ХОРЕВ Анатолий Анатольевич, доктор технических наук, профессор

Данная публикация открывает цикл статей, составляющих журнальный вариант книги Хорева А.А. “Защита информации от утечки по техническим каналам”.

Общая характеристика технических каналов утечки информации

Современный этап развития общества характеризуется возрастающей ролью информационной сферы, представляющей собой совокупность информации, информационной инфраструктуры, субъектов, осуществляющих сбор, формирование, распространение и использование информации [2].

Под информацией обычно понимаются сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления [1].

К защищаемой информации относится информация, являющаяся предметом собственности и подлежащая защите в соответствии с требованиями правовых документов или требованиями, устанавливаемыми собственником информации [1]. Это, как правило, информация ограниченного доступа, содержащая сведения, отнесенные к государственной тайне, а также сведения конфиденциального характера.

Совокупность операций сбора, накопления, ввода, вывода, приема, передачи, записи, хранения, регистрации, уничтожения, преобразования и отображения информации часто называют обобщенным термином обработка информации [1].

К техническим средствам передачи, обработки, хранения и отображения информации ограниченного доступа (ТСПИ) относятся [3, 4]: технические средства автоматизированных систем управления, электронно-вычислительные машины и их отдельные элементы, в дальнейшем именуемые средствами вычислительной техники (СВТ); средства изготовления и размножения документов; аппаратура звукоусиления, звукозаписи, звуковоспроизведения и синхронного перевода; системы внутреннего телевидения; системы видеозаписи и видеовоспроизведения; системы оперативно-командной связи; системы внутренней автоматической телефонной связи, включая и соединительные линии перечисленного выше оборудования и т.д. Данные технические средства и системы в ряде случаев именуются основными техническими средствами и системами (ОТСС) [3].

Совокупность средств и систем обработки информации, а также помещений или объектов (зданий, сооружений, технических средств), в которых они установлены, составляет объект ТСПИ, который в некоторых документах называется объектом информатизации [1].

Наряду с техническими средствами и системами, обрабатывающими информацию ограниченного доступа, на объектах ТСПИ также устанавливаются вспомогательные технические средства и системы (ВТСС), непосредственно не участвующие в ее обработке. К ним относятся [3, 4]: системы и средства городской автоматической телефонной связи; системы и средства передачи данных в системе радиосвязи; системы и средства охранной и пожарной сигнализации; системы и средства оповещения и сигнализации; контрольно-измерительная аппаратура; системы и средства кондиционирования; системы и средства проводной радиотрансляционной сети и приема программ радиовещания и телевидения (абонентские громкоговорители, средства радиовещания; телевизоры и радиоприемники и т.д.); средства электронной оргтехники; системы и средства электрочасофикации и иные технические средства и системы. В некоторых документах ВТСС называются средствами обеспечения объекта информатизации [1].

Электропитание ТСПИ и ВТСС, как правило, осуществляется от распределительных устройств и силовых щитов, которые специальными кабелями соединяются с трансформаторной подстанцией городской электросети.

Все технические средства и системы, питающиеся от электросети, должны быть заземлены. Типовая система заземления включает общий заземлитель, заземляющий кабель, шины и провода, соединяющие заземлитель с техническими средствами.

Через помещения, в которых установлены технические средства обработки информации ограниченного доступа, как правило, проходят провода и кабели, не относящиеся к ТСПИ и ВТСС, а также металлические трубы систем отопления, водоснабжения и другие токопроводящие металлоконструкции, которые называются посторонними проводниками [3].

Ряд соединительных линий ВТСС, а также посторонних проводников могут выходить за пределы не только объекта ТСПИ, но и контролируемой зоны (КЗ), под которой понимается пространство (территория, здание, часть здания), в котором исключено неконтролируемое пребывание сотрудников и посетителей организации, а также транспортных средств. Границей контролируемой зоны могут являться периметр охраняемой территории организации, а также ограждающие конструкции охраняемого здания или охраняемой части здания, если оно размещено на неохраняемой территории [3, 4].

Таким образом, при рассмотрении объекта ТСПИ, как объекта разведки, его необходимо рассматривать как систему, включающую:

- технические средства и системы, непосредственно обрабатывающие информацию ограниченного доступа, вместе с их соединительными линиями (под соединительными линиями понимают совокупность проводов и кабелей, прокладываемых между отдельными ТСПИ и их элементами);
- вспомогательные технические средства и системы вместе с их соединительными линиями;
- посторонние проводники;
- систему электропитания объекта;
- систему заземления объекта.

Для добывания информации, обрабатываемой техническими средствами, “противник” (лицо или группа лиц, заинтересованных в получении этой информации) может использовать широкий арсенал портативных технических средств разведки (ТСР).

Совокупность объекта разведки (в данном случае - объекта ТСПИ), технического средства разведки, с помощью которого добывается информация, и физической среды, в которой распространяется информационный сигнал, называется техническим каналом утечки информации (рис. 1) [4].

Рис. 1. Схема технического канала утечки информации

При работе технических средств возникают информативные электромагнитные излучения, а в соединительных линиях ВТСС и посторонних проводниках могут появляться наводки информационных сигналов. Поэтому, технические каналы утечки информации можно разделить на электромагнитные и электрические.

Электромагнитные каналы утечки информации

В электромагнитных каналах утечки информации носителем информации являются различного вида побочные электромагнитные излучения (ПЭМИ), возникающие при работе технических средств, а именно [4]:

• побочные электромагнитные излучения, возникающие вследствие протекания по элементам ТСПИ и их соединительным линиям переменного электрического тока;

• побочные электромагнитные излучения на частотах работы высокочастотных генераторов, входящих в состав ТСПИ;

• побочные электромагнитные излучения, возникающие вследствие паразитной генерации в элементах ТСПИ.

Побочные электромагнитные излучения элементов ТСПИ.

В некоторых ТСПИ (например, системах звукоусиления) носителем информации является электрический ток, параметры которого (сила тока, напряжение, частота и фаза) изменяются по закону изменения информационного речевого сигнала. При протекании электрического тока по токоведущим элементам ТСПИ и их соединительным линиям в окружающем их пространстве возникает переменное электрическое и магнитное поле. В силу этого элементы ТСПИ можно рассматривать как излучатели электромагнитного поля, модулированного по закону изменения информационного сигнала.

Побочные электромагнитные излучения на частотах работы высокочастотных генераторов ТСПИ.

В состав ТСПИ могут входить различного рода высокочастотные генераторы. К таким устройствам можно отнести: задающие генераторы, генераторы тактовой частоты, генераторы стирания и подмагничивания магнитофонов, гетеродины радиоприемных и телевизионных устройств, генераторы измерительных приборов и т.д.

В результате внешних воздействий информационного сигнала (например, электромагнитных колебаний) на элементах высокочастотных генераторов наводятся электрические сигналы. Приемником магнитного поля могут быть катушки индуктивности колебательных контуров, дроссели в цепях электропитания и т.д. Приемником электрического поля являются провода высокочастотных цепей и другие элементы. Наведенные электрические сигналы могут вызвать непреднамеренную модуляцию собственных высокочастотных колебаний генераторов, которые излучаются в окружающее пространство.

Побочные электромагнитные излучения, возникающие вследствие паразитной генерации в элементах ТСПИ.

Паразитная генерация в элементах ТСПИ, в том числе, самовозбуждение усилителей низкой частоты (например, усилителей систем звукоусиления и звукового сопровождения, магнитофонов, систем громкоговорящей связи и т.п.), возможна за счет случайных преобразований отрицательных обратных связей (индуктивных или емкостных) в паразитные положительные, что приводит к переводу усилителя из режима усиления в режим автогенерации сигналов. Частота автогенерации (самовозбуждения) лежит в пределах рабочих частот нелинейных элементов усилителей (например, полупроводниковых приборов, электровакуумных ламп и т.п.). Сигнал на частотах самовозбуждения, как правило, оказывается модулированным информационным сигналом. Самовозбуждение наблюдается, в основном, при переводе усилителя в нелинейный режим работы, т.е. в режим перегрузки.

Побочные электромагнитные излучения возникают при следующих режимах обработки информации средствами вычислительной техники:

- вывод информации на экран монитора;
- ввод данных с клавиатуры;
- запись информации на накопители на магнитных носителях;
- чтение информации с накопителей на магнитных носителях;
- передача данных в каналы связи;
- вывод данных на периферийные печатные устройства – принтеры, плоттеры;-
запись данных от сканера на магнитный носитель (ОЗУ).

Для перехвата побочных электромагнитных излучений ТСПИ “противником” могут использоваться как обычные средства радио-, радиотехнической разведки, так и специальные средства разведки, которые называются техническими средствами разведки побочных электромагнитных излучений и наводок (ТСР ПЭМИН). Как правило, полагается, что ТСР ПЭМИН располагаются за пределами контролируемой зоны объекта.

Качество обнаружения сигнала средством разведки характеризуется вероятностями правильного обнаружения P_о сигнала и ложной тревоги P_лт. Обычно предполагается, что в средствах разведки используются оптимальные для перехватываемых видов сигналов приемные устройства. Наиболее часто в них реализуется алгоритм обработки сигнала по критерию Неймана – Пирсона, при котором минимизируется вероятность ошибки 2-го рода (пропуск сигнала) при условии, что вероятность ошибки 1-го рода (ложная тревога) не больше некоторой заданной величины. Наиболее распространенным видом помех являются внутренние шумы приемного устройства, которые суммируются с принимаемым сигналом (аддитивные шумы). Зная уровень шума приемного устройства, легко рассчитать уровень сигнала на входе приемного устройства, при котором вероятность его правильного обнаружения будет равна некоторому допустимому (нормированному) значению Р_о.доп, которое обычно называют чувствительностью приемного устройства U_рпм.

Для обеспечения требуемого уровня защиты информации допустимое значение вероятности правильного обнаружения сигнала обычно составляет Р_о.доп=0.1-0.7  при вероятности ложной тревоги Р_лт=10^-3.

Используя характеристики приемного устройства и антенной системы средства разведки, можно рассчитать допустимое (нормированное) значение напряженности электромагнитного поля в точке размещения средства разведки, при котором отношение “информационный сигнал/помеха” на входе приемного устройства будет равно некоторому (нормированному) значению, при котором еще возможно или обнаружение средством разведки информационных сигналов с требуемой вероятностью, или измерение их параметров с допустимыми ошибками, а значит – и выделение полезной информации.

Пространство вокруг ТСПИ, в пределах которого напряженность электромагнитного поля превышает допустимое (нормированное) значение, называется зоной 2 (R2) [3]. Фактически зона R2 – это зона, в пределах которой возможен перехват средством разведки побочных электромагнитных излучений ТСПИ с требуемым качеством (рис. 2).

Рис. 2. Перехват побочных электромагнитных излучений ТСПИ
средствами разведки ПЭМИН

Зона 2 для каждого ТСПИ определяется инструментально-расчетным методом при проведении специальных исследований технических средств на ПЭМИН и указывается в предписании на их эксплуатацию или сертификате соответствия.

Таким образом, по электромагнитным каналам утечки информации перехват информации может осуществляется путем приема и детектирования средством разведки побочных электромагнитных излучений, возникающих при работе ТСПИ.

Наряду с пассивными способами перехвата информации, обрабатываемой ТСПИ, и рассмотренными выше, возможно использование и активных способов, в частности, способа “высокочастотного облучения” (рис. 3), при котором ТСПИ облучается мощным высокочастотным гармоническим сигналом (для этих целей используется высокочастотный генератор с направленной антенной, имеющей узкую диаграмму направленности). При взаимодействии облучающего электромагнитного поля с элементами ТСПИ происходит его переизлучение. На нелинейных элементах ТСПИ происходит модуляция вторичного излучения информационным сигналом. Переизлученный сигнал принимается приемным устройством средства разведки и детектируется.

Рис. 3. Перехват информации, обрабатываемой ТСПИ,
методом “высокочастотного облучения”

Для перехвата информации, обрабатываемой ТСПИ, также возможно использование электронных устройств перехвата информации (закладных устройств), скрытно внедряемых в технические средства и системы (рис. 4). Они представляют собой миниатюрные передатчики, излучение задающих генераторов которых модулируется информационным сигналом. Перехваченная с помощью закладных устройств информация или непосредственно передается по радиоканалу, или сначала записывается в специальное запоминающее устройство, а уже затем по команде управления передается по радиоканалу.

Наиболее вероятна установка закладных устройств в ТСПИ иностранного производства.

Рис. 4. Перехват информации, обрабатываемой ТСПИ,
путем установки в них закладных устройств

Электрические каналы утечки информации

Причинами возникновения электрических каналов утечки информации могут быть [3, 4]:

- гальванические связи соединительных линий ТСПИ с линиями ВТСС и посторонними проводниками;
- наводки побочных электромагнитных излучений ТСПИ на соединительные линии ВТСС и посторонние проводники;
- наводки побочных электромагнитных излучений ТСПИ на цепи электропитания и заземления ТСПИ;
- “просачивание” информационных сигналов в цепи электропитания и заземления ТСПИ;
- “просачивание” информационных сигналов в цепи заземления ТСПИ.

Наводки (токи и напряжения) в токопроводящих элементах обусловлены электромагнитным излучением ТСПИ (в том числе, и их соединительными линиями), а также емкостными и индуктивными связями между ними. Соединительные линии ВТСС или посторонние проводники являются как бы случайными антеннами, при гальваническом подключении к которым средства разведки ПЭМИН возможен перехват наведенных в них информационных сигналов (рис. 5).

Рис. 5. Перехват наведенных электромагнитных излучений ТСПИ
с посторонних проводников (инженерных коммуникаций)

Случайные антенны могут быть сосредоточенными и распределенными [3]. Сосредоточенная случайная антенна представляет собой компактное техническое средство (например, телефонный аппарат, громкоговоритель радиотрансляционной сети, датчик пожарной сигнализации и т.д.), подключенное к линии, выходящей за пределы контролируемой зоны. К распределенным случайным антеннам относятся случайные антенны с распределенными параметрами: кабели, провода, металлические трубы и другие токопроводящие коммуникации, выходящие за пределы контролируемой зоны. Уровень наводимых в них сигналов в значительной степени зависит не только от мощности излучаемых сигналов, но и расстояния от линий ТСПИ до линий ВТСС или посторонних проводников, а также длины их совместного пробега.

При распространении по случайной антенне наведенный информационный сигнал затухает. Коэффициент затухания информационного сигнала можно рассчитать, зная расстояние от места возможного подключения ТСР к случайной антенне до объекта ТСПИ и частоты побочных электромагнитных излучений. При известном коэффициенте затухания легко рассчитать значение наведенного информационного сигнала в случайной антенне, при котором на входе приемного устройства средства разведки уровень информационного сигнала будет равен некоторому пороговому (нормированному) значению, при котором вероятность его правильного обнаружения будет равна требуемому значению Р_о.доп.

Пространство вокруг ТСПИ, в пределах которого уровень наведенного от ТСПИ информативного сигнала в сосредоточенных антеннах превышает допустимое (нормированное) значение называется зоной 1 (r1), а в распределенных антеннах – зоной 1^* (r1^*) [3].

В отличие от зоны R2, размер зоны r1 (r1^*) зависит не только от уровня побочных электромагнитных излучений ТСПИ, но и от длины случайной антенны (от помещения, в котором установлено ТСПИ до места возможного подключения к ней средства разведки).

Зоны r1 (r1^*) для каждого ТСПИ определяется инструментально-расчетным методом при проведении специальных исследований технических средств на ПЭМИН и указывается в предписании на их эксплуатацию или сертификате соответствия.

“Просачивание” информационных сигналов в цепи электропитания возможно при наличии внутренних паразитных емкостных и (или) индуктивных связей выпрямительного устройства блока питания ТСПИ. Например, в усилителе низкой частоты токи усиливаемых сигналов замыкаются через источник электропитания, создавая на его внутреннем сопротивлении падение напряжения, которое при недостаточном затухании в фильтре выпрямительного устройства может быть обнаружено в линии электропитания при наличии магнитной связи между выходным трансформатором усилителя и трансформатором выпрямительного устройства. Кроме того, среднее значение потребляемого тока в оконечных каскадах усилителей в большей или меньшей степени зависит от амплитуды информационного сигнала, что создает неравномерную нагрузку на выпрямитель и приводит к изменению потребляемого тока по закону изменения информационного сигнала.

“Просачивание” информационных сигналов в цепи заземления. Кроме заземляющих проводников, служащих для непосредственного соединения ТСПИ с контуром заземления, гальваническую связь с землей могут иметь различные проводники, выходящие за пределы контролируемой зоны. К ним относятся нулевой провод сети электропитания, экраны (металлические оболочки) соединительных кабелей, металлические трубы систем отопления и водоснабжения, металлическая арматура железобетонных конструкций и т.д. Все эти проводники совместно с заземляющим устройством образуют разветвленную систему заземления, на которую могут наводиться информационные сигналы. Кроме того, в грунте вокруг заземляющего устройства возникает электромагнитное поле, которое также является источником информации.

Перехват информационных сигналов в линиях электропитания и цепях заземления ТСПИ возможен при гальваническом подключении к ним средства разведки ПЭМИН (рис. 6).

Рис. 6. Перехват информационных сигналов с цепей электропитания и заземления ТСПИ

Таким образом, перехват информации, обрабатываемой техническими средствами, может осуществляться путем (рис. 7):

- перехвата побочных электромагнитных излучений, возникающих при работе технических средств;
- перехвата наводок информационных сигналов с соединительных линий ВТСС и посторонних проводников;
- перехвата информационных сигналов с линий электропитания и заземления ТСПИ;
- “высокочастотного облучения” ТСПИ;
- внедрением в ТСПИ закладных устройств.Рис. 7. Классификация способов перехвата информации, обрабатываемой техническими средствами

Литература

1. ГОСТ Р 51275-99. Защита информации. Объект информатизации. Факторы, воздействующие на информацию. Общие положения. (Принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 12 мая 1999 № 160).
2. Доктрина информационной безопасности Российской Федерации (Принята 9 сентября 2000 г. № ПР-1895).
3. Терминология в области защиты информации: Справочник. М.: ВНИИ Стандарт, 1993. 110 с.
4. Хорев А.А. Защита информации от утечки по техническим каналам. Часть 1. Технические каналы утечки информации. М.: Гостехкомиссия РФ, 1998. 320 с.

Статья опубликована на сайте: 28.04.2006