防信息泄漏技术新进展及极限值研究.doc

防信息泄漏技术新进展及极限值研究 梁羽 梁羽 航天工业总公司所随着科学技术的迅猛发展，计算机应用日益普及，计算机信息泄漏也越来越引起了社会各界的关注。计算机工作时，会向空间发射电磁波，这些电磁波中包含了大量有用信息，一旦被截获分析就可得知计算机所处理的信息内容。若计算机处理的是机密信息，一旦被截获，就会造成泄密，给国家造成重大损失。因此，防止计算机信息泄漏，保证计算机安全工作，已成为世界各国高度重视的一项工作。由于该项技术涉及国家机密，各国均严加保密，其具体内容鲜为人知。本文首先介绍了计算机防信息泄漏技术的主要内容及国外该技术的新进展，然后分析了计算机及其外设信息泄漏极限值的确定方法。希望本文能对加深社会各界对计算机安全的认识起到抛砖引玉的作用。一、防信息泄漏技术的基本概念计算机防信息泄漏技术，国外称之为技术。一词最初是美国政府一项绝密计划控制电子设备泄密发射的代号。该项计划包括：电子设备中信息泄漏（电磁、声）信号的检测，信息泄漏的抑制。现在一词已不是特指美国政府的这一项目，而成了研究和抑制信息处理设备泄密发射的代名词，其研究对象不包括计算机而且包括其他类型的数据处理设备。技术研究主要包括以下几方面内容：技术标准及规范研究测试方法及测试仪器设备研究防护及制造技术研究服务、咨询及管理方法研究二、计算机信息泄漏的危害国外由于计算机的广泛应用，其信息泄漏的危害性也更为突出，情报人员利用先进的设备可以很容易地窃取各种政治，军事、经济情报。即便是非专业人员，使用不太复杂的电子设备也可接收并复现计算机所处理的各种信息。以下是几起典型的事件。年，荷兰人 用一台普通的电视机稍改装，接收并复现了几米外一台正在工作的计算机上显示的信息内容。这一报道引起人们的极大震惊，它不仅使人们亲眼看见了计算机的信息泄漏，而且使人们认识到接收计算机的信息泄漏远比人们想象的要简单。同年，英国广播公司（）在其“明日世界”节目中报道了另一则更具戏剧性的新闻。一辆装有天线、一台电池供电的普通电视机和其他价值约美元电子设备的小货车，开到荷兰邮政电信总局处理机密信息的大楼附近，车中的电视机上清楚地显示出大楼内计算机屏幕上机密信息的内空。虽然整个过程都是白天进行，但没有一个人对此提出疑问。实际上计算机的信息泄漏不只限于屏幕。计算机主机、键盘、打印机等都会造成泄漏，只是接收、分析计算机不同部分信息泄漏的难易程度不同而已。年，发表了截获计算机总线信息的实验。有一台普通的短波调频收音机成功地截获了几米外总线上传递的数据。若使用更先进的接收装置，接收距离还可大大提高。另有报道详细分析了在距计算机米范围内，接收计算机图形卡、和信息的可行性。以上列举的仅是公开报道的几起计算机泄漏实例，所使用的都是非专业的窃取设备。实际上西方各主要发达国家技术研究已十分深入，窃取技术已达到相当高的水平。据报道，美国在某些情况下可在公里以外接收并复现民用计算机的信息内容。只是由于严格保密，直到年代中期，问题才逐渐为公众所了解。因此了解国外技术研究的新进展，对研究确定计算机信息泄漏极限值具有十分重要的意义。三、国外技术研究的新进展进入年代以来，随着国际形势的重大变化，美国军费的大幅度紧缩以及各种新技术的发展及应用，国外技术的研究有了一些新的变化和发展，主要表现在以下几方面：标准及规范不断更新换代美国从年代开始着手制订有关技术标准，从最初的文件（、）， ，至今已制定了一整套技术标准。主要有系列和系列（年发布）以代替旧的、系列（年发布）。这套标准主要包括： 泄密发射实验室测试标准 泄密发射实验室测试标准技术原理 泄密发射实验室测试标准管理指南 泄密发射实验室测试标准（声音） 泄密发射分析手册 接收机和放大器性能，测试步骤、程序 测试基础 设施评定准则 受控区域评定（ ） 评定技术 设备系统设计标准导则 泄密发射设计手册 设施设计和红黑设置导则 屏幕室要求还有一些有关技术的辅助标准及规范，主要有： （ ） （ ） （ ）另外，美国还有两个有关屏蔽机房的标准：通信设备用屏蔽室设计及测试总则；金属箔屏蔽室设计总则。北约组织（）也制订有自己的标准：、年美国推出了所谓放松的标准，把设备的信息发射极限值分为若干档：如米、米、米三档，以适应不同工作场所的需求。同年，美国又推出了新一代的标准 ，该标准内容不详，据分析其与的主要差别也在于将设备进行分档，使之分别适合于严格的环境条件和有一定安全区域的工作环境。这样可以在保证机密信息处理安全的前提下降低产品的价格。与 出台相对应，年美国修改更新了已使用近年的有关屏蔽机房的标准 和 。将这两个标准合并为一个新标准 。这个标准有两条极限值曲线：一条曲线对应于原屏蔽效能曲线，适用于严格的、没有安全区域的场所，新曲线要求提供的衰减比 更大；另一条曲线对应于原 曲线，但比要求略松，适用于有一定安全区域或有特殊保护措施的场所。这条曲线与 最大的区别在于取消了对低频磁场的屏蔽要求。这主要是因为低频磁场随空间的衰减很快，对有一定安全区域的场所可以不考虑，这样屏蔽室的造价可有所降低。总之，这些新标准及新规范与旧的标准相比主要有两点不同，一是要求更严，二是强调恰到好处地防护。既不“欠防护”从而造成机密信息的泄密，又应根据使用场所的不同选用不同档次的设备，在满足信息安全的前提下，不“过防护”从而造成人、财、物的浪费。各种新型设备不断推出随着现代电子技术的发展，制造水平及工艺的不断提高，新一代产品性能价格比进一步提高，早期产品价格一般为同类型民用机的倍，新一代产品的价格已大大降低，一般只是同类型民用机价格的倍。并且新一代产品的外观、体积、重量与民用型机已相差无几。另外，随着新的标准出台，国外已开始出现一些所谓放松的型产品，亦称半产品（ ），即指标略低的型产品，用户可以根据自己的实际要求，选购不同等级的产品，预料今后几年，放松的产品占总产品的份额将会进一步提高。市场的管理日趋严格美国的市场在年代达到空前繁荣，面对有利可图的市场，各公司竞相生产制造产品，其结果不可避免地产生一些劣质产品。虽然规定只有合格的产品才可列在上，供用户选用，但由于产品数量太多，质量仍不易控制。为了提高产品质量，美国在年月开始施行新的产品登记方法，年月以后的合格产品登在上，同时终止使用。新的对各公司所申报的产品质量要求相当严格，与此同时，重新修订严格了产品认证程序，对提高产品质量，防止劣质产品的生产和销售起到重要作用。四、极限值的确定方法极限值的确定主要有三方面的内容：（）确定信息泄漏发射的幅度；（）确定信息泄漏发射的频率范围；（）确定检测方法。研究的目的就是保证计算机等电子设备所处理的机密信息不被敌方的接收设备所截获、破译。影响接收截获的因素主要有：（）接收机的灵敏度；（）恢复信息所必需的条件（如一定的信噪比，接收带宽等）；（）接收设备与计算机的空间距离（空间衰减量）；（）环境噪声衰减；（）计算机的信息发射强度。接收机能接收的最弱场强接收机的灵敏度可用式（）表示： （）一般情况下当信噪比（）时，接收机能够接收并辨别最小输入信号，：， （）接收机的输入电压值：，（）若所用接收天线的天线系数为，则接收机所接收的辐射场强为：， （）上式中天线系数和天线增益有密切关系：式中为天线的增益（）。由（）式可知，天线系数不仅与天线增益有关，还与工作频率密切相关，随着频率的不同而变化。由式（）、（）、（）可知，给定了接收机的接收带宽、接收机的噪声系数、天线的增益（或天线系数）。即可求出接收机所能接收的最弱场强值。恢复信息所必需的条件计算机辐射信息的分析与恢复，需要满足一定的条件。主要有两种，一是一定的接收带宽。计算机使用的是数字信号，按照接收理论，当接收机中频带宽大于等于（为脉冲宽度）时，就可能恢复脉冲信息内容。对显示器，级的像素脉冲宽度为左右，需要的接收机带宽大于；对显示器则需要的接收带宽更宽。我们对多种不同型号的国产及进口计算机进行的测试也表明，计算机电磁发射最强的频带为。对计算机其它易泄漏信息的部分，如串口、打印机等，考虑到这两部分的信息泄漏带宽可能较低，因此选取有效接收信息泄漏的最大带宽为。恢复信息的另一条件是输入接收机的信号应具有一定的信噪比，才能保证小信号的接收效果。能有效地接收微弱信号的最小信噪比为，即（其中是噪声电平）。空间衰减用电磁场理论可知，根据距离辐射源远近的不同，可将空间分为近场区（感应场区）和远场区（辐射场区），近场区为的区域，远场区为的区域。在近场区，对电场源（高阻抗源）电场以的速率随空间增大而衰减，磁场以速率随空间距离增大衰减（磁场源，（），（）。远场区的电磁波以的速率随距离增大而衰减，由此可见近场区的电磁波衰减很快，远大于远场的衰减。在近场区，对电场源，设，处的场强为，则在远场由以上三式可知，在远场每增加倍距离，电磁幅度衰减，在近场每增加倍距离，电场衰减，磁场衰减（对电场源），远场场强随空间衰减数值如下表所示（假定距计算机一米外的场强值为，）表 场强随空间衰减关系距离（） 比米处降低数值（） 若计算机信息发射不满足要求时，上表是计算需要的空间警戒区距离的重要依据。自然环境噪声因为窃取是在自然环境中进行的，因此自然环境噪声应充分加以考虑。表 计算机电磁发射极值等级 频率范围（） 传导干扰电压（）允许值（） 辐射干扰电场强度允许值（） 检波状态 （），（） （），（） （），（） 准 （），（） 峰 （），（） （），（） 值有关环境噪声， 已有详细分析和规定，国内亦有多家单位进行了实测，这些数据可做为依据使用。计算机的电磁发射强度满足民用标准、的计算机电磁发射的极限值容易得知。极限值详见表。换算值根据上表可推算出把民用计算机改造成型计算机需要衰减的分贝数。限于篇幅，具体计算从略。测试方法的研究是极限值确定的一个重要内容。对测试方法，限于篇幅，这里从略。五、结束语以上我们分析了国外研究的新进展和信息泄漏极限值的确定及测试方法。计算机防信息泄漏技术研究是一项具有相当难度，又有重要意义的工作。这项工作的深入开展，对保护