Защита телекоммуникаций (стр. 3 )

ПЕРЕВОДЯЩИХ ОБЛУЧАЕМУЮ РАДИОЭЛЕКТРОННУЮ АППАРАТУРУ

В СБОЙНОЕ СОСТОЯНИЕ

Как известно, при облучении мощными электромагнитными импульсами радиоэлектронная аппаратура (РЭА) телекоммуникационных и информационно-измерительных систем может изменять своё штатное состояние на аварийное или близкое к нему из-за возникновения обратимых или необратимых отказов в полупроводниках. В результате происходит утрата части передаваемой или хранимой информации и потеря управляемости системой. Явления, происходящие при этом в полупроводниковых элементах, исследованы достаточно подробно (см., например, обзор [1]). В отличие от этого механизм изменения состояния РЭА как целостного объекта изучен слабо. В частности, крайне скудны сведения о пороговом числе импульсов, вызывающих тот или иной эффект сбоя в облучаемой РЭА.

С целью частичного восполнения этого пробела проведены экспериментальные исследования по выявлению и изучению порогового (по числу импульсов) эффекта в изменения исходного состояния тестовой РЭА при воздействии на неё мощным импульсным СВЧ-излучением.

В качестве объектов воздействия были выбраны: портативная УКВ (ЧМ) радиостанция ВЭБР-160/9, настроенная на частоту 146,25 МГц, и исполнительное устройство пейджингового типа, основой которого служил регенеративный приёмник, настроенный на частоту 150 МГц. Первый объект моделировал устройства, используемые спецслужбами, в частности, милицией, спецназом и т. д.; второй объект – устройства, используемые в качестве примитивных радиовзрывателей фугасов бандитскими террористическими формированиями в Чечне. Принцип работы второго объекта был основан на переключении исполнительного транзисторного ключа, которое осуществлялось при приёме специальной радиокодограммы, состоящей из 18 импульсов, размещаемых на 36 позициях, при общей длительности кодограммы 6 мс. Оба испытываемых объекта размещались в радиопрозрачных пластмассовых корпусах и облучались мощными короткими СВЧ-импульсами в двух режимах: в непрерывном режиме при постоянной частоте следования импульсов, равной F=100 Гц, и в режиме заданного фиксированного числа импульсов. Длительность импульсов составляла примерно τ=5 нс, несущая частота облучающего импульсного электромагнитного поля – 9,3 ГГц. Предварительные исследования по изучению возможных эффектов, возникающих в РЭА при непрерывном облучении, показали, что в исполнительном пейджинговом устройстве, находящемся в дежурном режиме, может происходить стимулированное переключение транзисторного ключа, а в УКВ-радиостанции – блокироваться приём и передача [2, 3]. Дальнейшее изучение условий возникновения этих эффектов показало, что они имеют пороговый характер и проявляются не только при превышении определённых пределов плотности потока энергии или плотности потока мощности импульсного поля, но и что было новым – в зависимости от числа импульсов, облучивших РЭА.

Так, применительно к УКВ-радиостанции, ориентированной оптимально с точки зрения наилучшего восприятия воздействующего помехового поля, установлено, что блокирование передачи происходило при воздействии на станцию пачки из N=21…22 импульсов при средней (за время, равное длительности импульса) плотности потока мощности в импульсе Рим ≈ 280 Вт/см2 или, соответственно, плотности потока энергии в импульсе Пим = Римτ ≈ 1,4×10-6 Дж/см2. Величина Рим рассчитывалась на основе калориметрического измерения средней (за период следования импульсов) плотности потока мощности в пачке Рср, Вт/см2: Рим = Рср / Fτ. При этом суммарная плотность потока энергии, необходимая для блокирования станции, составляла Псум = Пим N ≈ (3…3,1)×10-5 Дж/см2.

После того, как начиналось блокирование, функционально поражённое состояние станции сохранялось неопределённо долгое время, однако оно могло быть прервано с помощью одной из управляющих штатных операций, например, путём выключения и нового повторного включения станции.

В режиме приёма также наблюдался пороговый (по числу импульсов) эффект блокирования, причём число требуемых импульсов оказалось примерно таким же, как и при блокировании в режиме передачи. Однако в данном случае рабочее состояние станции самопроизвольно восстанавливалось за время порядка долей и единиц секунд. Обычно такая реакция характерна для аналоговых устройств [3]; здесь же она наблюдалась для цифровой станции.

Во втором исследованном объекте стимулированное срабатывание исполнительного устройства происходило при Рим ≥100 Вт/см2 (соответственно, Пим ≥ 5×10-7 Дж/см2) и числе импульсов N=35…36. При умощнении СВЧ-облучения пороговое число импульсов уменьшалось до 7. Подробно полученные результаты для данного объекта представлены в табл. 1.

Таблица 1

Характеристики облучаемого импульсного поля и пороговое число

импульсов, переводящих облучаемую РЭА в “сработанное” состояние

Рср, Вт/см2	Рим, Вт/см2	Пим, Дж/см2	N, шт.	Псум, Дж/см2
2,1×10-5	97	0,49×10-6	36	1,76×10-5
3,55×10-5	163	0,82×10-6	16	1,31×10-5
5,55×10-5	255	1,3×10-6	9	1,17×10-5
7,25×10-5	333	1,67×10-6	7	1,17×10-5
9,85×10-5	452	2,26×10-6	7	1,58×10-5

Как следует из анализа таблицы, несмотря на существенные вариации исходных параметров облучающего импульсного поля (Рим мах/Рим мин ≈ 4,7 раза), суммарная Псум пороговая плотность потока энергии срабатывания устройства остаётся почти постоянной величиной (которую можно принять равной Псум сред ≈ 1,4×10-5 Дж/см2) с малыми относительными отклонениями (мах {|Псум / Псум сред - 1|} ≈ 0,25). Данный результат убедительно свидетельствует о существовании некоторого энергетически-накопительного механизма перевода РЭА из исходного “взведённого” состояния в новое “сработанное”, получившееся в результате преднамеренного вызванного сбоя. Одной из причин проявления такого механизма может быть, на наш взгляд, наличие в РЭА высокодобротных элементов, в которых под действием очередного импульса происходит монотонное увеличение остатка запасённой энергии до тех пор, пока она не превысит критическое значение.

Библиографический список

1. , , и др. Влияние мощных импульсных микроволновых помех на полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы // Зарубежная радиоэлектроника. 1995. №1. С.37-53.

2. , , Помехи и сбои при воздействии мощных наносекундных импульсов на приёмо-передатчики сотовой и мобильной связи // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2004. №10. С.47-53.

3. Влияние воздействия мощных СВЧ-импульсов на УКВ-радиостан-цию // Антенны. 2001. №5. С.57-60.

Россия, г. Воронеж, Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю

Моделирование динамики обмена данными

в вычислительных сетях в задачах оценки

эффективности защиты передаваемой информации

Моделирование локальной вычислительной сети (ЛВС) является неотъемлемым этапом решения задачи оценки эффективности защиты информации (ЗИ), циркулирующей в ней. В настоящее время существует более сотни специализированных систем моделирования ЛВС, ориентированных на проблемы производительности и надежности, но не оснащенных специальными алгоритмами и компонентами для оценки конфиденциальности и целостности передаваемой по сети информации.

Сетевые протоколы, используемые для организации информационного обмена по общей шине распространения сигналов ЛВС [1], с точки зрения математической интерпретации являются детерминированными дискретными системами. Поэтому стек сетевых протоколов может быть представлен в виде детерминированной передаточной функции на области определения двух стохастических процессов: потока передаваемых файлов λф пд и потока сетевых кадров λк пм , поступающего из среды распространения сигналов. Наиболее целесообразным способом аналитического описания данных функций является использование математического аппарата сетей Петри [2].

Стек протоколов не является идеальной последовательно - параллельной структурой, поскольку требует учета состояния коррелированных по стеку потоков. В рамках модели необходима реализация механизмов диспетчеризации моделируемых параллельных процессов. Кроме того, количество состояний, определяющих поведение моделируемой системы, может быть достаточно большим, а алгоритм перехода из одного состояния в другое – соизмерим по сложности с алгоритмом функционирования оригинала. Например, функционирование протокола LLC определяется одним из 14-ти возможных его состояний [3]. Возникает необходимость разработки многомерной модели, отображающей во времени поведение и состояние моделируемой системы. При этом влияние поведения системы на ее дальнейшее состояние и влияние текущего состояния на дальнейшее поведение обоюдное. Многомерность модели не только увеличивает сложность ее реализации, но кратно увеличивает время разработки, требуемые вычислительные ресурсы, уменьшает гибкость модели.

Для решения указанной проблемы целесообразно использовать логический семафор Ξ с модифицированным алгоритмом управления, представляющий собой n - разрядную двоичную переменную (разрядность определяется по числу возможных состояний системы):

, причем ,