Дослідження побічних електромагнітних випромінювань монітора

У формулах:

- довжина імпульсу по рівню  половини амплітуди;

- довжина фронту трапецеїдального  імпульсу;

- довжина плавних переходів  у фронті імпульсу;

А – амплітуда  імпульсу.

 

Для побудови графіку такого спектру було застосовано  програмне забезпечення Mathcad 14.0. Виходячи з того, що видима область монітору 13.8 дюймів з 15, було знайдено зворотній хід, що становить 8%. Розрахунки були проведені для режиму монітора 800*600*60 и виходячи з того, що буде попік сильне чередування (біксель білого кольору – піксель чорного кольору).

Довжина імпульсу вираховувалася за формулою:

             (3.2)

де:

ξ – зворотній хід;

n – кадрова розгортка;

p – строкова розгортка;

Fk – частота оновлення.

В результаті – τ = 3.194*10^-8.

Так як величина фронту не впливає  на частоти на яких будуть знаходитися  гармоніки, а лише на потужність випромінювання на них, було взято довжину фронту 0.1 від тривалості імпульсу.

Рисунок 3.1 – Графік спектру ПЕМВ для характеристик монітору 800*600*60 при однопіксельному чередуванні

 

Отримані  результати можна представити у  вигляді таблиці.

 

Таблиця 3.2 – Гармоніки ПЕМВ для характеристик монітору 800*600*60 при однопіксельному чередуванні

№ гармоніки	Частота гармоніки f, Гц	Відносна потужність випромінювання
1	1.44*107	2.205*10-9
2	2.88*107	0
3	4.32*107	7.214*10-10
4	5.76*107	0
5	7.2*107	4.168*10-10
6	8.64*107	0
7	1.008*108	2.811*10-10
8	1.152*108	0
9	1.296*108	2.022*10-10

 

Отримані  результати відповідають теорії Фур’є  про спектр періодичних сигналів прямокутної форми.

Були  проведені аналогічні розрахунки для  чередування 2-х та 4-х пік селів  відповідно.

Рисунок 3.2 – Графік спектру ПЕМВ для характеристик монітору 800*600*60 при двопіксельному чередуванні

 

Рисунок 3.3 – Гармоніки ПЕМВ для характеристик монітору 800*600*60 при двопіксельному чередуванні

№ гармоніки	Частота гармоніки f, Гц	Відносна потужність випромінювання
1	7.2*106	4.411*10-9
2	1.44*107	0
3	2.16*107	1.443*10-9
4	2.88*107	0
5	3.6*107	8.336*10-10
6	4.32*107	0
7	5.04*107	5.622*10-10
8	5.76*107	0
9	6.48*107	4.044*10-10

 

Рисунок 3.3 – Графік спектру ПЕМВ для характеристик монітору 800*600*60 при 4-хпіксельному чередуванні

 

Таблиця 3.4 – Гармоніки ПЕМВ для характеристик монітору 800*600*60 при 4-хпіксельному чередуванні

№ гармоніки	Частота гармоніки f, Гц	Відносна потужність випромінювання
1	3.6*106	8.821*10-9
2	7.2*106	0
3	1.08*107	2.886*10-9
4	1.44*107	0
5	1.8*107	1.667*10-9
6	2.16*107	0
7	2.52*107	1.124*10-9
8	2.88*107	0
9	3.24*107	8.089*10-10

 

Для більшої  наочності результатів аналогічні розрахунки для однопіксельного  чередування були проведені для  режимів монітору 1024*768*60 та 1152*864*60.

Рисунок 3.4 – Графік спектру ПЕМВ для характеристик монітору 1024*768*60 при однопіксельному чередуванні

 

 

 

 

Таблиця 3.5 – Гармоніки ПЕМВ для характеристик монітору 1024*768*60 при однопіксельному чередуванні

№ гармоніки	Частота гармоніки f, Гц	Відносна потужність випромінювання, А/Гц
1	2.359*107	1.346*10-9
2	4.719*107	0
3	7.078*107	4.403*10-10
4	9.437*107	0
5	1.18*108	2.544*10-10
6	1.416*108	0
7	1.652*108	1.716*10-10
8	1.887*108	0
9	2.123*108	1.234*10-10

 

Рисунок 3.5 – Графік спектру ПЕМВ для характеристик монітору 1152*864*60 при однопіксельному чередуванні

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 3.6 – Гармоніки ПЕМВ для характеристик монітору 1152*864*60 при однопіксельному чередуванні

№ гармоніки	Частота гармоніки f, Гц	Відносна потужність випромінювання, А/Гц
1	2.986*107	1.064*10-9
2	5.972*107	0
3	8.958*107	3.479*10-10
4	1.194*108	0
5	1.493*108	2.01*10-10
6	1.792*108	0
7	2.09*108	1.356*10-10
8	2.389*108	0
9	2.687*108	9.752*10-11

         (3.3)

  

Також була знайдена залежність частоти першої гармоніки ПЕМВ монітора від величини зворотного ходу. Ця залежність показана на графіку 3.6. Розрахунки були проведені  для характеристик монітору 1152*864*60. Формула залежності:

де:

r – величина зворотного ходу.

Рисунок 3.6 – Залежність частоти першої гармоніки ПЕМВ монітора від величини зворотного ходу

3.4 Практичні вимірювання

Практичні вимірювання проводилися для  перевірки на практиці теоретичних  розрахунків. Для вимірювання рівня  випромінювань було використано  селективний мікровольтметр SMV 8.5. Першим етапом вимірювань стала перевірка теоретичних розрахунків отриманих для характеристик монітору 800*600*60. Для цього було застосовано спеціальний тест монітора.

SMV 8.5 працював в QP-режимі з полосою пропускання в 120 кГц. Дослідження проводилися в діапазоні 26-200 МГц.

Всі отримані результати були записані до таблиця  по якій і був побудований спектр сигналу.  

Рисунок 3.7 – Результати практичних вимірювань для режиму монітора 800*600*60

 

Як можна  побачити з графіка 3.7 – на деяких частотах сигнал набагато потужніший ніж на інших. Виходячи з цього  можна зробити висновок, що це і  будуть гармоніки досліджує мого сигналу. Наступним кроком буде доцільно не брати до уваги інші значення, а працювати лише з отриманими максимумами. Так я за потужністю вони приблизно однакові то нею можна знехтувати.

Рисунок 3.8 – Гармоніки сигналу ПЕМВ для характеристики монітору 800*600*60

Виходячи  з отриманих результатів, аналогічні дослідження були проведені також  і для характеристик монітору 1024*768*60 та 1152*864*60. Однаковим для всіх трьох досліджень було те, що застосовувався тестовий сигнал в якому чергування пікселів чорного та білого кольору  відбувалося через один (піксель  чорного кольору – піксель  білого кольору).

В результаті було отримано ще 2 графіки.

Рисунок 3.9 – Гармоніки сигналу ПЕМВ для характеристики монітору 1024*768*60

Рисунок 3.10 – Гармоніки сигналу ПЕМВ для характеристики монітору 1152*864*60

 

Останнім  етапом практичних випробування стала  перевірка отриманих практичних результатів аналізатором електромагнітної обстановки AR 8200. Результати отримані цим приймачем відрізняються від результатів отриманих за допомогою супергетеродинного приймача (гармоніки сигналу були знайдені на інших частотах).

 

ВИСНОВОКИ

В ході проведених досліджень було встановлено, що ПЕМВ монітора один із основних шляхів витоку ВзОД із ПЕОМ. Ця загроза детально розібрана на прикладі радіорозпізнавання символів монітору. Встановлено, що основним показником, який впливає на величину цієї загрози є потужність ПЕМВ монітора, а також частоти гармонік цього випромінювання.

Детально  вивчивши принцип роботу супергетеродинних  приймачів, на прикладі монітору AOC Spectrum 5Glr (в цього монітору досить велика потужніть ПЕМВ, що спрощує проведення практичних випробувань) були проведені вимірювання за допомогою приймача SMV 8.5. Останнім кроком практичних випробувань стала перевірка результатів аналізатором електромагнітної обстановки AR 8200. Цей крок був зроблений виходячи з того, що останній приймач за своїми властивостями повинен мати дуже високу точність.

В результаті було отримано 3 різних результати для  одних і тих самих режимів  роботи монітора – теоретичний, виміри супергетеродинного приймача та аналізатора  електромагнітної обстановки. При всіх трьох результатах гармоніки  сигналу знаходяться на різних частотах. Найбільш точним потрібно вважати результати вимірів AR 8200, але тоді виникає питання – чому інші результати відрізняються від цього?

Вирішення цього питання і буде ціллю  подальших досліджень.

 

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Заболотный В.И., Емельянова Ю.В., Муромцева Н. А. статья «Модель технического канала утечки информации за счёт побочных электромагнитных излучений монитора» в журнале ««Прикладная радиоэлектроника» том № 6, №2 2007г.
2. НД ТЗІ 1.1-003-99. Термінологія в галузі захисту інформації в комп’ютерних системах від несанкціонованого доступу.
3. Харкевич А.А.. Спектры и анализ. 4-е изд., - М.. Гос. Изд. Физмат. литературы, 1962.: Монография - 236с.
4. ДСТУ 3396.2-97. Захист інформації. Технічний захист інформації. Терміни та визначення.
5. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. – М. : Радио и связь, 1986
6. Харкевич А.А. Основы радиотехники. –М.: Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1963.
7. Markus G. Kahn  Compromising emanations: eavesdropping risks of computer displays. –Cambridge: University of Cambridge, 2003.
8. Заболотный В.И., конспект лекций: Техническая защита информации, Харьков: ХНУРЭ, 2004 г.