ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ШУМОВЫХ СИГНАЛОВ (ПГШС) И УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ НА ЕГО ОСНОВЕ Российский патент 2015 года по МПК H03B29/00 G06F21/00 

Группа изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом, относится к области радиотехники и электроники и может быть использована для защиты информации средств вычислительной техники (СВТ), автоматизированных рабочих мест (АРМ), компьютерных систем (КС), проводных линий связи от утечки информации в результате побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН).

Эффективным способом предотвращения утечки информации из СВТ, АРМ и КС является активная радиотехническая маскировка побочных электромагнитных излучений с помощью генераторов шумовых сигналов.

Важнейшими требованиями, предъявляемыми к генераторам шумовых сигналов являются:

широкополостность спектра выходного сигнала, диктуемая широкополостностью побочных электромагнитных излучений;

равномерность спектральной плотности мощности шумового сигнала;

устойчивость режима генерации шума;

наличие контроля работоспособности;

высокий КПД;

малые габариты и масса;

удобство в управлении и эксплуатации.

Из существующего уровня техники известен генератор шумовых сигналов, содержащий установленные в корпусе-экране первый и второй взаимосвязанные автогенераторы с первой, второй и третьей несимметричными полосковыми линиями. Каждый из автогенераторов выполнен на двух транзисторах по двухтактной схеме с общим эмиттером, первая, вторая и третья несимметричные полосковые линии выполнены в виде трехзаходной спирали Архимеда, базы первых транзисторов первого и второго автогенераторов и базы вторых транзисторов первого и второго автогенераторов соединены попарно и подключены к начальному участку первой несимметричной полосковой линии, соединенному с первым выходом первого резистора, второй вывод которого соединен с корпусом. Выходом генератора может служить любая точка второй и третьей несимметричных полосковых линий (Патент RU 2097906, Н03В 29/00, опубликовано: 27.11.97, Бюл. №33).

Недостатками данного технического решения являются: сравнительно узкий спектр выходного сигнала, относительно невысокая равномерность спектральной плотности мощности шумового сигнала, ручная регулировка характеристик генератора.

Из существующего уровня техники известно устройство радиомаскировки, содержащее генератор шума и активный антенный контур, в котором генератор шума выполнен в виде системы двух генераторов, связанных между собой элементом связи, причем первый генератор содержит нелинейный усилитель с инерционным автосмещением, линию задержки, выход и вход нелинейного усилителя соединены между собой линией задержки, второй генератор содержит нелинейный усилитель, регулируемую линию задержки, вход и выход нелинейного усилителя соединены между собой регулируемой линией задержки, выход первого генератора соединен со входом второго генератора с помощью емкостного элемента связи, а активный антенный контур выполнен в виде излучающей антенны типа магнитный диполь, один конец которого соединен с выходом второго генератора, а другой - с общей шиной. Устройство радиомаскировки имеет источник низкочастотного шума, выход которого соединен со входом первого генератора (Патент RU 2170493, Н04К 3/00, опубликовано: 10.07.2001 г.).

Недостатками данного технического решения являются:

Сравнительно узкий спектр выходного шумового сигнала, ограниченный с высокочастотной области спектра, относительно невысокая равномерность спектральной плотности мощности шумового сигнала, ручная регулировка характеристик генератора.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является генератор шумового сигнала (ГШС) аналогичного назначения, способный частично решать поставленную в заявке задачу, принятый за прототип.

ГШС содержит контакты для подключения источника питания и расположенные в радиоэкранируемом корпусе, первый и второй автогенераторы, первый и второй переменные резисторы и первый, второй, третий и четвертый конденсаторы, причем каждый из автогенераторов выполнен на двух транзисторах по схеме с общим эмиттером, а базы первых транзисторов первого и второго автогенераторов и базы вторых транзисторов первого и второго автогенераторов соединены. Катод полупроводникового диода подсоединен к базам транзисторов и через последовательно соединенные второй переменный резистор и первый постоянный резистор - к положительной клемме источника питания, а анод - к корпусу (Патент RU 2421917 Н04К 1/04, Н03В 29/00, опубликовано: 20.06.2011 Бюл. №17).

Недостатками известного ГШС является сравнительно узкий спектр выходного шумового сигнала, отсутствие контроля работоспособности ГШС, ручная регулировка характеристик генератора.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является: программное управления параметрами генератора шумовых сигналов, расширение спектра выходного шумового сигнала в высокочастотную область спектра, повышение равномерности спектральной плотности мощности шумового сигнала, что в совокупности обеспечивает защиту информации по побочным электромагнитным излучениям и наводкам технических средств, участвующих в обработке информации.

Данная задача решается за счет того, что заявленный программно-управляемый генератор шумовых сигналов и устройство защиты информации на его основе содержит: печатную плату (19), в состав которой входит источник широкополосного шумового сигнала (1), два широкополосных усилителя сигналов (2), два управляемых аттенюатора (3), компаратор (4), фильтр нижних частот (5), фильтр верхних частот (6), микропроцессор (7), управляемый усилитель (8), управляемый усилитель (9), широкополосный усилитель (10), широкополосный усилитель (11), запоминающее устройство (12), стабилизатор напряжения (13), высокочастотный соединитель (14), система контроля работоспособности ПГШС (15), высокочастотный соединитель (16), выключатель (17), снимаемая перемычка типа джампер (18), отличающийся тем, что сигнал с источника широкополосного шумового сигнала (1) предназначен для его усиления широкополосными усилителями сигналов (2) и поступления через управляемые аттенюаторы (3) соответственно на фильтр нижних частот (5) и фильтр верхних частот (6), сигналы с которых предназначены для поступления через управляемые усилители (8) и (9) и широкополосные усилители (10) и (11) с высокочастотными соединителями на систему контроля работоспособности, при этом микропроцессор (7) предназначен для управления управляемыми усилителями (8) и (9) и аттенюаторами (3), а запоминающее устройство (12) микропроцессора (7) предназначено для запоминания и хранения информации о произведенных настройках.

Программно-управляемый генератор шумовых сигналов может быть выполнен на печатной плате в двух вариантах исполнения для установки в свободный слот шины PCI и шины PCI-E.

ПГШС может содержать резистор и светодиод, образуя систему визуальной индикации и контроля напряжения питания.

Устройство защиты информации, содержащее программно-управляемый генератор шумовых сигналов (19), антенные устройства (21) и (22), причем программно-управляемый генератор шумовых сигналов (19) установлен в свободный слот шины PCI защищаемых средств вычислительной техники и подключен к антенным устройствам для создания пространственного зашумления.

Устройство защиты информации содержит программное обеспечение для управления параметрами ПГШС (20).

В структуре ПГШС использованы управляемые аттенюаторы, управляемые усилители, микропроцессор и запоминающее устройство, позволившие обеспечить программное управление параметрами ПГШС и расширить спектр выходного шумового сигнала в область высоких частот до 6000 МГц. Расширение спектра выходного шумового сигнала может быть обеспечено выбором источника шумового сигнала с соответствующим спектром в области высоких частот. Наличие управляемых аттенюаторов за счет их способности плавного или ступенчатого понижения интенсивности электрических сигналов обеспечивает повышение равномерности спектральной плотности мощности шумового сигнала.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков в части ПГШС, является расширение спектра выходного шумового сигнала в область высоких частот до 6000 МГц, повышение равномерности спектральной плотности мощности шумового сигнала, программная регулировка уровней шумовых сигналов в широких пределах.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков в части устройства защиты информации, является пространственное излучение шумовых сигналов в широком диапазоне частот до 6000 МГц, программное управление и регулировка уровней шумовых сигналов, программное управление и регулировка спектральной плотности мощности шумового сигнала в широких пределах.

Сущность изобретения поясняется чертежами и фотографией, на которых изображено:

На фиг. 1 - Структурная схема программно-управляемого генератора шумовых сигналов.

На фиг. 2 - Структурная схема устройства защиты информации.

На фиг. 3 - Спектрограммы информативных ПЭМИ и их зашумление шумовым сигналом ПГШС.

На фиг. 4 - Фото платы ПГШС.

Программно-управляемый генератор шумовых сигналов (фиг. 1) содержит: печатную плату (19), в состав которой входит источник широкополосного шумового сигнала (1), два широкополосных усилителя сигналов (2), два управляемых аттенюатора (3), компаратор (4), фильтр нижних частот (5), фильтр верхних частот (6), микропроцессор (7), управляемый усилитель (8), управляемый усилитель (9), широкополосный усилитель (10), широкополосный усилитель (11), запоминающее устройство (12), стабилизатор напряжения (13), высокочастотный соединитель (14), система контроля работоспособности ПГШС (15), высокочастотный соединитель (16), выключатель (17), снимаемая перемычка типа джампер (18).

Работает программно-управляемый генератор шумовых сигналов и устройство защиты информации на его основе следующим образом: источник широкополосного шумового сигнала (1) формирует широкополосный шумовой сигнал, который усиливается двумя широкополосными усилителями сигналов, после чего сигнал поступает на два управляемых аттенюатора, после аттенюаторов сигналы поступают на фильтр нижних частот и фильтр верхних частот, сформированная низкочастотная часть сигнала после фильтра нижних частот поступает на управляемый усилитель (8), после чего сигнал поступает на широкополосный усилитель (10) и высокочастотный соединитель (14).

Сформированная высокочастотная часть сигнала после фильтра верхних частот поступает на управляемый усилитель (9), после чего сигнал поступает на широкополосный усилитель (11) и высокочастотный соединитель (16). Оба сигнала, высокочастотная и низкочастотная части поступают на систему контроля работоспособности ПГШС (15), при уменьшении заданного уровня любого сигнала высокочастотной или низкочастотной части или их отсутствии в связи с неисправностью срабатывает система контроля работоспособности ПГШС (15) и издает звуковой сигнал о неисправности.

Выключатель (17) необходим для включения и выключения устройства, снимаемая перемычка типа джампер (18) предназначена для блокирования выключения после установке ПГШС в защищаемые СВТ, АРМ, КС. Компаратор (4) предназначен для формирования сигнала управления микропроцессором (7). Микропроцессор (7) управляет аттенюаторами (3), управляемым усилителем (8) и управляемым усилителем (9). Запоминающее устройство (12) предназначено для запоминания и хранение информации о произведенных настройках ПГШС. Стабилизатор напряжения (13) обеспечивает стабилизированным напряжением питания запоминающее устройство (12) и компаратор (4).

Устройство защиты информации содержит в своем составе: программно-управляемый генератор шумовых сигналов (19), программное обеспечение для управления параметрами ПГШС (20), антенное устройство (21), антенное устройство (22), защищаемые СВТ, АРМ, КС (23).

Устройство защиты информации работает следующим образом: программно-управляемый генератор шумовых сигналов (19) устанавливают в свободный слот шины PCI защищаемых СВТ, АРМ, КС, к ПГШС подключают антенное устройство (21) и антенное устройство (22), включают защищаемые СВТ, АРМ, КС, включают ПГШС, при помощи программного обеспечения для управления параметрами ПГШС устанавливают необходимые параметры ПГШС, при этом ПГШС и устройство защиты информации на его основе создают пространственное зашумление, обеспечивая защиту информации по ПЭМИН.

В качестве наглядного примера на (фиг. 3) представлены спектрограммы информативных побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) и их зашумление шумовым сигналом ПГШС. Инструментальные измерения проведены анализатором спектра серии PSA Е 4440А (от 3 Гц до 26,5 ГГц) компании Agilent Technologies с использованием измерительных антенн АИ5-0 и ЛПА-2.

Указанные технические решения позволили расширить спектр шумового сигнала в область верхних частот и, таким образом, обеспечить защиту информации технических средств по побочным электромагнитным излучениям и наводкам. В качестве излучающих устройств широкополосных шумовых сигналов используют два антенных устройства, а программное управление и плавное регулирование выходными параметрами ПГШС позволяет выровнять равномерно спектральную плотность мощности шумового сигнала.

Опытные образцы программно-управляемый генератор шумовых сигналов и устройство защиты информации на его основе были выполнены в двух конструктивных вариантах: для установки в свободный слот шины PCI и шины PCI-E.

Оба варианта исполнения дали положительный результат - при проведении измерений информативный сигнал на расстоянии от 0,2 до 1 м от средств вычислительной техники обнаружить не удалось.

Опытные образцы были исполнены на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм с использованием SMD элементов (фиг. 4).

Испытания опытных образцов программно-управляемых генераторов шумовых сигналов и устройств защиты информации на его основе подтверждают, что заявленное изобретение обеспечивает перекрытие по диапазону частот до 6000 МГц с программно-управляемыми регулировками и установкой уровней шумового сигнала в широких пределах.

Таким образом, поставленный технический результат достигается как в части ПГШС, так и в устройстве защиты информации.

Промышленная осуществимость изобретений вытекает из описания программно-управляемого генератора шумовых сигналов и устройства защиты информации на его основе в статике и динамике и подтверждается фактом изготовления и успешного испытания опытных образцов с достижением указанного технического результата.

Группа изобретений относится к области радиотехники и электроники и может быть использована для радиотехнической маскировки побочных электромагнитных излучений. Техническим результатом является расширение спектра выходного шумового сигнала в область высоких частот до 6000 МГц и повышение равномерности спектральной плотности мощности шумового сигнала за счет регулировки уровней шумовых сигналов в широких пределах. Генератор шумовых сигналов включает источник широкополосного шумового сигнала, сигналы с которого через широкополосные усилители и управляемые аттенюаторы поступают соответственно на фильтр нижних частот и на фильтр верхних частот, после чего через управляемые усилители и высокочастотные соединители поступают на систему контроля работоспособности, обеспечивая регулировку уровней шумовых сигналов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Программно-управляемый генератор шумовых сигналов (ПГШС) устройства защиты информации, содержащий печатную плату (19), в состав которой входит источник широкополосного шумового сигнала (1), два широкополосных усилителя сигналов (2), два управляемых аттенюатора (3), компаратор (4), фильтр нижних частот (5), фильтр верхних частот (6), микропроцессор (7), управляемый усилитель (8), управляемый усилитель (9), широкополосный усилитель (10), широкополосный усилитель (11), запоминающее устройство (12), стабилизатор напряжения (13), высокочастотный соединитель (14), система контроля работоспособности ПГШС (15), высокочастотный соединитель (16), выключатель (17), снимаемая перемычка типа джампер (18), отличающийся тем, что сигнал с источника широкополосного шумового сигнала (1) предназначен для его усиления широкополосными усилителями сигналов (2) и поступления через управляемые аттенюаторы (3) соответственно на фильтр нижних частот (5) и фильтр верхних частот (6), сигналы с которых предназначены для поступления через управляемые усилители (8) и (9) и широкополосные усилители (10) (11) с высокочастотными соединителями на систему контроля работоспособности, при этом микропроцессор (7) предназначен для управления управляемыми усилителями (8) и (9) и аттенюаторами (3), а запоминающее устройство (12) микропроцессора (7) предназначено для запоминания и хранения информации о произведенных настройках.

2. Программно-управляемый генератор шумовых сигналов по п. 1, отличается тем, что может быть выполнен на печатной плате в двух вариантах исполнениях для установки в свободный слот шины PCI и шины PCI-E.

3. Устройство защиты информации, содержащее программно-управляемый генератор шумовых сигналов (19) по п. 1, антенные устройства (21) и (22), причем программно-управляемый генератор шумовых сигналов (19) установлен в свободный слот шины PCI защищаемых средств вычислительной техники и подключен к антенным устройствам для создания пространственного зашумления.