Целостность информации в USB флэш-накопителе при воздействии импульсного магнитного поля

Анализ сокращения срока хранения информации в USB накопителях на основе флэш-памяти с помощью электромагнитных воздействий. Проведение исследования нарушения целостности информации в запоминающем устройстве при воздействии импульсного магнитного поля.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 07.11.2018
Размер файла 496,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ

ЦЕЛОСТНОСТЬ ИНФОРМАЦИИ В USB ФЛЭШ-НАКОПИТЕЛЕ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

З.М. Гизатуллин

Ф.М. Фазулянов

Флэш-память (англ. flash memory) - разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти со схемотехнической реализацией микросхем КМОП-типа. Принцип работы полупроводниковой технологии флэш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («кармане») полупроводниковой структуры. Изменение заряда («запись» и «стирание») производится приложением между затвором и истоком большого потенциала, чтобы напряженность электрического поля в тонком диэлектрике между каналом транзистора и «карманом» оказалась достаточна для возникновения туннельного эффекта. Для усиления эффекта туннелирования электронов в «карман» при записи применяется небольшое ускорение электронов путём пропускания тока через канал полевого транзистора. Чтение выполняется полевым транзистором, для которого «карман» выполняет функцию затвора. Потенциал плавающего затвора изменяет пороговые характеристики транзистора, что и регистрируется цепями чтения [1].

USB накопитель - технологически законченное запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флэш-память и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина). Основное назначение USB накопителей - хранение, перенос и обмен данными, резервное копирование, загрузка операционных систем и др. Срок хранения данных в данных накопителях, заявляемый большинством производителей для бытовых изделий, составляет 10 - 20 лет. Специфические внешние условия, например, повышенные температуры, радиационное облучение или электромагнитные воздействия могут существенно сократить срок хранения информации в связи с нарушением его целостности. Целостность информации означает, что данные не были изменены при выполнении какой-либо операции над ними или хранении.

Целью данной работы является исследование целостности информации в USB накопителе при воздействии импульсного магнитного поля. Наиболее вероятными источниками данных импульсных магнитных полей являются разряд молнии, контактная сеть электротранспорта, технологические сильноточные устройства, преднамеренные источники и др.

1. Стенд и методика для экспериментальных исследований

Для проведения экспериментальных исследований целостности информации в USB накопителе при воздействии импульсного магнитного поля предлагается стенд, представленный на рис. 1. Параметры создаваемого импульсного магнитного поля соответствует разряду молнии в ближней зоне.

Рис. 1. Стенд для экспериментальных исследований (а - схема стенда; б - фотографии оборудования; 1 - индукционная катушка; 2 - рамочная антенна; 3 - USB накопитель; 4 - изоляционная подставка; 5 - изоляционные фиксаторы индукционной катушки; ГИТ - генератор импульсного тока)

В качестве источника импульсного магнитного поля используются генератор микросекундных импульсов тока и одновитковая индукционная катушка для создания однородного импульсного магнитного поля [2]. Микросекундные импульсы тока имеют следующие параметры: длительность фронта/длительность импульса на уровне 50% - 6,4/16?20% мкс; амплитуда тока - (0,25; 0,5; 1; 2)?10% кА; частота повторения 1 раз в минуту. Индукционная катушка имеет размеры 1х1 м; коэффициент катушки 0,87; максимальная напряженность магнитного поля - (0,125; 0,25; 0,5 1) кА/м. Измерительное устройство - осциллограф Tektronix TDS2022B с полосой пропускания до 200 МГц. Для измерения параметров импульсного магнитного поля используется рамочная антенна ?100 мм. Объектом исследования в данной работе является USB накопитель на флэш-памяти марки Silicon Power Ultima U03 объемом 8 Гбайт (рис. 2). Данный накопитель имеет контролер SW3257EN и непосредственно микросхему памяти 0664MT1L5SN (P0210020-1).

Рис. 2. Исследуемый USB накопитель

Результаты экспериментальных исследований классифицируются по следующим критериям качества функционирования: А - нормальное, в соответствии с заданными требованиями; В - временное ухудшение качества функционирования с последующим восстановлением без вмешательства оператора; С - временное ухудшение качества функционирования с последующим восстановлением с вмешательством оператора; D - ухудшение качества функционирования или прекращение выполнения установленной функции, которая не подлежит восстановлению оператором из-за повреждения оборудования (компонентов). Оценка критерия качества функционирования USB накопителя осуществляется с помощью бесплатной программы Check Flash. Программа проверяет целостность информации в накопителе путем физического чтения и записи. Представленные ниже результаты исследования являются показателями для 20-и повторных измерений с одними исходными данными.

2. Результаты исследования целостности информации в USB накопителе при воздействии импульсного магнитного поля

На рис. 3 представлены результаты измерения напряжения наводки на рамочной антенне при воздействии импульсного магнитного поля. Данная наводка соответствует следующей форме импульсного магнитного поля (рис. 4). Например, данные параметры импульсного магнитного поля возможны при воздушном разряде молнии на расстоянии нескольких километров от объекта. накопитель флэш память импульсный

Рис. 3. Измеренное напряжение на рамочной антенне

Рис. 4. Импульс магнитного поля

При максимальном значении напряженности импульсного магнитного поля (1 кА/м) при 20 повторных экспериментальных исследованиях зафиксировано три случая нарушения качества функционирования USB накопителя по критерию «С». Программа проверки целостности информации в USB накопителе при чтении выдает сообщение «Обнаружена ошибкаCRC» (рис. 5).

Рис. 5. Сообщение программы "Ошибка данных CRC"

Ошибка CRC (ошибка контрольной суммы - Cyclic Redundancy Check) - возникает тогда, когда контрольная сумма файла не совпадает с прочитанной при его открытии. Далее программа проводит попытку провести физическую запись на носитель информации, но выводится сообщение об ошибке записи в блоки накопителя (рис. 6).

Рис. 6. Сообщение об ошибке записи в USB накопитель

Только после полного форматирования USB накопитель пришел в исходное нормальное состояние, пригодное к дальнейшей работе (записи, хранению, чтению). При меньших значениях напряженности импульсного магнитного поля (0,125; 0,25; 0,5) кА/м нарушение качества функционирования USB накопителя не зафиксировано.

Очень часто разъем подключения USB накопителя в системном блоке компьютера находится в неудобном для пользователя месте и для повышения удобства его подключения используется кабель удлинитель. Поэтому в данной работе также проведено исследование целостности информации при воздействии импульсного магнитного поля на USB накопитель, подключенный к компьютеру (ноутбуку) через кабель удлинитель длиной 0,8 м (Transcend). В данном случае при значении напряженности импульсного магнитного поля 0,5 и 1 кА/м при 20 повторных экспериментальных исследованиях зафиксировано по два случая нарушения качества функционирования USB накопителя по критерию «С». Программа проверки целостности информации в USB накопителе при чтении выдает сообщение «Обнаружена ошибка CRC» и чтение отдельных файлов в накопителе становится невозможным. Далее программа проводит попытку провести физическую запись на носитель информации, но выводится сообщение об ошибке записи в сектора накопителя. После полного форматированияUSB накопитель пришел в исходное нормальное состояние.

Выводы

В настоящее время флэш-память, и, в частности, её реализация в виде USB накопителя, являются надежным и удобным носителем информации, но часто внешние электромагнитные воздействия могут катастрофически сократить срок её хранения. Результаты проведенных экспериментальных исследований показывают, что для конкретной реализации накопителя граничным максимальным уровнем напряженности импульсного магнитного поля, которое может привести к нарушению целостности информации, составляет примерно 1 кА/м. В соответствии с принятыми критериями наблюдается временное ухудшение качества функционирования USB накопителя с последующим восстановлением с вмешательством оператора.

Также, по результатам исследования целостности информации в USB накопителе подключенного через кабель удлинитель можно предположить, что снижение уровня устойчивости (до 0,5 кА/м) и качества функционирования происходит из-за электромагнитных помех, наводимых на данный кабель.

Литература

1. Кузьмин А.В. Flash память и другие современные носители информации. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 80 с.

2. Кравченко В.И., Болотов Е.А., Летунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи / Под ред. В. И. Кравченко. - М.: Радио и связь, 1987. - 256 с.

3. ГОСТ Р 50649-94. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к импульсному магнитному полю. Технические требования и методы испытаний. - М.: Издательство стандартов, 1994. - 23 с.

Аннотация

Электромагнитные воздействия могут существенно сократить срок хранения информации в USB накопителях на основе флэш-памяти. Предложен стенд и методика для исследования нарушения целостности информации в USB накопителе при воздействии импульсного магнитного поля. Проведены экспериментальные исследования. Представлены результаты анализа целостности информации в USB накопителе при воздействии микросекундных импульсных магнитных полей.

Ключевые слова: USB накопитель, флэш-память, целостность информации, помехоустойчивость, импульсное магнитное поле, экспериментальное исследование, стенд, методика.

Electromagnetic influences can significantly reduce data storage time in USB drives based on flash memory. Test bench and technique are proposed for the study of compromising the integrity of information in the USB drive under the influence of a pulsed magnetic field. We carried out experimental researches. The results of the information integrity analysis in the USB storage device under the influence of microsecond pulsed magnetic fields are presented.

Key words: USB drive, flash memory, data integrity, interference immunity, pulsed magnetic field, experimental research, test bench, technique.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Использование микроконтроллеров AVR фирмы Atmel в проектируемой аппаратуре. Архитектура и общие характеристики прибора, предназначение арифметики логического устройства и понятие флэш-памяти. Формат пакета данных, алгоритм их передачи и система команд.

    контрольная работа [427,3 K], добавлен 12.11.2010

  • Изучение радиотехнических систем передачи информации. Назначение и функции элементов модели системы передачи (и хранения) информации. Помехоустойчивое кодирование источника. Физические свойства радиоканала как среды распространения электромагнитных волн.

    реферат [47,5 K], добавлен 10.02.2009

  • Проектирование помещения для хранения ценной информации. Возможные каналы утечки данных. Характеристики средств защиты информации. Съем информации за счет электромагнитных излучений проводных линий 220 B, выходящих за пределы контролируемой зоны.

    курсовая работа [2,9 M], добавлен 14.08.2015

  • Объекты защиты информации. Технические каналы утечки информации. Экранирование электромагнитных волн. Оптоволоконные кабельные системы. Особенности слаботочных линий и сетей как каналов утечки информации. Скрытие информации криптографическим методом.

    реферат [937,8 K], добавлен 10.05.2011

  • Изготовление печатной платы устройства. Припаивание микросхем и радиоэлементов к печатному монтажу. Поиск и устранение неисправностей в готовом устройстве. Микросхемы МДП транзисторной логики. Схема операционного усилителя. Расчет потребляемой мощности.

    дипломная работа [1,0 M], добавлен 11.01.2011

  • В основу классификации выпускаемых магнитотерапевтических приборов и аппаратов положена степень локализации поля воздействия на пациента. Анализ принципов построения промышленных магнитотерапевтических аппаратов. Биотропные параметры магнитного поля.

    реферат [84,4 K], добавлен 09.01.2009

  • Развитие микроэлектронной элементной базы. Характеристика цифровых устройств последовательного типа. Функции триггера, импульсного логического устройства с памятью. Регистр как устройство выполнения функции приема, хранения и передачи информации.

    курсовая работа [749,4 K], добавлен 12.05.2015

  • Видеокарта - устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Алфавитно-цифровые и графические мониторы. Вывод информации из памяти компьютера на печать с помощью принтера. Основные виды принтеров.

    презентация [14,9 M], добавлен 26.02.2010

  • Современные тенденции развития источников сверхкоротких электромагнитных импульсов. Исследование электромагнитной обстановки в помещении, ее моделирование при воздействии сверхкоротких электромагнитных импульсов на цифровые электронные средства.

    дипломная работа [3,1 M], добавлен 13.05.2012

  • Характеристика амплитудно–импульсного, широтно-импульсного и время-импульсного видов модуляции. Особенности переходных искажений 1 и 2 рода в области высоких частот. Помехоустойчивость и многоступенчатая коммутация радиосистем. Системы синхронизации.

    курсовая работа [513,9 K], добавлен 18.03.2011

  • Характеристика систем отображения информации (СОИ), функциональная схема СОИ телевизионного типа. Расчет числа знаков на экране системы и кодов символов в буферном запоминающем устройстве. Выбор мультиплексора, расчет ПЗУ и регистра знакогенератора.

    курсовая работа [699,6 K], добавлен 18.09.2010

  • Информация-это отражение разнообразия, присущего объектам и явлениям реального мира. Понятие информации. Свойства информации. Классификация информации. Формы представления информации. Информация-мера определенности в сообщении. Достоверность информации.

    контрольная работа [24,9 K], добавлен 24.09.2008

  • Исследование защищенности информации от утечки за счет побочных электромагнитных излучений и наводок. Возможности и методики работы с комплектами аппаратуры, базирующимися на комплексах радиомониторинга АРК-Д1ТИ. Оценка эффективности принятых мер защиты.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 15.09.2012

  • Моделирование вихретокового контроля с помощью системы намагничивающих и измерительной катушек. Исследование зависимости информативного сигнала при разных частотах для различных форм дефектов. Расчет информативных признаков. Построение нейронных сетей.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 27.10.2010

  • Цель и понятие кодирования сообщений. Засекречивание передаваемой информации. Помехоустойчивое кодирование. Экономное кодирование - сокращения объема информации и повышения скорости ее передачи или сокращения полосы частот, требуемых для передачи.

    реферат [51,3 K], добавлен 11.02.2009

  • Исследование процесса разработки цифрового регистратора речевой информации с твердотельной памятью. Характеристика оцифровки звука и его хранения на цифровом носителе, выбора модуля микроконтроллера. Расчет необходимого объема памяти на 10 часов записи.

    дипломная работа [468,6 K], добавлен 12.12.2011

  • Речевая информация – информация, распространение которой осуществляется посредством звуковых (аккустических), вибрационных, электромагнитных сигналов. Условия для образования утечек в среде. Утечка информации по аккустическим и виброаккустическим канала.

    реферат [202,7 K], добавлен 18.12.2008

  • Мультимедиа - технология, которая соединяет несколько видов связанной между собой информации в единый блок, а также носитель такой информации. Характеристики звукового поля. Частотное восприятие, восприятие по амплитуде. Различные характеристики слуха.

    реферат [299,4 K], добавлен 09.11.2010

  • Преобразование релейно-контактной схемы управления механизмом подъема крана с использованием силового магнитного контроллера. Группировка и обозначение сигналов. Механические характеристики магнитного контроллера. Функциональные схемы узлов механизма.

    курсовая работа [471,5 K], добавлен 09.04.2012

  • Создание электрической структурной и принципиальной схем, выбор элементной базы датчика, используемого для обнаружения металла под землей. Описание специфики проектирования, эксплуатации и утилизации данного устройства. Визуальный вывод информации.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 28.05.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.