К настоящему времени в различных открытых источниках опубликовано уже достаточно большое количество материалов, посвященных исследованию ПЭМИ цифрового электронного оборудования. Авторы этих материалов приводят методики проведения измерений, полученные ими результаты, а также рекомендации по оценке защищенности или по мероприятиям для обеспечения защиты информации от утечки через ПЭМИ. Тем не менее проведенный анализ публикаций показал, что в этой области есть еще очень много «черных дыр», в которых может заблудиться луч истины.
Не все составляющие спектра ПЭМИ являются опасными с точки зрения реальной у течки информации
Казалось бы, словосочетание «информативные (информационные) ПЭМИ» употребляют уже почти все авторы. Но употреблять — не всегда означает понимать. Поэтому для внесения какой-то ясности в проблему утечки информации через ПЭМИ и исключения разночтений между специалистами попытаемся предложить некоторую терминологию, не претендуя, однако, на истину в последней инстанции. Попутно будем приводить примеры использования предлагаемой терминологии, рассматривая в качестве исследуемого цифрового электронного оборудования персональный компьютер (ПК).
Побочные электромагнитные излучения (ПЭМИ) — это паразитные электромагнитные излучения радиодиапазона, создаваемые в окружающем пространстве устройствами, специальным образом для этого не предназначенными.
Побочные электромагнитные излучения, генерируемые электронными устройствами, обусловлены протеканием токов в их электрических цепях. Спектр ПЭМИ цифрового электронного оборудования представляет собой совокупность гармонических составляющих в некотором диапазоне частот (учитывая достижения полупроводниковой электроники, в некоторых случаях имеет смысл говорить уже о диапазоне в несколько ГГц). Условно весь спектр излучений можно разбить на потенциально информативные и неинформативные излучения (см. рисунок).
Совокупность составляющих спектра ПЭМИ, порождаемая протеканием токов в цепях, по которым передаются содержащие конфиденциальную (секретную, коммерческую и т. д.) информацию сигналы, назовем потенциально-информативными излучениями (потенциально-информативными ПЭМИ).
Для персонального компьютера потенциально-информативными ПЭМИ являются излучения, формируемые следующими цепями:
- цепь, по которой передаются сигналы от контроллера клавиатуры к порту ввода-вывода на материнской плате;
- цепи, по которым передается видеосигнал от видеоадаптера до электродов электронно-лучевой трубки монитора;
- цепи, формирующие шину данных системной шины компьютера;
- цепи, формирующие шину данных внутри микропроцессора, и т. д.
Практически в каждом цифровом устройстве существуют цепи, выполняющие вспомогательные функции, по которым никогда не будут передаваться сигналы, содержащие закрытую информацию. Излучения, порождаемые протеканием токов в таких цепях, являются безопасными в смысле утечки информации. Для таких излучений вполне подходит термин «неинформативные излучения (неинформативные ПЭМИ)». С точки зрения защиты информации неинформативные излучения могут сыграть положительную роль, выступая в случае совпадения диапазона частот в виде помехи приему информативных ПЭМИ (в литературе встречается термин «взаимная помеха»).
Для персонального компьютера неинформативными ПЭМИ являются излучения, формируемые следующими цепями:
- цепи формирования и передачи сигналов синхронизации;
- цепи, формирующие шину управления и шину адреса системной шины;
- цепи, передающие сигналы аппаратных прерываний;
- внутренние цепи блока питания компьютера и т. д.
На практике могут встретиться ситуации, когда восстановление информации при перехвате потенциально информативных излучений какой-либо электрической цепи (цепей) невозможно по причинам принципиального характера. В настоящей статье такие причины не будут обсуждаться. Определение списка таких причин и их обоснование должно стать объектом отдельных исследований и публикаций. Однако один пример все-таки приведем:
применение многоразрядного параллельного кода (для передачи каждого разряда используется своя электрическая цепь) в большинстве случаев (в зависимости от разрядности кода, формата представления информации) делает невозможным восстановление информации при перехвате ПЭМИ.
Потенциально информативные ПЭМИ, выделение полезной информации из которых невозможно при любом уровне этих излучений, назовем безопасными информативными излучениями (безопасными информативными ПЭМИ). Соответственно, потенциально информативные излучения, для которых не существует причин, однозначно исключающих возможность восстановления содержащейся в них информации, будем называть принципиально-информативными излучениями (принципиально-информативными ПЭМИ).
Так, например, к принципиально-информативным излучениям ПК можно отнести излучения, формируемые следующими цепями:
- цепь, по которой передаются сигналы от контроллера клавиатуры к порту ввода-вывода на материнской плате;
- цепи, по которым передается вдеосигнал от видеоадаптера до электродов электронно-лучевой трубки монитора.
Восстановление информации при перехвате излучений цепей, по которым передается видеосигнал, — это один из тех случаев, когда при использовании многоразрядного (как минимум три разряда для цветного монитора) параллельного кода формат представления информации позволяет восстанавливать большую ее часть (теряется цвет, но может быть восстановлено смысловое содержание), не восстанавливая при этом последовательности значений каждого разряда кода.
К безопасным информативным излучениям ПК можно отнести из лучения цепей, формирующих шину данных системной шины и внутреннюю шину данных микропроцессора, а также излучения других цепей, служащих для передач информации, представленной в виде многоразрядного параллельного кода.
При наличии в оборудовании нескольких электрических цепей, по которым может передаваться в разном виде одна и та же конфиденциальная информация, для перехвата скорее всего, будут использованы принципиально-информативные излучения, формируемые какой-либо одной из этих цепей. Какие именно излучения будут использованы определяется в каждом конкретном случае предполагаемой задачей перехвата и возможным способом ее решения.
В общем случае в отношении одного и того же оборудования может быть сформулировано несколько задач перехвата, каждая из которых в свою очередь, может быть решена одним способом. Выбор способа решения задачи перехвата зависит от трудности технической реализации научно-технического потенциала финансовых возможностей предполагаемого противника.
Часть принципиально-информативных ПЭМИ оборудования, которая не используется при решении конкретной задачи перехвата, может быть названа условно-неинформативными излучениями (условно-неинформативными ПЭМИ). Принципиально-информативные ПЭМИ, используемые для решения конкретной задачи перехвата, назовем информативными излучениями (информативными ПЭМИ).
Предположим, например, что сформулирована следующая задача перехвата: восстановить информацию, обрабатываемую в текстовом редакторе с помощью персонального компьютера. Конфиденциальная информация в виде буквенно-цифрового текста вводится с клавиатуры, отображается на экранемонитора, не сохраняется на жестком и гибком магнитных дисках, не распечатывается и не передается по сети. В данном случае принципиально-информативными ПЭМИ является совокупность составляющих спектра излучения ПК, обусловленная протеканием токов в следующих цепях:
- цепь, по которой передаются сигналы от контроллера клавиатуры к порту ввода-вывода на материнской плате (источник № 1);
- цепи, по которым передается видеосигнал от видеоадаптера до электродов электронно-лучевой трубки монитора (источник №2).
Анализ технической документации показывает, что одна и та же информация передается по этим цепям в совершенно разном виде (временные и частотные характеристики сигналов, формат представления информации). Очевидно, что для решения задачи перехвата совместное использование излучений, формируемых этими цепями, невозможно. В этом случае при выборе источника информативных излучений противодействующая сторона будет учитывать следующие факторы:
- видеосигнал является периодическим сигналом, а сигнал, передаваемый от клавиатуры к системному блоку, — апериодическим;
- для периодического сигнала возможно реализовать функцию его накопления в приемнике, что позволит повысить дальность перехвата и уменьшить вероятность ошибки при восстановлении информации;
- излучения источника № 1 базируются в низкочастотной части радиодиапазона;
- излучения источника № 2 занимают широкую полосу частот, расположенную частично в высокочастотной части радиодиапазона;
- в условиях большого города низкочастотная часть радиодиапазона перегружена индустриальными радиопомехами;
- с увеличением частоты сигнала увеличивается КПД антенны, в качестве которой выступает токовый контур для сигнала, и т. д.
Таким образом, наиболее вероятным представляется перехват ПЭМИ цепей, передающих видеосигнал от видеоадаптера до электродов электронно-лучевой трубки монитора (информативные ПЭМИ). Излучения, обусловленные протеканием токов в цепи, по которой передаются сигналы от контроллера клавиатуры к порту ввода-вывода на материнской плате, в этом случае будут условно-неинформативными ПЭМИ.
В условиях реальных объектов уровень информативных излучений цифрового оборудования на границе контролируемой зоны может быть различным. Информативные ПЭМИ, уровень которых на границе контролируемой зоны достаточен для восстановления содержащейся в них информации, предлагается называть объектово-опасными информативными излучениями (объектово-опасными информативными ПЭМИ). Информативные ПЭМИ, уровень которых на границе контролируемой зоны недостаточен для восстановления содержащейся в них информации, назовем объекто-вобезопасными информативными излучениями (объектово-безопасными информативными ПЭМИ).
Не каждый может провести полный комплекс исследований ПЭМИ оборудования с целью обнаружения утечки информации
В связи с постоянно расширяющейся и обновляющейся номенклатурой цифрового электронного оборудования, используемого для обработки конфиденциальной информации, полный комплекс исследований (см. рисунок) по каждому типу, виду и даже отдельным моделям этого оборудования недоступен небольшим фирмам, специализирующимся в области защиты информации, ввиду значительных временных и финансовых затрат. В то же время в условиях, когда большинство используемого оборудования является стандартным, то есть выпускается в больших количествах для массового применения, представляется целесообразным следующее «разделение труда».
Поскольку работа по определению принципиально-информативных ПЭМИ оборудования требует большого научно-технического потенциала и может осуществляться без привязки к условиям конкретного объекта, то для стандартного оборудования такая работа может проводиться в рамках научно-технических центров. Исследовательские группы в таких центрах должны включать в свой состав электронщиков, радиотехников и программистов (так как программы определяют форматы представления информации и список задействованных функциональных частей оборудования). Результаты проведенной исследовательской работы должны быть систематизированы по видам, типам, моделям оборудования и оформлены в виде экспертных систем, справочников и методической литературы.
Потребителями такой информации могут быть службы безопасности крупных предприятий, а также малые и средние предприятия, специализирующиеся на оказании услуг в области защиты информации. Эти структуры могут проводить исследования в условиях конкретных типовых объектов на предмет наличия объектово-опасных ПЭМИ оборудования и их нейтрализации.
Для нестандартного оборудования в условиях нетиповых объектов проведение полного комплекса исследований на предмет выявления такого канала утечки информации, как ПЭМИ, под силу только крупным фирмам, работающим в области защиты информации.
Зачем надо проводить такие исследования
Конечно, кто-то может возразить: а зачем вообще все это нужно, если можно просто взять и измерить весь спектр ПЭМИ оборудования? Или, точнее говоря, просканировать диапазон, в котором могут быть эти излучения, и, сравнив найденные максимальные уровни излучений (максимальное отношение сигналшум) с максимально допустимым, сделать вывод о защищенности информации или о необходимости реализации некоторого комплекса мер защиты. Да, конечно, так проще, и в случае когда есть большой запас по максимально допустимому отношению сигнал-шум, это иногда бывает оправдано. Однако при таком подходе оборудование во время проведения измерений выступает в роли «черного ящика». А это значит, что на практике могут возникнуть следующие ситуации.
Ситуация первая.
В заданном диапазоне частот измеренное отношение сигнал-шум меньше максимально допустимого, хотя и ненамного.
Естественно, делается вывод об отсутствии такого канала утечки информации, как ПЭМИ. В то же время не учитывается (никто не анализировал техническую документацию), что сигнал, переносящий конфиденциальную информацию, является периодическим. В этом случае возможна утечка информации при реализации в приемнике функции накопления сигнала, не говоря уже о том, что мощность сигнала на входе разведприемника больше мощности любой из гармоник его спектра (в полосу пропускания приемника для восстановления исходного сигнала должна попадать не одна гармоника).
Ситуация вторая.
На некоторых частотах измеренное отношение сигнал-шум превышает максимально допустимое. Конечно же, делается вывод о необходимости принятия мер по устранению такого канала утечки информации, как ПЭМИ. Составляется перечень мероприятий, вкладываются средства.
При серьезном подходе такие мероприятия не носят разовый характер. Периодически осуществляются контрольные проверки, доставляющие немало неудобств и также требующие вложения средств. На самом деле после проведения соответствующих исследований оказывается, что составляющие спектра ПЭМИ оборудования, уровень которых превышал максимально допустимый, генерировались цепями, не предназначенными для передачи сигналов, содержащих конфиденциальную информацию. Но ведь средства уже вложены...
Как знать, может быть приобретенное вашей фирмой оборудование и вовсе не генерирует принципиально-информативные излучения. В этом случае зачем вам проверка на наличие такого канала утечки информации, как ПЭМИ?..