выработки целей и генерации рациональных проектных решений, а также сократить сроки проектирования и снизить затраты на создание СТЗ, отвечающих требованиям информационной безопасности. Результаты включают в себя:

· обоснование требований к системам СТЗ, как составной части иерархической структуры электромагнитной защиты объектов информатизации;

· разработку математических моделей расчета взаимодействия мощных импульсных электромагнитных полей с экранами и системой проводников;

· проведение комплекса экспериментальных исследований воздействия мощных электромагнитных полей на телекоммуникационные и охранные системы СТЗ;

· разработку рекомендаций и предложений по развитию нормативной базы по обеспечению информационной безопасности в инфраструктуре СТЗ при воздействии преднамеренных мощных импульсных электромагнитных полей;

· создание электронного паспорта СТЗ, отвечающего требованиям информационной безопасности;

· разработку методологии предупреждения угроз информационной безопасности в структуре СТЗ при электромагнитных воздействиях.

Наиболее важные конкретные научные результаты, полученные в ходе исследований, состоят в следующем:

1. Потребность в защите электронного оборудования от внешних электромагнитных воздействий с одной стороны и обеспечение скрытости обработки информации электронными средствами с другой стороны непрерывно возрастает, охватывая все новые приложения от объектов государственного и военного подчинения до госпиталей и коммерческих банков. Появление новых угроз в виде электромагнитного терроризма и электромагнитного оружия увеличивает риски нарушения информационной безопасности.

2. Сформировано новое научно-технические направление архитектурное экранирование, базирующееся на фундаментальных основах теории электромагнитного экранирования электронных средств, но отличающееся применяемыми материалами, техническими решениями, особенностями экранирующих объектов.

3. Развита теория экранирования в части построения иерархических экранирующих структур с целью снижения затрат на строительство при выполнении заданных технических требований по эффективности экранирования. Для этих целей предложено использовать топологические подходы описания многорубежной системы экранирования СТЗ, что позволяет дать интегрированную информацию о зонах экранирования, наличии апертур и точек проникновения коммуникаций в защищаемые пространства.

4. Разработан метод учета неоднородностей экрана, которые в экранировании зданий и помещений играют решающую роль. Метод расчета основан на коэффициентом учете влияния типовых апертур и интегральном учете всех зон неоднородного экрана. Показана возможность применения численных методов и программных средств на их основе для анализа эффективности экранирования строительных конструкций. По разработанной методике проведён анализ эффективности экранирования камеры для испытаний СШП ЭМИ: стенок камеры, сетки для наблюдения, рукава из проводящей ткани. Общая эффективность защиты размещаемой в экранированной камере аппаратуры от СШП ЭМИ составляет 33, 2 дБ, что хорошо совпадает с экспериментальными данными.

5. Проведена оценка эффективности поражающего действия ЭМИ различных источников. Анализ приведенных данных показывает, что СШП импульсы обладают высокой эффективностью воздействия на линии длиной до нескольких метров. При L<1 м они могут оказать большее влияние на технические средства, чем другие типы импульсов, даже, несмотря на их сравнительно малую энергетику. Эти обстоятельства имеют принципиальное значение при оценке наведенных токов и напряжений в элементах телекоммуникационных и охранных систем СТЗ, так как приводят к необходимости уточнения расчетных моделей и требований к средствам защиты.

6. На основе интегрального уравнения электрического поля и метода моментов разработана математическая модель проволочного объекта и программа для расчета токов и напряжений, наводимых в проводниках при воздействии импульсного электромагнитного поля. Правильность расчетных соотношений и программы проверялась путем сравнения результатов тестовых расчетов с данными из других источников. С использованием программы решена модельная задача о наводке на прямой провод, приведены результаты расчетов и оценок максимальных значений наводимых токов. Максимальная амплитуда тока для проводников длиной до 20 м при амплитуде воздействующего импульса 1 В/м составила 5,5 мА. Соответствующее этому току напряжение на нагрузке 50 Ом (при условии, что сопротивление нагрузки расположено в точке, где достигается максимальная амплитуда тока) составит около 0,25 В. Разработанные и усовершенствованные математические модели применительно к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов реализованы на современных ПЭВМ и позволяют оперативно рассчитать амплитудно-временные параметры токов и напряжений, наводимых во внешних кабельных линиях систем контроля доступа.

7. Обоснованы требования к экспериментальной базе для проведения исследований. Проведен анализ параметров существующих генераторов СШП ЭМИ и перспективных разработок. Анализ характеристик излучателей показывает, что методы оценки устойчивости СКД и требования к средствам защиты их от СШП ЭМИ должны разрабатываться, исходя из следующих параметров ЭМП:

- напряженность электрического поля в диапазоне от 1 до 200 кВ/м;

- длительность фронта импульса - от 100 до 500 пс;

- длительность импульса - от сотен пикосекунд до единиц наносекунд;

- частота повторения импульсов - от 1 до 1000 Гц.

8. Рассмотрены особенности построения элементов систем охраны и обеспечения информационной безопасности (СКД и видеонаблюдения) СТЗ с точки зрения поражающего действия СШП ЭМИ различных видов. Анализ устойчивости элементов показал, что для обеспечения надежного функционирования этих систем в условиях воздействия СШП ЭМИ необходимо проведение комплекса исследований по оценке этого воздействия и разработке методов и средств их защиты.

9. Проведен анализ механизмов воздействия СШП ЭМИ на технические средства СТЗ. Установлено, что оценку влияния СШП ЭМИ на СКД необходимо осуществлять комплексным методом, включая такие направления, как проникновение ЭМИ через антенны, воздействие на кабельные соединения, проникновение ЭМИ в экраны, воздействие наведенных в соединительных линиях перенапряжений на входы-выходы аппаратуры.

10. Разработана система тестирования завершенных объектов занимает значительную долю времени в общем цикле его создания. При проведении тестов в реальной обстановке требуется значительно больше времени, чем при тестировании модульных помещений в лабораторных условиях. Это следует учитывать при определении сроков строительства. Показания тестов на объекте имеют большую погрешность из-за влияния реальной электромагнитной обстановки.

11. Разработан математический аппарат формирования структурно-функциональной целостности объектов защиты информации и определены конструктивные (аналитические) объекты проектирования, реализующие функцию «носителей» свойства структурно-функциональной целостности на всех этапах синтеза технических средств СТЗ. Для формализации разносторонних требований к СТЗ и экранированным помещениям для различных приложений предложены развернутые спецификации (паспорта) объектов, в которых отражаются не только требования к строительным конструкциям и инженерным сооружениям, но и к его экранирующим свойствам.

12. Проведен анализ состояния работ по разработке национальных и международных стандартов в части задания требований к техническим средствам по параметрам мощных импульсных электромагнитных полей, методам и средствам испытаний. Даны предложения по развития нормативной базы и разработки новых стандартов. Реализация проектов СТЗ требует совместных усилий специалистов различных отраслевых направлений строителей и специалистов в области ЭМС. Это определяет необходимость создания междисциплинарных курсов повышения квалификации, разработку рекомендаций по строительству и монтажу экранирующих помещений.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

1. Акбашев Б.Б., Алешко А.И., Михеев О.В.,Сахаров К.Ю.,Семин В.В.,Соколов А.А., Туркин В.А. Экспериментальные исследования воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов на систему контроля доступа в помещения. // Технологии ЭМС. 2006. № 1(16). С. 37.

2. Сахаров К.Ю., Михеев О.В., Туркин В.А., Корев А.Н.,Долбня С.Н., Певнев А. В., Акбашев Б.Б. Исследование функционирования персональных компьютеров в условиях воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов. // Технологии ЭМС. 2006. № 2(17). С. 4450.

3. Акбашев Б.Б., Кечиев Л.Н., Соколов А.Б. Эффективность экранирования перфорированных экранов. // Технологии ЭМС. 2008. № 2(25). С. 1926.

4. Акбашев Б.Б., Алешко А.И., Галич Ю.В., Здоренко О.В.,Михеев О.В., Ольшевский А. Н.,Сахаров К.Ю., Семин В.В., Туркин В.А. Результаты экспериментальных исследований систем видеонаблюдения в условиях мощных электромагнитных полей. // Технологии ЭМС. 2008. № 1(24). С. 2227.

5. Акбашев Б.Б., Кечиев Л.Н., Соколов А.Б. Топологический подход к экранированию.электронных средств летательных аппаратов. // Технологии ЭМС. 2008. № 2(25) С. 1619.

6. Акбашев Б.Б., Соколов А.Б. Композиционные материалы для электромагнитного экранирования. //Технологии ЭМС. 2008. № 3(26). С. 4253.

7. Акбашев Б.Б., Соколов А.Б. Электропроводящие покрытия для повышения эффективности экранирования. //Технологии ЭМС. 2008. № 3(26). С. 5461.

8. Акбашев Б.Б. Архитектурное экранирование: состояние проблемы и перспективы. //Технологии ЭМС. 2009. № 1(28). С. 38.

9. Акбашев Б.Б., Мартынюк Д.В. Электронный паспорт объекта. //Технологии ЭМС. 2009. № 1(28) С. 914.

10. Акбашев Б.Б. Программно-техническая платформа создания электронного паспорта объекта. //Технологии ЭМС. 2009. № 1(28) С. 1522.

11. Акбашев Б.Б., Никифоров Н.В., Сафронов Н.Б. О специальных технических условиях обеспечения безопасности объектов градостроительной деятельности. //Технологии ЭМС. 2009. № 1(16) С. 2934.

12. Акбашев Б.Б., Жуковский М.И., Мартынюк Д.В., Сафронов Н.Б., Чванов В.П. Направление создания ведомственных норм и правил по защите от электромагнитных воздействий. //Технологии ЭМС. 2009. № 1(16). С. 3540.

13. Акбашев Б.Б., Сахаров К.Ю., Михеев О.В., Туркин В.А., Алешко Б.Г., Катков Б.Г., Бердышев А.В. Исследование распространения сверхкоротких электромагнитных импульсов в помещениях. // Технологии ЭМС. 2009. № 1(16). С. 4147.

14. Акбашев Б.Б., Куприенко В.М. Концепция проектирования защиты объектов от внешних электромагнитных воздействий. // Технологии ЭМС. 2009. № 1(28). С. 5863.

15. Акбашев Б.Б., Колбанев М.О., Ларионов С.М. Методы и средства радиочастотной идентификации на основе ПАВ-технологий. // Технологии ЭМС. 2009. № 1(28). С. 6469.

16. Акбашев Б.Б., Володин А.В. Методы пассивной защиты от электромагнитных излучений радиоэлектронных средств. // Технологии ЭМС. 2009. № 1(28). С. 7781.

17. Акбашев Б.Б. Экранирующие системы зданий и помещений // Монография. М.: Изд-во МИЭМ, 2007. 110 с.

18. Акбашев Б.Б. Степанов П.В. ЭМС и обеспечение информационной безопасности в системах телекоммуникаций. // Сборник докладов VIII НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2004. - С.-Пб, ВИТУ, 2004. - с. 382 - 386.

19. Акбашев Б.Б. Степанов П.В. Эффективность экранирования терминалов при наличии щелей в их корпусе. // Электромагнитная совместимость, проектирование и технология электронных средств. ? М.: Изд. МИЭМ, 2004. ? С. 9?12.

20. Акбашев Б.Б., Автоматизация идентификация личности на основе идентификационных документов нового поколения. // Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества. Материалы научно-практической конференции/ Под ред. В.Г. Домрачева, С.У. Увайсова. - М.: Изд-во МИЭМ, 2004. - 247 с.

21. Акбашев Б.Б. Методы и средства оценки воздействия сверхширокополосных импульсных полей на системы контроля доступа. // Электромагнитная совместимость, проектирование и технология электронных средств. ? М.: Изд-во МИЭМ, 2004. ? С. 9?12.

22. Акбашев Б.Б. Базовые требования к построению системы идентификации личности на основе интеллектуальных документов. // Электромагнитная совместимость, проектирование и технология электронных средств. ? М.: Изд-во МИЭМ, 2004. ? С. 7?8.

23. Акбашев Б.Б. Базовые принципы организации и состав автоматизированной системы идентификации личности на основе внедрения электронного удостоверения личности. // Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества: Материалы научно-практической конференции/ Под ред. В.Г. Домрачева, С.У. Увайсова. - М.: Изд-во МИЭМ, 2004. - 247 с.

24. Акбашев Б.Б., Туркин В.А., Семин В.В., Ольшевский А.Н. Экспериментальные исследования воздействия СШП ЭМИ на СКД. // Сборник научных трудов МИЭМ/ Под ред. Кечиева Л.Н. М.: Изд-во МИЭМ, 2006. С. 2122.

25. Акбашев Б.Б., Михеев О.В., Ольшевский А.Н., Степанов П.В. Основные направления исследований по проблеме ЭМС устройств телекоммуникаций. // Сборник научных трудов МИЭМ / Под ред. Кечиева Л.Н. М.: Изд-во МИЭМ, 2006. С. 1820.

26. Акбашев Б.Б., Ольшевский А.Н. СШП ЭМИ и системы контроля доступа. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н., 2006, с. 6264.

27. Акбашев Б.Б., Степанов П.В., Ольшевский А.Н. Современное состояние телекоммуникационных технологий. // Сборник научных трудов МИЭМ / Под ред. Кечиева Л.Н. М.: Изд-во МИЭМ, 2007. С. 715.

28. Акбашев Б.Б., Комягин С.И., Михайлов В.А. Определение состава и видов электромагнитных воздействий на технические средства. // Сборник научных трудов МИЭМ / Под ред. Кечиева Л.Н. М.: Изд-во МИЭМ, 2008. С. 2628.

29. Акбашев Б.Б. Состояние проблемы исследований устойчивости систем телекоммуникаций специальных технических зданий (СТЗ) при внешних электромагнитных воздействиях. // Сборник научных трудов МИЭМ / Под ред. Кечиева Л.Н. М.: Изд-во МИЭМ, 2008. С. 9799.

30. Акбашев Б.Б., Кечиев Л.Н., Соколов А.Б. Эффективность экранирования неоднородных экранов. // Сборник докладов 10 Российской НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2008. - СПб.: Изд-во ВИТУ, 2008. - С. 360363.

31. Акбашев Б.Б., Кечиев Л.Н., Соколов А.Б., Степанов П.В. Расчет многослойных магнитных экранов. // Сборник научных трудов МИЭМ / Под ред. Кечиева Л.Н. М.: Изд-во МИЭМ, 2008. С. 111115.

32. Акбашев Б.Б. Методы и средства испытаний телекоммуникаций специальных технических зданий (СТЗ). // Сборник научных трудов МИЭМ / Под ред. Кечиева Л.Н. М.: Изд-во МИЭМ, 2008. С. 99100.

33. Акбашев Б.Б. Расчетно-экспериментальные методы оценки стойкости телекоммуникационных систем СТЗ к электромагнитным воздействиям. // Сборник докладов 10 Российской НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2008. - СПб.: Изд-во ВИТУ, 2008. - С. 363366.

34. Акбашев Б.Б. Расчетные методы оценки стойкости телекоммуникационных систем к электромагнитным воздействиям. // Сборник научных трудов МИЭМ / Под ред. Кечиева Л.Н. М.: Изд-во МИЭМ, 2008. С. 2526.

35. Акбашев Б.Б. Требования стандартов по параметрам мощных импульсных электромагнитных полей (МИЭМП). // Сборник научных трудов МИЭМ / Под ред. Кечиева Л.Н. М.: Изд-во МИЭМ, 2008. С. 712.

36. Акбашев Б.Б., Кечиев Л.Н., Эффективность экранирования экранов при наличии апертур. //Труды VIII Международного симпозиума по ЭМС и электромагнитной экологии/ 16-19 июня 2009 г., С.-Петербург. ? СПб.: Изд-во ЛЭТИ, 2009. ? С. 95 ? 98.

37. Акбашев Б.Б. Способ создания электронного паспорта объекта недвижимости и система для его осуществления. //Евразийский патент № 009827. 2008.

38. Акбашев Б.Б., Захарьина О.С., Кечиев Л.Н. Экранирование оптически прозрачных апертур. М.: Изд-во МИЭМ, 2005. 54 с.

39. Акбашев Б.Б., Кечиев Л.Н., Мазуренко М.Н. Экранирование шкафов и стоек электронной аппаратуры. М.: Изд-во МИЭМ, 2005. 46 с.

Размещено на Allbest.ru