Материал: MSZI_2003
106
Глава
4.
Каналы
несанкционированного
получения
информации
равно
количеству
его
параметров
.
Так
,
например
,
если
в
качестве
переносчика
выбрано
синусоидальное
колебание
f(t) = A sin (
ω
t +
ψ
)
,
то
параметрами
являются
амплитуда
A
,
частота
ω
и
начальная
фаза
ψ
.
Каждый
из
этих
параметров
можно
модулировать
,
в
результате
чего
получается
,
соответственно
,
ампли
-
тудная
(
АМ
),
частотная
(
ЧС
)
и
фазовая
модуляция
ФМ
.
Если
переносчиком
является
периодическая
последовательность
импульсов
опреде
-
ленной
формы
,
параметрами
являются
:
амплитуда
,
длительность
,
частота
следования
и
фаза
.
Это
дает
четыре
основные
вида
импульсной
модуляции
:
амплитудно
-
импульсная
(
АИМ
),
длительностно
-
импульсная
(
ДИМ
),
частотно
-
импульсная
(
ЧИМ
)
и
фазово
-
импульсная
(
ФИМ
).
Переход
от
видеоимпульсов
к
радиоимпульсам
позволяет
получить
еще
два
вида
модуляции
:
по
частоте
и
по
фазе
высокочастотного
заполнения
.
Возможны
,
в
принципе
,
многочисленные
виды
модуляции
по
параметрам
,
опреде
-
ляющим
форму
видеоимпульсов
;
однако
на
практике
такие
виды
модуляции
пока
не
применяются
.
В
качестве
переносчика
можно
воспользоваться
не
только
периодической
функцией
,
но
и
стационарным
случайным
процессом
.
В
этом
случае
в
качестве
модулируемого
параметра
можно
взять
любую
числовую
характеристику
,
которая
в
силу
стационарно
-
сти
является
,
по
определению
,
постоянной
(
т
.
е
.
не
зависящей
от
начала
отсчета
времени
)
величиной
.
Таковы
,
например
,
моменты
распределения
или
их
Фурье
-
преобразования
.
Первый
момент
,
т
.
е
.
среднее
значение
,
обычно
равен
нулю
.
Второй
момент
есть
функция
корреляции
,
зависящая
от
временн
о
го
сдвига
τ
.
Фурье
-
преобразование
функции
корре
-
ляции
есть
спектр
мощности
.
Второй
момент
при
τ
= 0
есть
просто
мощность
.
Модуля
-
ция
по
мощности
представляет
собой
аналогию
амплитудной
модуляции
.
Модуляция
по
положению
спектра
на
шкале
частот
в
чем
-
то
подобна
частотной
модуляции
.
Аналога
фазовой
модуляции
для
случайного
процесса
не
существует
.
Следует
иметь
в
виду
,
что
мощность
,
определенная
для
конечного
отрезка
реализа
-
ции
случайного
процесса
,
есть
случайная
величина
,
флуктуирующая
около
среднего
значения
.
Тоже
относится
и
к
любым
другим
моментам
или
их
преобразованиям
.
По
-
этому
при
использовании
случайного
процесса
в
качестве
переносчика
в
сигнал
с
самого
начала
примешивается
специфическая
помеха
,
хотя
и
не
устранимая
,
но
с
известными
статистическими
характеристиками
.
Сигналы
с
помехами
Наряду
с
полезным
сигналом
на
вход
приемника
,
как
правило
,
действует
помеха
.
Обычно
сигнал
и
помеха
взаимодействуют
между
собой
аддитивно
,
т
.
е
.
суммируются
.
Иногда
между
ними
имеет
место
и
мультипликативное
взаимодействие
.
Таким
образом
,
при
достаточно
сильных
помехах
прием
полезного
сигнала
может
значительно
затруднит
-
ся
или
вообще
стать
невозможным
.
Поэтому
для
обеспечения
необходимого
качества
приема
необходимо
каким
-
то
образом
устранить
или
ослабить
воздействие
помехи
на
средство
приема
.
Сигналы
с
помехами
107
Исследуем
влияние
помехи
на
основные
характеристики
сигнала
при
аддитивном
их
взаимодействии
в
трех
основных
случаях
.
1.
Если
сигнал
х
(t)
и
помеха
х
п
(t)
являются
квазидетерминированными
,
то
суммарный
сигнал
х
Σ
(t) =
х
(t) +
х
п
(t)
.
Предположим
,
что
х
(t)
и
х
п
(t)
—
импульсы
.
Тогда
спектр
суммарного
сигнала
S
Σ
(i
ω
) = S(i
ω
) + S
п
(i
ω
)
,
где
S(i
ω
)
и
S
п
(i
ω
)
спектры
соответственно
х
(t)
и
х
п
(t)
.
Энергия
суммарного
сигнала
будет
описываться
следующим
выражением
:
E
Σ
=
⌡
⌠
–
∞
+
∞
х
2
Σ
(t) dt = E
x
+ E
x
п
+ 2E
xx
п
=
⌡
⌠
–
∞
+
∞
х
2
(t) dt +
⌡
⌠
–
∞
+
∞
х
2
п
(t) dt + 2
⌡
⌠
–
∞
+
∞
х
(t)x
п
(t) dt
,
где
E
xx
п
—
энергия
взаимодействия
сигнала
и
помехи
.
Если
E
xx
п
= 0
,
то
сигнал
и
помеха
ортогональны
.
Корреляционная
функция
суммар
-
ного
сигнала
в
этом
случае
имеет
следующий
вид
:
R
Σ
(
τ
) =
⌡
⌠
–
∞
+
∞
х
Σ
(t)
х
Σ
(t –
τ
)dt = R
xx
(
τ
) + R
x
п
x
п
(
τ
) + R
xx
п
(
τ
)
+ R
x
п
x
(
τ
)
R
xx
п
(0)
+ R
x
п
x
(0) = E
xx
п
Если
сигнал
является
квазидетерминированным
,
а
помеха
случайной
,
то
суммарный
сигнал
,
описываемый
выражением
х
Σ
(t) =
х
(t) +
х
п
(t)
,
может
рассматриваться
,
как
нестационарный
сигнал
,
у
которого
математическое
ожидание
является
функцией
времени
.
Сигнал
и
помеха
в
этом
случае
взаимонезависимы
,
поэтом
корреляционная
функция
суммарного
сигнала
R
Σ
(
τ
) = R
x
(
τ
) + R
x
п
(
τ
)
Если
сигнал
периодический
,
то
R
x
(
τ
)
является
периодической
функцией
,
а
R
x
п
(
∞
) =
0
.
Это
используется
для
выделения
периодического
сигнала
из
случайной
помехи
.
Если
сигнал
и
помеха
являются
случайными
,
то
X
Σ
(t) = X(t) + X
п
(t)
.
В
этом
случае
плотность
вероятности
p
Σ
(x)
сигнала
X
Σ
(t)
будет
равна
свертке
распределений
p(x)
и
p(
х
п
)
.
Корреляционная
функция
суммарного
сигнала
:
R
Σ
(
τ
) = R
xx
(
τ
) + R
x
п
x
п
(
τ
) + R
xx
п
(
τ
)
+ R
x
п
x
(
τ
) + …
Если
X(t)
и
X
п
(t)
некоррелированы
,
то
R
xx
п
(
τ
) = 0
и
R
x
п
x
(
τ
) = 0
Тогда
R
Σ
(
τ
) = R
xx
(
τ
) + R
x
п
x
п
(
τ
)
108
Глава
4.
Каналы
несанкционированного
получения
информации
Энергетический
спектр
суммарного
сигнала
G
Σ
(
ω
) =
⌡
⌠
–
∞
+
∞
R
Σ
(
τ
) e
–j
ωτ
d
τ
= G
xx
(
ω
) + G
x
п
x
п
(
ω
) + G
xx
п
(
ω
)
+ G
x
п
x
(
ω
) + …
Если
X(t)
и
X
п
(t)
некоррелированы
,
то
G
xx
п
(
ω
) = G
x
п
x
(
ω
) = 0
Способы
борьбы
с
помехами
в
значительной
мере
зависят
от
их
спектра
.
По
относи
-
тельному
спектральному
составу
различают
следующие
три
вида
помех
:
•
высокочастотная
с
периодом
повторений
Т
п
значительно
меньше
времени
измерения
Т
изм
;
•
с
периодом
повторения
,
близким
к
Т
изм
;
•
низкочастотная
с
периодом
повторения
Т
п
,
значительно
превышающим
Т
изм
.
Высокочастотную
составляющую
наиболее
целесообразно
уменьшать
усреднением
,
если
при
этом
обеспечивается
необходимое
быстродействие
приема
информации
.
Составляющая
с
периодом
Т
п
≈
T
изм
часто
представляет
собой
помехи
с
частотой
се
-
ти
.
В
этом
случае
помехи
уменьшают
,
применяя
фильтры
,
интегрирование
за
время
,
кратное
периоду
помехи
,
и
осуществляя
синфазирование
моментов
получения
информа
-
ции
и
перехода
помехи
через
нулевое
значение
.
Низкочастотная
составляющая
устраняется
обычно
способами
,
разработанными
для
систематических
погрешностей
.
Излучатели
электромагнитных
колебаний
Источниками
опасного
сигнала
являются
элементы
,
узлы
и
проводящие
цепи
техни
-
ческих
средств
с
токами
и
напряжениями
опасных
сигналов
,
а
также
голосовой
аппарат
человека
и
элементы
технических
средств
,
создающие
акустические
поля
опасных
сиг
-
налов
.
К
основным
техническим
системам
и
средствам
относятся
средства
,
предназначен
-
ные
для
передачи
,
приема
,
обработки
и
хранения
информации
с
ограниченным
доступом
(
ИсОД
):
•
электронно
-
вычислительные
машины
(
ЭВМ
),
в
том
числе
персональные
(
ПЭВМ
);
•
аппаратура
звукозаписи
,
звуковоспроизведения
и
звукоусиления
;
•
системы
оперативно
-
командной
и
громкоговорящей
связи
;
•
системы
внутреннего
телевидения
;
•
средства
изготовления
и
размножения
документов
.
Вспомогательные
технические
системы
и
средства
не
предназначены
для
обработки
ИсОД
,
но
при
совместной
установке
с
основными
техническими
системами
и
средства
-
ми
или
при
установке
в
служебных
помещениях
,
где
ведутся
переговоры
или
работы
,
связанные
с
ИсОД
,
они
могут
способствовать
утечке
информации
или
образовывать
“
самостоятельные
”
системы
утечки
.
Излучатели
электромагнитных
колебаний
109
К
вспомогательныем
техническим
системам
и
средствам
относятся
:
•
системы
открытой
телефонной
связи
;
•
системы
радиотрансляции
;
•
системы
электропитания
;
•
системы
охранной
и
пожарной
сигнализации
.
Вспомогательные
технические
средства
,
а
также
различного
рода
цепи
,
расположенные
в
непосредственной
близости
от
основных
технических
систем
и
средств
,
могут
обладать
антенным
эффектом
.
Этот
эффект
заключается
в
преобразовании
энергии
приходящей
от
основных
технических
систем
и
средств
электромагнитной
волны
в
энергию
электриче
-
ских
токов
.
Вторичные
технические
системы
и
средства
,
а
также
образовываемые
ими
це
-
пи
,
называются
также
случайными
приемными
антеннами
.
К
сосредоточенным
случай
-
ными
приемным
антеннам
относятся
телефонные
аппараты
,
электрические
звонки
,
датчи
-
ки
охранной
и
пожарной
сигнализации
и
т
.
п
.
К
распределенным
случайным
антеннам
относятся
различного
рода
кабели
,
провода
систем
сигнализации
,
ретрансляционные
сети
,
трубы
,
металлические
конструкции
и
т
.
п
.
При
прохождении
опасных
сигналов
по
элементам
и
цепям
технических
средств
,
со
-
единительным
линиям
,
в
окружающем
пространстве
возникает
электромагнитное
поле
.
Поэтому
такие
средства
и
линии
можно
считать
излучателями
.
Все
источники
опасного
сигнала
принято
рассматривать
как
излучатели
,
условно
подразделяемые
на
три
типа
:
точечные
,
линейные
(
распределенные
)
и
площадные
.
Точечные
излучатели
—
это
технические
средства
или
излучающие
элементы
их
электрических
схем
,
размеры
которых
значительно
меньше
длины
волны
опасного
сиг
-
нала
,
обрабатываемого
технической
системой
и
средством
,
и
расстояния
до
границы
контролируемой
зоны
.
К
распределенным
излучателям
относят
кабельные
и
соединительные
проводные
линии
.
Площадные
излучатели
—
это
совокупность
технических
средств
,
равномерно
рас
-
пределенных
на
некоторой
площади
и
обтекаемых
одним
и
тем
же
током
.
Технические
средства
,
для
которых
характерна
большая
амплитуда
напряжения
опасного
сигнала
и
малая
амплитуда
тока
,
относятся
к
электрическим
излучателям
.
Тех
-
нические
средства
с
большой
амплитудой
тока
и
малой
амплитудой
напряжения
рас
-
сматриваются
,
как
магнитные
излучатели
.
Кроме
того
,
электромагнитные
излучения
радиоэлектронного
оборудования
(
РЭО
)
можно
разделить
на
основные
и
нежелательные
.
Основные
радиоизлучения
характеризуются
:
•
несущей
частотой
;
•
мощностью
(
напряженностью
)
поля
;
•
широкой
полосой
излучаемых
частот
;
•
параметрами
модуляции
.
Нежелательные
излучения
подразделяются
на
побочные
,
внеполосные
и
шумовые
.
110
Глава
4.
Каналы
несанкционированного
получения
информации
Наиболее
опасными
,
с
точки
зрения
образования
каналов
утечки
информации
,
яв
-
ляются
побочные
излучения
.
Побочные
излучения
—
это
радиоизлучения
,
возникающие
в
результате
любых
не
-
линейных
процессов
в
радиоэлектронном
устройстве
,
кроме
процессов
модуляции
.
По
-
бочные
излучения
возникают
как
на
основной
частоте
,
так
и
на
гармониках
,
а
также
в
виде
их
взаимодействия
.
Радиоизлучение
на
гармонике
—
это
излучение
на
частоте
(
час
-
тотах
),
в
целое
число
раз
большей
частоты
основного
излучения
.
Радиоизлучение
на
суб
-
гармониках
—
это
излучение
на
частотах
,
в
целое
число
раз
меньших
частоты
основного
излучения
.
Комбинационное
излучение
—
это
излучение
,
возникающее
в
результате
взаи
-
модействия
на
линейных
элементах
радиоэлектронных
устройств
колебаний
несущей
(
основной
)
частоты
и
их
гармонических
составляющих
.
Отмечая
многообразие
форм
электромагнитных
излучений
,
следует
подчеркнуть
,
что
имеется
и
так
называемое
интермодуляционное
излучение
,
возникающее
в
результате
воздействия
на
нелинейный
элемент
высокочастотного
(
ВЧ
)
тракта
радиоэлектронной
системы
(
РЭС
)
генерируемых
колебаний
и
внешнего
электромагнитного
поля
.
Каждое
электронное
устройство
является
источником
магнитных
и
электромагнит
-
ных
полей
широкого
частотного
спектра
,
характер
которых
определяется
назначением
и
схемными
решениями
,
мощностью
устройства
,
материалами
,
из
которых
оно
изготовле
-
но
,
и
его
конструкцией
.
Известно
,
что
характер
поля
изменяется
в
зависимости
от
расстояния
до
приемного
устройства
.
Если
это
расстояние
значительно
меньше
длины
волны
электромагнитного
сигнала
(
r
<<
λ
),
поле
имеет
ярко
выраженный
магнитный
(
или
электрический
)
характер
,
а
в
дальней
зоне
(
r
>>
λ
)
поле
носит
явный
электромагнитный
характер
и
распространя
-
ется
в
виде
полосной
волны
,
энергия
которой
делится
поровну
между
электрической
и
магнитной
компонентами
.
Коль
скоро
длина
волны
определяет
расстояние
и
тем
более
назначение
,
устройство
,
принцип
работы
и
другие
характеристики
правомерно
подразделять
излучатели
элек
-
тромагнитных
сигналов
на
низкочастотные
,
высокочастотные
и
оптические
.
Низкочастотные
излучатели
Низкочастотными
(
НЧ
)
излучателями
электромагнитных
колебаний
в
основном
явля
-
ются
звукоусилительные
устройства
различного
функционального
назначения
и
конструк
-
тивного
исполнения
.
В
ближней
зоне
таких
устройств
наиболее
мощным
выступает
маг
-
нитное
поле
опасного
сигнала
.
Такое
поле
усилительных
систем
достаточно
легко
обнару
-
живается
и
принимается
посредством
магнитной
антенны
и
селективного
усилителя
звуковых
частот
(
рис
. 4.3).