Устройства блокирования работы систем цифровой связи и передачи данных

Размещено на http://www.allbest.ru//

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Уральский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВО УрГУПС)

Факультет Электротехнический

Кафедра Информационные технологии и защита информации

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Тема: Устройства блокирования работы систем цифровой связи и передачи данных

Разработали

студенты группы: ИБ-317

Пьянкова А.Д. и Козырчикова В.К.

Проверил

Доцент кафедры ИТиЗИ

Костюченко К.Л.

Екатеринбург 2019

Цель работы

Выяснить, можно ли заблокировать цифровую связь.

Выяснить лучшие условия для работы устройств - блокираторов цифровой связи.

Теоретическая часть

Наиболее эффективным и дешевым способом защиты выделенных помещений от перехвата речевой информации техническими средствами, построенными на базе средств сотовой связи, является использование блокираторов (подавителей) сотовой связи, которые можно разделить на три группы:

Генераторы радиопомех с ручным управлением

Подавители сотовой связи с блоком управления включением генераторов помех

Интеллектуальные блокираторы сотовой связи

Принцип работы

Подавитель сотовой связи с генератором радиопомех с ручным управлением

К первой группе относятся блокираторы сотовой связи, представляющие собой генераторы радиопомех с ручным управлением, обеспечивающие постановку заградительной шумовой помехи в диапазоне частот работы базовых станций соответствующего стандарта, то есть на частотах приема мобильных телефонов сотовой связи.

Постановка такой помехи приводит к срыву управления мобильного телефона базовой станцией сотовой связи (происходит потеря сети мобильным телефоном), и, следовательно, - к невозможности передачи информации. При этом на экране телефона значок уровня сигнала пропадает и появляется сообщение «Поиск сети».

Наиболее широко в таких подавителях используются генераторы помех с пилообразной перестройкой несущей частоты. Упрощенная схема такого генератора представлена на рисунке 1.

Генератор помех включает: высокочастотный генератор (ГВЧ) на базе управляемого напряжением генератора, генератор линейно изменяющегося (пилообразного) напряжения (ГЛИН), полосовой фильтр, усилитель мощности, согласующие устройство и антенну.

Частота излучения высокочастотного генератора изменяется при подаче управляющего напряжения в пределах заданной полосы частот ДF = F2 - F1 (частотного диапазона соответствующего стандарта сотовой связи). Управляющее напряжение представляет собой последовательность пилообразных импульсов.

Сигнал с выхода генератора поступает на полосовой фильтр с полосой пропускания ДF, где осуществляется подавление внеполосных излучений, усиливается и через согласующее устройство подается в антенну. Таким образом, генератор излучает шумовую заградительную помеху в заданной полосе частот ДF.

Для обеспечения требуемой эффективности работы подавителя скорость изменения управляющего пилообразного напряжения должна быть довольно высокой. Например, у подавителя сотовых телефонов «Аллигатор» частота следования пилообразных импульсов составляет около 275 кГц (рисунок 2).

В некоторых подавителях для перестройки высокочастотного генератора в заданной полосе частот используют не генератор линейно изменяющегося (пилообразного) напряжения, а генератор последовательности импульсов с амплитудой, изменяющейся по псевдослучайному закону.

С целью повышения эффективности помехового сигнала в ряде подавителей используется шумовая модуляция высокочастотного сигнала. Простейшая схема такого генератора представлена на рисунке 3.

Рисунок 1 - Схема подавителя средств сотовой связи (одноканального), построенного на базе генератора линейно изменяющегося (пилообразного) напряжения

Управляющее напряжение, подаваемое на генератор, представляет собой аддитивную смесь последовательности пилообразных импульсов и «белого шума», поэтому меняется не только частота излучения, но и происходит его модуляция низкочастотным шумовым сигналом.

У наиболее простых подавителей вместо источников низкочастотного шумового сигнала могут использоваться генераторы низкочастотного синусоидального напряжения, а также могут отсутствовать полосовые фильтры. Однако у таких подавителей наблюдается высокий уровень внеполосных излучений и их эффективность по сравнению с вышерассмотренными подавителями значительно ниже.

Количество генераторов помех, входящих в состав блокиратора сотовой связи, определяется его назначением и обычно составляет от 2 до 4. В некоторых блокираторах предусмотрена возможность независимого включения каждого генератора помех.

В качестве антенн в блокираторах используются внешние телескопические и штыревые антенны, а также внутренние штыревые и рамочные антенны. Количество антенн, как правило, соответствует количеству подавляемых стандартов связи.

В блокираторах сотовой связи в основном используются генераторы помех с мощностью излучения в каждом канале от 0,5 до 2 Вт. Однако встречаются блокираторы с мощностью излучения 8-10 Вт и более. Такие блокираторы используются для защиты больших помещений, например конференц-залов.

Одной из основных характеристик блокираторов сотовой связи является радиус зоны подавления, который зависит не только от мощности генератора помех, но и от удаления базовой станции: чем дальше базовая станция от места установки блокиратора, тем больше дальность подавления. В условиях Москвы при мощности помехового сигнала 1-2 Вт дальность подавления средств сотовой связи обычно составляет от 3 до 10 м. В некоторых блокираторах предусмотрена регулировка выходной мощности в пределах 10-20 дБ, что позволяет установить требуемую для защищаемого помещения зону подавления.

Учитывая, что блокираторы в основном предназначены для установки в выделенных помещениях и для работы на протяжении длительного времени (нескольких часов), их питание осуществляется от сети электропитания 220 В/50 Гц. Некоторые блокираторы имеют автономные источники питания (аккумуляторы). Такие блокираторы в основном используются для защиты конфиденциальных переговоров в автомобилях или в необорудованных для ведения конфиденциальных переговоров помещениях. Мощность помехи этих блокираторов составляет от 70 мВт до 0,25-0,5 Вт, что обеспечивает подавление телефонных аппаратов в радиусе до 2-5 м. При использовании в качестве источника питания двух аккумуляторов типа АА емкостью 2700 мА/ч время непрерывной работы подавителя может составлять от 30 до 60 минут.

С целью обеспечения скрытности применения блокираторы могут камуфлироваться под различные предметы, например настольные часы, радиоприемник, сотовый телефон или пачку сигарет.

Наиболее широко на отечественном рынке представлены блокираторы сотовой связи стандарта GSM. Они включают два генератора помех, работающих в диапазонах частот от 925-935 до 960 МГц и от 1805 до 1880 МГц.

Учитывая, что кроме стандарта GSM на территории России стал использоваться стандарт CDMA, большинство современных блокираторов включают три генератора помех, два - для подавления сотовых телефонов стандарта GSM и один - для подавления сотовых телефонов стандарта CDMA 2000 (диапазон частот генератора 462-468 МГц).

Для подавления сотовой связи нового поколения 3GIMT-2000/UMTS (диапазон частот от 2010 до 2025 и от 2125 до 2170 МГц) используются или специальные блокираторы, например ЛГШ-703, или в состав блокиратора включается дополнительный генератор помех, как, например, в блокираторе SP-162 «Батог».

В некоторых блокираторах используются генераторы помех с расширенными диапазонами, что позволяет осуществлять подавление средств сотовой связи не только стандарта GSM. Например, при использовании генератора помех, работающего в диапазоне частот от 860 до 960 МГц, возможно подавление телефонов сотовой связи не только стандарта GSM 900, но и телефонов сотовой связи стандартов AMPS/DAMPS, CDMA 800 и др. Расширение диапазона генератора помех с 1880 до 1900-1950 МГц позволяет осуществлять подавление средств связи и беспроводного доступа стандарта DECT.

Рисунок 2 - Осциллограмма напряжения на выходе ГЛИН 

подавителя средств сотовой связи «Аллигатор»

Рисунок 3 - Схема подавителя средств сотовой связи (одноканального) 

с шумовой частотной модуляцией

подавитель блокирование связь

Основным преимуществом блокираторов первого типа является простота конструкции, а недостатком - то, что постановка помех начинается сразу после включения генератора вне зависимости от того, работают на излучение телефоны сотовой связи в выделенном помещении или нет.

Подавители сотовой связи с блоком управления включением генератора помех.

В состав блока управления входят многоканальный приемник индикаторного типа с устройством управления включением генераторов помех (рисунок 4). В состав многоканального приемника входят: широкодиапазонная антенна, полосовые фильтры, усилители высокой частоты, диодные детекторы, усилители постоянного тока и пороговые устройства с регулируемым уровнем порога (рисунок 5). Каждый полосовой фильтр настроен на диапазон частот передачи мобильного телефона соответствующего стандарта сотовой связи, а их количество соответствует количеству генераторов помех.

Принцип работы приемника аналогичен принципу работы индикатора электромагнитного поля. При установлении связи, то есть при ответе на сигнал вызова или передаче сигнала вызова, передатчик мобильного телефона сотовой связи включается на излучение. Высокочастотный радиосигнал, вызванный этим излучением и наводимый в антенне приемника, через делитель и полосовой фильтр частотного диапазона соответствующего стандарта сотовой связи поступает на усилитель, а затем - на диодный детектор (Д) и усилитель постоянного тока. С выхода усилителя сигнал поступает на пороговое устройство. В случае превышения установленного порога сигнал поступает на устройство управления, которое выдает команду (сигнал) в блок питания (БП) на включение генератора помех соответствующего диапазона частот. Передатчик помех включается на короткое, как правило, несколько секунд, время. При постановке широкополосной заградительной помехи происходит срыв сеанса связи.

Приемник может быть встроен в корпус блокиратора или же выполнен в виде отдельного блока (модуля).

Рисунок 4 - Схема многоканального подавителя сотовой связи с автоматическим включением генераторов помех

Рисунок 5 - Схема многоканального приемника индикаторного типа, 

входящего в блок управления многоканального подавителя сотовой связи

Наличие многоканального приемника позволяет использовать систему подавления в двух режимах.

Первый режим (обнаружение) используется для автоматического обнаружения (выявления) работающих на передачу устройств сотовой связи. Он предназначен для скрытого выявления в выделенном помещении электронных устройств перехвата информации, построенных на базе средств сотовой связи, а также активации «полицейского режима» сотовых телефонов при ведении конфиденциальных переговоров. Радиус зоны обнаружения сотовых телефонов регулируется устанавливаемыми оператором уровнями порога или чувствительности приемника.

Во втором режиме (обнаружение - подавление) осуществляется автоматическое обнаружение и подавление всех работающих на передачу устройств сотовой связи. Данный режим, как правило, используется при проведении конфиденциальных переговоров и совещаний. Радиус зоны подавления регулируется уровнем мощности генераторов помех.

К типовой системе подавления данного класса можно отнести систему обнаружения и блокирования работы сотовых телефонов Hammer.

Система состоит из двух модулей: специального приемника обнаружения сотовых телефонов и передатчика помех C-GUARD 100. Эти модули могут работать как совместно, так и раздельно.

Специальный приемник предназначен для обнаружения излучений мобильных телефонов в диапазонах частот 820-920 МГц (стандарты связи GSM-900, AMPS, TDMA и CDMA IS-95) и 1700-1880 МГц (стандарты связи DCS-1800, CDMA 2000). Чувствительность приемника составляет - 47 дБм (2x10-8 Вт) в диапазоне частот 900 МГц и -45 дБм (3,2x10-8 Вт) - в диапазоне частот 1800 МГц, что вполне достаточно для обнаружения работающего сотового телефона в пределах любого рабочего кабинета. При обнаружении излучения сотового телефона приемник запускает заранее записанное голосовое сообщение длительностью от 3 до 7 с, после чего автоматически включается подавитель сотовой связи.

В качестве подавителя в системе Hammer используется блокиратор сотовых телефонов C-GUARD 100. Он обеспечивает подавление телефонов сотовой связи стандартов GSM-900 и DCS-1800 в радиусе от 2 до 10 м.

Некоторые производители подобные системы называют «интеллектуальными» блокираторами, но это не совсем корректно.

Интеллектуальные блокираторы сотовой связи

Отличаются от второй группы наличием в составе их приемного устройства блока цифровой обработки сигналов.

Рассмотрим принципы работы таких устройств на примере блокираторов сотовой связи серии RS «Jammini».

Блокиратор RS «Jammini» предназначен для подавления сотовой связи стандарта GSM и включает панорамный приемник, блок цифровой обработки сигналов, генератор импульсных узкополосных помех и генератор заградительных помех.

Приемник блокиратора в течение короткого интервала времени (порядка 300 мкс) обнаруживает в контролируемой зоне излучение входящего в связь или работающего в режиме передачи информации мобильного телефона, вычисляет номер частотного канала и временной слот, выделенный данному телефону. После установления частотно-временных параметров обнаруженного мобильного телефона передатчик помех настраивается на частотный канал управления этим телефоном базовой станцией. Постановка помех осуществляется в моменты времени передачи сигналов управления базовой станцией короткими импульсами длительностью по 300 мкс каждый, следующих с периодом 4,616 мс. Суммарное время излучения помехового сигнала при подавлении мобильного телефона при установлении связи не превышает 0,05-0,07 с. В качестве помехового используется сигнал типа несущей, модулированной гармоническим синусоидальным сигналом. Ширина спектра сигнала не превышает нескольких десятков килогерц.

При выявлении приемником режима работы мобильного телефона со скачками по частоте («frequency hopping») блокиратор переходит в режим постановки заградительной помехи во всем диапазоне частот работы базовых станций данного стандарта связи. При этом радиус зоны блокирования существенно уменьшается.

Таким образом, при постановке помехи обеспечивается невозможность осуществления исходящих и входящих звонков, приема и отправления SMS, а также прерывается уже установленный сеанс связи.

Уровень излучаемой помехи не превышает 0,7-1,0 Вт и соизмерим с уровнем излучения мобильного сотового телефона, что соответствует требованиям международного стандарта GSM для абонентской аппаратуры и действующим санитарно-гигиеническим нормам. Радиус зоны подавления в режиме постановки прицельной по частоте помехи составляет от 5 до 15 м, в зависимости от удаления базовой стации.

В качестве антенны в подавителе используется двухдиапазонная внешняя антенна.

Питание блокиратора осуществляется от сети переменного тока 220 В через специальный адаптер. Подавитель предназначен для установки в помещениях, где количество одновременно работающих на передачу мобильных телефонов не превышает двух-трех, что существенно ограничивает его применение. Мобильный вариант подавителя оборудован встроенным аккумулятором (ЗхАА) и имеет специальную укороченную антенну.

Блокираторы RS «Jammini SL» и RS «Jammini UMTS» относятся к интеллектуальным блокираторам сотовой связи стандартов CDMA, WCDMA/UMTS. Принцип работы этих блокираторов заключается в следующем.

Приемник блокиратора в течение короткого интервала времени (порядка 8 мс) обнаруживает излучение работающего или входящего в связь мобильного телефона стандарта CDMA или UMTS, и блок управления выдает команду на формирование помехового сигнала, который излучается во всех «частотных стволах» работы передатчиков базовых станций в течение 5 с, что приводит к срыву сеанса связи. По истечении данного времени блокиратор возвращается в режим обнаружения.

Мощность помехового сигнала на выходе усилителя мощности составляет 0,3-0,4 Вт, что обеспечивает дальность подавления порядка до 5-10 м. Среднее время блокирования в режиме установления связи составляет 2-5 с, а в режиме передачи речевой информации 10-15 с.

Подавители предназначены для установки в кабинетах и переговорных комнатах, где количество включенных абонентских трубок не превышает 4-5 штук.

Как правило, «интеллектуальные» блокираторы разрабатываются для подавления телефонов сотовой связи соответствующего стандарта, однако выпускаются и блокираторы, обеспечивающие подавление телефонов сотовой связи нескольких стандартов. Примерами таких устройств являются комплекс мониторинга и интеллектуального блокирования сотовой связи RS «Multijammer» (RS/MJ) и комплекс локального блокирования средств сотовой связи «Хамелеон-450/900/1800/2100».

Комплекс RS/MJ предназначен для подавления средств сотовой связи и беспроводного доступа любых действующих стандартов внутри заданной зоны.

RS/MJ может эксплуатироваться круглосуточно, имеет режим самодиагностики и обеспечивает:

контроль диапазонов сотовой связи и беспроводного доступа панорамными приемниками;

направленное подавление сигнала базы и точки доступа, адресованного абоненту, предпринимающему попытки установить связь.

Помеховый сигнал минимален по мощности и имеет импульсную структуру, при этом воздействие на человека гораздо слабее, чем непосредственно от сотового телефона.

На базе управляемых блокираторов второго и третьего типов строятся распределенные системы, предназначенные для подавления сотовой связи в нескольких больших помещениях, залах, этажах, отдельно стоящих зданиях или на закрытых территориях. При этом в каждом защищаемом помещении устанавливаются блокираторы, которые объединяются в локальную сеть (рисунок 6). Для прокладки сети можно воспользоваться любым типом шины: витой парой, оптоволокном, радиоканалом и т. д.

Каждый блокиратор решает индивидуальную задачу подавления сотовой связи в данном помещении. Настройка блокиратора осуществляется в соответствии с его индивидуальными особенностями размещения.

Информация о выходе в эфир мобильных телефонов в контролируемых помещениях с указанием времени работы и привязкой к конкретному помещению поступает в управляющий компьютер по локальной сети.

С управляющего компьютера можно дистанционно производить включение/выключение режима подавления отдельных блокираторов, регулировать зону подавления и осуществлять диагностику работоспособности системы.

Наряду со средствами сотовой связи для передачи информации, перехваченной закладочными устройствами, широко используются средства беспроводного доступа Wi-Fi, Bluetooth, Wi-Max и др. Для их подавления используются специальные блокираторы, принципы построения которых практически не отличаются от принципов построения подавителей сотовой связи. Как правило, такие блокираторы создают заградительную по частоте помеху, перекрывающую весь частотный диапазон.

Для комплексной защиты выделенных помещений могут использоваться мультистандартные блокираторы, включающие как подавители сотовой связи, так и подавители средств беспроводного доступа.

Установка в выделенных помещениях блокираторов сотовой связи и средств беспроводного доступа исключит возможность перехвата ведущихся конфиденциальных разговоров как с использованием сотовых телефонов, так и с использованием электронных устройств перехвата информации, построенных на основе средств сотовой связи и беспроводного доступа.

Рисунок 6 - Схема распределенной системы подавления сотовой связи, 

построенной на базе управляемых блокираторов

Вывод

В данной лабораторной работы мы рассмотрели подавители сотовой связи 3 видов:

Генераторы радиопомех с ручным управлением

Подавители сотовой связи с блоком управления включением генераторов помех

Интеллектуальные блокираторы сотовой связи

На примере реально существующих устройств посмотрели принципы работы подавителя каждой группы.

Наиболее эффективной оказалась распределенная система подавления сотовой связи:

Данная система во время работы охватывает помещения большой площади, вплоть до нескольких этажей

Каждый блокиратор в системе поддается дистанционной настройке - регулируется зона подавления

Все блокираторы можно дистанционно включать и выключать при необходимости

Установка данной системы исключит возможность перехвата ведущихся конфиденциальных разговоров как с использованием сотовых телефонов, так и с использованием электронных устройств перехвата информации, построенных на основе средств сотовой связи и беспроводного доступа.

Список использованных источников

Степанов В.А. Способ блокировки систем сотовой связи в общественных местах и учебных заведениях, 2010 [Электронный ресурс] // URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposob-blokirovki-sistem-sotovoy-svyazi-v-obschestvennyh-mestah-i-uchebnyh-zavedeniyah/viewer

Каторин Ю.Ф., Разумовский А.В., Спивак А.И. Защита информации техническими средствами: Учебное пособие / Под редакцией Ю.Ф. Каторина - СПб: НИУ ИТМО, 2012. - 416 с.

Размещено на Allbest.ru