М і н і с т е р с т в о о с в і т и та н а у к и У к р а ї н и Львівський державний інститут новітніх технологій та управління ім. В.Чорновола
МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання лабораторної роботи “Моделювання взаємного впливу каналів зв’язку при зовнішньому паралельному паразитному зв’язку” для студентів напряму підготовки 6.170103 “Управління інформаційною безпекою” Затверджено на засіданні кафедри комп’ютерних систем та мереж Протокол №13 від 16.04.2008 р. Львів 2008 Методи та засоби захисту інформації: Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи “Моделювання взаємного впливу каналів зв’язку при зовнішньому паралельному паразитному зв’язку” для студентів напряму підготовки 6.70103 “Управління інформаційною безпекою” / Укл. З.А.Шандра. - Львів: Львівський державний інститут новітніх технологій та управління ім. В.Чорновола. 2008. – 9 с. Укладач З.А.Шандра, канд. техн. наук, доц. Відповідальний за випуск Р.В.Дишовий, канд. техн. наук, доц. Рецензенти М.В.Тимчишин, канд. фіз.-мат.наук, доц. С.І. Рихлінська, канд. техн. наук, доц. МЕТА РОБОТИ Лабораторну роботу “Моделювання взаємного впливу каналів зв’язку при зовнішньому паралельному паразитному зв’язку” виконують за робочою програмою навчального курсу “Методи та засоби захисту інформації” з метою: 1) вивчення причин появи і методів розрахунку завад в каналах зв’язку при зовнішньому паралельному паразитному зв’язку; 2) моделювання еквівалентних схем заміщення в середовище програми Electronics Workbench. 1. ПРОГРАМА РОБОТИ 1.1.Ознайомитися з причинами виникнення паразитних зв’язків (див. [2 -4]). 1.2. Ознайомитися з основними прийомами роботи в середовище програми Electronics Workbench (див.[5]). 1.3. По еквівалентних схемах заміщення зовнішнього ємнісного та резистивного паралельного паразитного зв’язку між двома каналами розрахувати взаємний вплив каналів один на одного (див.[1]. 1.4. Експериментально шляхом моделювання перевірити результати розрахунків. 2. ЗАСОБИ ДЛЯ ВИКОНАННЯ РОБОТИ 2.1. Персональний комп’ютер з операційною системою Windows XP. 2.2. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи. 3. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ В працюючих електронних пристроях виникають паразитні зв’язки, завади, елементи. Паразитний зв’язок обумовлений не передбаченим схемою та конструкцією виробу зв’язком між елементами пристрою або приладу і зовнішнім середовищем. Він призводить до появи завади. Завади загалом підрозділяються на шуми і наведення. Наведення – це завади, що виникають внаслідок паразитних зв’язків. Шуми – це електричні сигнали (перешкоди), які обумовлені в електронних приладах їх внутрішніми властивостями незалежно від наявності зовнішніх зв’язків і сигналів. Паразитні зв’язки обумовлені не ідеальністю конструювання електричної схеми, тому величина наведень визначається головним чином конструкцією виробу. Паразитні елементи виникають як результат не ідеальності практичної реалізації електричної схеми через неможливість створення провідників і ліній зв’язку, що не володіють опором, індуктивністю та ємністю. Канал зв’язку може бути як джерелом, так і приймачем завад. Якщо два канала зв’язку мають взаємний паразитний зв’язок, то і наведення , а відповідно і витік інформаційних сигналів виникають в обох каналах взаємно. Рівень наведень та їх вплив на роботу каналу зв’язку залежить від відносного рівня сигналів в каналах. В електронних пристроях переважно зустрічається зовнішній паралельний ємнісний зв’язок. На еквівалентній схемі паразитного ємнісного зв’язку (рис.1) опір Zвх 1 поданий у вигляді паралельно з’єднаних Rвх 1 та Свх 1. Це є правомірним для більшості пристроїв, що працюють на низьких та середніх частотах.
Рис.1. Еквівалентна схема зовнішнього ємнісного паралельного паразитного зв’язку між двома каналами Другий канал показаний спрощено, тому що його параметри слабо впливають на величину наведення з другого каналу в перший. Розглянемо розрахунок завади Un.n12, що наводиться з другого каналу в перший. Напруга сигналу в другому каналі (на опорі ) визначається виразом: Uc2 = Ec2Rвх2 /(Rc2 + Rвх2). (1) Вхідний опір першого каналу зв’язку для сигналу наведення утворюється паралельним з’єднанням наступних елементів: вихідного опору генератора Rc1, паразитної ємності лінії зв’язку Cn11, вхідного опору приймача сигналу Rвх і вхідної ємності приймача сигналу, тобто: Zк1 = Xc1 || Rк1‌‌‌‌‌‌‌, де Xc1 – імпеданс паразитної ємності Cn11; Ск1 = Сn11 + Свх1 + Cn12; Rк1 = Rвх1 Rс1 / (Rвх1 + Rс1), Rк1, Ск1 – вхідний опір і власна ємність першого каналу. При гармонічному сигналі в другому каналі амплітуда перешкоди визначається за виразом: Un.n12 = Uc2Tn12 ωc2 /
(2) де Tк1 = Rк1Ск1 – стала часу першого каналу зв’язку; Tn12 = Rк1Сn12 - стала часу кола паразитного зв’язку першого каналу з другим; ωc2 – частота гармонічного сигналу в другому каналі. Передавальна функція каналу ємнісного паралельного паразитного зв’язку: Wn.n12(p) = pСn12Rк1 /(p Rк1Ск1 + 1) = Tn12p / (Tк1p + 1) (3) а у відповідності з передавальною функцією визначається амплітудно – частотна характеристика: An.n12(ω) = Tn12 ωc2 /
(4) Для випадку зовнішнього резистивного паралельного паразитного зв’язку (рис.2) передавальна функція визначається за виразом: Wn.n12(p) =
(5)
Рис.2. Еквівалентна схема зовнішнього резистивного паралельного паразитного зв’язку між двома каналами При гармонічному сигналі Ec2 у відповідності з (5) амплітуда перешкоди: Un.n12 = Uc2Rк1 / (Rn12
) (6) 4. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ Запустити моделюючу програму EWB - 5. Нарисувати еквівалентну схему заміщення згідно рис.3 з вказаними на ній параметрами.
Рис.3. Еквівалентна схема зовнішнього ємнісного паралельного паразитного зв’язку між двома каналами Розрахувати наведення в першому каналі від впливу другого каналу за наведеними вище формулами. При відімкненому за допомогою перемикача S1 джерелі живлення провести за допомогою осцилографа вимірювання напруги наведення в першому каналі. Порівняти отримане значення сигналу з розрахованим. При відімкненому за допомогою перемикача S2 джерелі живлення другого каналу і увімкненому джерелі живлення першого каналу осцилографом провести вимірювання напруги наведення в другому каналі від першого. При увімкнених джерелах живлення обох каналів за допомогою осцилографа візуально оцінити взаємний вплив каналів один на одного. Набрати схему за рис.4 з вказаними на ній параметрами.
Рис.4. Еквівалентна схема зовнішнього резистивного паралельного паразитного зв’язку між двома каналами Розрахувати наведення в першому каналі від впливу другого каналу за наведеними вище формулами. При відімкненому за допомогою перемикача S1 джерелі живлення провести за допомогою осцилографа вимірювання напруги наведення в першому каналі. Порівняти отримане значення сигналу з розрахованим. При відімкненому за допомогою перемикача S2 джерелі живлення другого каналу і увімкненому джерелі живлення першого каналу осцилографом провести вимірювання напруги наведення в другому каналі від першого. При увімкнених джерелах живлення обох каналів за допомогою осцилографа візуально оцінити взаємний вплив каналів один на одного. Оформити звіт, в якому дати результати експериментів з їх відповідним обговоренням. Дати відповіді на контрольні запитання. 5. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1. Чим обумовлені завади в каналах зв’язку? 2. На які види підрозділяються завади? 3. Які існують способи зниження завад? . 6. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ Теоретические основы электротехники. Т.1. Основы теории цепей / Под. Ред. П.А.Ионкина. – М.: Высшая школа, 1976. Хорошко В.А., Чекатков А.А. Методы и средства защиты информации /Под ред. Ю.С. Ковтанюка – К,: Изд. Юниор, 2003. Бузов Г.А., Калинин С.В., Кондратьев А.В. Защита от утечки информации по техническим каналам: Учебн. пособ. – М,: Горячая линия, 2005. Петраков А.В. Основы практической защиты информации: Учебн. пособ. – М.: СОЛОН – Пресс, 2005. Система моделювання Electronics Workbench. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу “Методи та засоби захисту інформації” для студентів напрямку підготовки 6.170103 “Управління інформаційною безпекою”. – Львів, ЛДІНТУ ім. В.Чорновола, 2008. НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання лабораторної роботи “Моделювання взаємного впливу каналів зв’язку при зовнішньому паралельному паразитному зв’язку” для студентів напряму підготовки 6.170103 “Управління інформаційною безпекою” Укладач Шандра Зиновій Антонович Комп’ютерна верстка: З.А.Шандра Редагування та коректура Н.І.Луцик Наклад 10 примірників