Вопрос 3. Перечислите и охарактеризуйте физические поля, создающие каналы утечки информации
Современные средства несанкционированного добывания информации, их называют технические средства разведки (ТСР), используют для достижения своих целей все технологические возможности. Для этого формируются каналы утечки информации за счет перехвата сигналов, переносимых физическими полями, которые сознательно или непреднамеренно формируются техническими системами и сопровождают их функционирование.
Едва ли не самым важным для работы современных информационных систем, едва ли не самым важным видом полей, детально изученным физикой и освоенным техникой, является электромагнитное поле.
Для несанкционированного доступа к информации, а, следовательно, и для ее защиты весьма важно изучение и использование полей, образованных упругими механическими колебаниями и волнами: распространяющиеся в воздухе — акустические поля, в твердых телах — вибро-акустические, в жидких средах — гидро-акустические.
Такую же физическую природу имеют волновые поля в упругой земной коре. Эти поля информативны для сейсмических разведок. Но волновые процессы, сопровождающие перенос энергии и, следовательно, сигналов, электромагнитными и акустическими полями не исчерпывают класс физических полей, информативных для технических разведок.
Значительный риск утечки информации создают поля температур, а также поля концентрации веществ в пространстве. Эти поля создаются многими техническими системами и комплексами, работа которых сопровождается значительными преобразованиями веществ и энергии (взрывами, радиоактивными излучениями, работой авиационных и реактивных двигателей).
Вопрос 4. Какими показателями характеризуются: электромагнитные поля и волны; излучение электромагнитных волн радиодиапазона антеннами; непреднамеренное излучение электромагнитных полей; собственное излучение электромагнитного поля. (Нет собственного и непреднамеренного излучения)
В соответствии с законами э/м индукции в контуре охватывающим изменяющееся магнитное поле возникает ЭДС индукции, которая возбуждает в контуре электрический ток. Проводник не играет гланой роли в этом явлении, он позволяет лишь его обнаружить. Сущность явление индукции как установил Максвелл, заключается в том, что в пространстве, где изменяется во времени магнитное поле возникает изменяющееся во времени электрическое поле, которое максвелл назвал током электрического смещения. В отличие от поля неподвижных зарядов силовые линии изменяющегося во времени электрического поля могут быть замкнуты также, как силовые линии магнитного поля. Между электрическим и магнитным полями существует связь, которая описывается уровнями Максвелла. Переменное во времени электрическое поле в любой точке пространства создает изменяющееся магнитное поле. Силовые линии магнитного поля охватывают силовые линии вызвавшего их переменного электрического поля. В каждой точке рассматриваемого пространства E и H взаимноперпендикулярны. Направление нарастающего во времени электрическогополя связано с направлением вектора H правилом Буравчика (правоходовой винт). Совокупность переменного электрического поля и неразрывно связанного с ним переменного магнитного поля – электромагнитное поле. Важная особенность э/м поля состоит в том, что оно перемещается в пространстве во все стороны от точки, в которой возникло первоначальное возмущение. Важная особенность состоит в том, что поле может существовать самостоятельно после того, как источник э/м излучения перестал действовать. Поле распространяется в вакууме со скоростью света, э/м волны – процесс распространения периодически изменяющегося э/м поля, характеризуется вектором Умова-Поинтинга. П=Е*Н. Э/м волны переносят энергию, которым обладает э/м поле. Направление перемещения э/м энергии может быть определено по правилу Буравчика: если рукоятку Буравчика поворачивать от Е до Н по кратчайшему пути, то направление перемещения буравчика совпадает с направлением распространения э/м энергии.
АНТЕННЫ - устройства, предназначенные для излучения и приема э/м волн. Антенны по целевому назначению делятся на передающие и приемные. Они обладают свойством обратимости, т.е. одна антенна может излучать и принимать э/м волны. Конструкция антенны зависит от диапазона волн, в котором должна работать антенна, от желаемой направленности излучения, величины излучаемой мощности, места установки. Рассмотрим основные физические параметры антенн. Введение этих параметров позволяет сравнивать различные типы антенн. Судить о пригодности антенны для решения той или иной задачи радиосвязи, радиолокации, а также установить соответствие антенн предъявляемым им требованиям. Параметры:
1) мощность, сопротивление излучения. Мощностью излучения называется Pи среднее количество э/м энергии, излучаемой антенной в единицу времени. полная мощность Р, потребляемая антенной от источника складывается из мощности излучения и мощности потерь Pп. P=Pи+ Pп.
Pп является следствием конечной проводимости проводников антенны, из-за несовершенства диэлектриков, происходят потери мощности в окружающих предметах. Когда известна амплитуда тока на клеммах антенны (в местах соединения антенны с линией передачи), в этом случае каждую составляющую можно представить в виде P=Ra*Im^2/2;
Pи =Rи* Im^2/2; Pп=Rп*Im^2/2;
Ra – полное сопротивление антенны, Rи – сопротивление излучения антенны, Rп – сопротивление потерь, Im – амплитуда тока на клеммах. Сопротивление излучения антенны равно такому активному сопротивлению, при котором при токе равном току на клеммах рассеивается мощность, равная мощности излучения. Величина Rи зависит от характера распределения тока вдоль провода антенны, от соотношения длины излучающего провода к длине излучаемой электромагнитной волны. В общем случае Rи является комплексной величиной, мнимая часть определяет реактивную мощность излучения, локализованную в ближней зоне антенны.
2) КПД антенны – антенна преобразует энергию источника э/м колебаний в энергию э/м поля. КПД этого преобразования определяется следующим отношением. ηA = Pи/P=Pи/ (Pи+Pп)=
=1/(1 + (Pп/Pи)). Значение КПД тем больше, чем меньше Rи. Величина КПД антенн достаточно высокая, для полуволнового вибратора КПД=0,9.
Вопрос 5. Охарактеризуйте возможные способы распространения электромагнитных волн разных диапазонов волн, поясните уравнение прямой видимости для радиоволн. (Ответ фиговый)
Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам (см. таблицу). Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения (в вакууме) постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.
| Название диапазона | Длины волн, λ | Частоты, ν | Источники | |
| Радиоволны | Сверхдлинные | более 10 км | менее 30 кГц | Атмосферные имагнитосферныеявления. Радиосвязь. |
| Длинные | 10 км — 1 км | 30 кГц — 300 кГц | ||
| Средние | 1 км — 100 м | 300 кГц — 3 МГц | ||
| Короткие | 100 м — 10 м | 3 МГц — 30 МГц | ||
| Ультракороткие | 10 м — 1 мм | 30 МГц — 300 ГГц[4] | ||
| Инфракрасное излучение | 1 мм — 780 нм | 300 ГГц — 429 ТГц | Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях. | |
| Видимое (оптическое) излучение | 780—380 нм | 429 ТГц — 750 ТГц | ||
| Ультрафиолетовое | 380 — 10 нм | 7,5·1014 Гц — 3·1016 Гц | Излучение атомов под воздействием ускоренных электронов. | |
| Рентгеновские | 10 нм — 5 пм | 3·1016 — 6·1019 Гц | Атомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц. | |
| Гамма | менее 5 пм | более 6·1019 Гц | Ядерные и космические процессы, радиоактивный распад. |
Радиоволны. Ультракороткие радиоволны принято разделять на метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые и субмиллиметровые. Волны с длинойλ < 1 м (ν > 300 МГц) принято также называть микроволнами или волнами сверхвысоких частот (СВЧ). Деление радиоволн на диапазоны см. в статьях Радиоизлучение и Диапазон частот.
Ионизирующее электромагнитное излучение. К этой группе традиционно относят рентгеновское и гамма-излучение, хотя, строго говоря, ионизировать атомы может и ультрафиолетовое излучение, и даже видимый свет. Границы областей рентгеновского и гамма-излучения могут быть определены лишь весьма условно. Для общей ориентировки можно принять, что энергия рентгеновских квантов лежит в пределах 20 эВ — 0,1 МэВ, а энергия гамма-квантов — больше 0,1 МэВ. В узком смысле гамма-излучение испускается ядром, а рентгеновское — атомной электронной оболочкой при выбивании электрона с низколежащих орбит, хотя эта классификация неприменима к жёсткому излучению, генерируемому без участия атомов и ядер (например, синхротронному или тормозному излучению).