Сучасні інформаційні технології/4. Інформаційна безпека

Медведєв Д. О.

Національний гірничий університет, Україна

ДОСЛІДЖЕННЯ РІВНІВ ПОБІЧНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ

ВИПРОМІНЮВАНЬ ВІДЕОТРАКТУ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮ’ТЕРА ПРИ РІЗНИХ РЕЖИМАХ РОБОТИ

При обробці інформації обмеженого використання засобами обчислювальної техніки відбувається передача інформативних сигналів по електричних колах технічних засобів. Цей процес визиває виникнення змінних електромагнітних полів. Ці поля поширюються на значні відстані. Зловмисник за допомогою спеціальних технічних засобів може перехопити ці поля й відновити інформацію з обмеженим використанням.

Відеотракт є найбільш інформативним і доступним для розпізнавання інформації, що відображається на моніторі при перехопленні побічних електромагнітних випромінювань (ПЕМВ). При цьому рівень цих випромінювань може змінюватись від типу інформації, що передається та режиму роботи відеокарти. Метою цієї роботи і є дослідження цих закономірностей.

Проводились виміри рівнів побічних електромагнітних випромінювань відеотракту (відеокарта, кабель зв'язку з монітором, монітор) за допомогою програмно-автоматизованого комплексу АКОР-2ПК. При цьому вимірялися як рівні максимальних випромінювань сигналів і їх гармонік, так і спектри випромінювань за допомогою програмно вбудованого в комплекс АКОР-2ПК цифрового аналізатора спектру на відстані 1 метр від ПК.

У комплектацію досліджуваної ПЕВМ входив відеоадаптер NVІDІ GeForce 2 MX 400 з частотою ядра графічного чіпа 200 МГц та обсягом відеопам'яті 32 Мбайт. Для тестування відеотракту використовувалася тестова програма Test PC. За допомогою цієї програми вироблялися зміни детальності зображення. Програма Test PC зображена на рис 1.

Рис.1 Сторінка "Тестування відеотракту"

Для дослідження спектра відеотракту використовувалися "гарячі клавіші":

F1 – тип відеосигналу, детальність зображення 1 пікс;

F3 – чергування білих і чорних смуг з заданим значенням кількості пікселів;

F4 – параметри сигналу (тільки при активному відеосигналі);

F5 – чорний екран.

Тест – зображення для дослідження відеотракту являє собою заповнення екрана білими (максимальної яскравості) і чорними (мінімальної яскравості) вертикальними смугами. Такий тест створює сигнал інформативного випромінювання максимальної амплітуди з заданою частотою повторень.

За допомогою ПО АКОР 2ПК за списком небезпечних частот була виявлена частота першої гармоніки (f_такт = 60,010983 МГц) інформативного сигналу при працюючій тест-програмі. Потім проводилося цифрове сканування діапазону 59,98...60,06 МГц, що охоплює виявлену частоту для більш детального розгляду спектра прийнятого сигналу.

Спочатку за допомогою можливості фонового сканування був знят фон випромінювання на заданому діапазоні частот у режимі F5 – чорний екран. Цей режим дає мінімальне випромінювання для того, щоб уникнути сприйняття перешкод за інформативний сигнал. Змінюючи детальність зображення (кількість пікселів білих смуг) була простежена залежність рівня складових спектра від кількості засвічених пікселів у білих вертикальних смугах у режимі F3. Залежність рівня випромінювання першої гармоніки спектра від детальності зображення відтворене на рис 2.

Рис.2 Залежність рівня складових спектра від детальності зображення.

Зі збільшенням кількості пікселів білих смуг знижується рівень випромінювання сигналу та його гармонік. Таким чином, на інтенсивність випромінювання впливає кількість переходів світіння пікселів з одного стану в інший (максимальне-мінімальне світіння пікселя), а не безпосередня кількість білих і чорних пікселей у зображенні (при будь-якій детальності воно залишається однаковим). При цьому вид спектра сигналу не змінюється.

Коли екран чорний – світіння пікселів відсутнє, випромінювання дають лише синхроімпульси кадрового і рядкового розгорнення. Складові спектра при будь-якій детальності зображення збігаються в частотному розподілі зі складовими фонового спектра (чорний екран), відрізняються лише амплітудою.

Отже спектр випромінювання тестового сигналу при будь-якій детальності зображення формують синхроімпульси, які самі не несуть інформації але є необхідними для її відновлення при перехопленні.

На другому етапі робіт проводились дослідження реальних сигналів. Було обране зображення вікна текстового редактора Mіcrosoft Word, яке заповнене різною інформацією. У ході проведення дослідження виникли деякі складності. Було виявлено, що тактова частота першої гармоніки, визначена при тестовому сигналі, не збігається з частотою інформативних випромінювань реальних сигналів. Для виявлення частоти першої гармоніки був просканован широкий діапазон частот у ручному режимі за допомогою цифрового сканування. Однак виявлення спектрів реальних інформаційних сигналів у такому режимі виявилося скрутним, рівні сигналів були низькими, що унеможливлювало їхнє виділення для наступного аналізу. Тому для проведення досліджень був частково розекранований кабель передачі відеосигналу на монітор, що спростило дослідження ПЕМВ.

Спочатку був просканован фон кілька разів в діапазоні 5...48 МГц з накопиченням випромінювання при відображенні на моніторі порожнього вікна (білий лист Microsof Word). Далі було проскановано випромінювання при суцільному заповненні листа буквою "ш" (14 шрифт, Tіmes New Roman, чорний колір, 43 букв в рядку та 30 рядків). З отриманого спектру програмними засобами було відрахован фон чистого листа, що дало можливість розглядати спектр чистого інформативного сигналу, що дають букви. Виміри повторювалися при зміні розміру шрифту.

Були простежені залежності частоти першої гармоніки спектра інформативного сигналу (рис. 3) і рівень спектра випромінювання (рис. 4).

Рис. 3 Залежність частоти першої гармоніки спектра інформативного сигналу букви "ш" від розміру шрифту.

Рис. 4 Залежність рівня сигналу випромінювання від розміру шрифту

Залежність смуги випромінювання від розміру шрифту приведена в табл.1

Таблиця 1. Залежність смуги випромінювання від розміру шрифту

Розмір шрифту	Смуга випромінювання (МГц)
10	28…28,7
12	25,5…26
14	19…27
16	17,5…18
18	15…16

У ході дослідження була відзначена зміна спектра сигналу не тільки за рівнем, але і за частотним розподілом. Як і в тестовій програмі, при збільшенні детальності зображення і зі збільшенням шрифту, зменшується рівень інформативного сигналу, так як зменшується кількість переходів світіння пікселів, що дають інформативне випромінювання. Чим більше розмір шрифта – тим нижче тактова частота першої гармоніки спектра інформативного сигналу.

Подальші дослідження проводилися при різному заповненні листа Word Буквою "ш" 14 шрифт Tіmes New Roman.

Результат дослідження представлені на рис 5.

Рис 5. Залежність рівня випромінювання сигналу від кількості букв на екрані.

Рівень сигналу підвищується при збільшенні заповнюваності екрана текстовою інформацією.

Також було досліджено залежність смуги випромінювання досліджуваного сигналу при наборі на лист Word букв: "з, к, о, я". Результати приведені в табл.2

Таблиця 2. Залежність смуги випромінювання досліджуваного сигналу

Буква	Смуга випромінювання (МГц)
Ш	18,5…20
О	18…19,7
К	29,5…21,5
З	23,3…23,9
Я	20,5…21,5

У ході досліджень виявлено, що при збільшенні розміру шрифту тексту (з 10 до 18 "Tіmes New Roman") частота першої гармоніки спектра інформативного сигналу зменшується в 1,9 рази (з 28 МГц до 15 МГц), а рівень сигналу випромінювання зменшується в 1,6 разів (з 2000 мкВ/м до 1300 мкВ/м).

Також простежено, при збільшенні заповнюваності екрана текстовою інформацією (з 210 до 1960 букв) рівень сигналу випромінювання збільшується в 8,5 разів.

В результаті цих досліджень для зменшення рівня ПЕМВ доцільно застосовувати білі букви на чорному фоні, так як випромінюють сигнал тільки переходи стану світіння пікселів.