Проблемы ЭМС ТС в вопросах защиты информации

Виды помех и их влияние на работу ТС

Когда речь идет об электромагнитных помехах, подразумеваются две большие группы:

• наведенные помехи;
• излучаемые помехи.

Эти группы также делятся надвое:

• кондутивные помехи, т.е. наблюдаемые в линиях связи;
• помехи, наведенные электромагнитным полем.

В линиях связи и питания ТС возникают импульсы напряжения. Они различаются по своей форме, длительности, уровню воздействия и природе происхождения. Формально говоря, импульсы могут быть как естественными (удар молнии), так и искусственными (импульсы при коммутации или преднамеренно введенный импульс напряжения). При этом импульсы с большой энергией могут стать причиной выхода ТС из строя.

В цепи питания также могут возникать помехи, связанные с качеством электроэнергии. Нередки провалы или, наоборот, всплески напряжения, пульсации, если идет речь о линиях постоянного тока, или дрейф частоты напряжения, если идет речь о системе переменного тока. Изменение показателей качества электропитания также может вызвать сбои и ошибки в работе ТС.

Приведенные выше примеры относятся к наведенным кондуктивным помехам. В ходе своей работы ТС может оказаться под действием электрических и/или магнитных полей. В случае больших значений напряженности поля есть риск сбоев или отключений ТС.

Наконец, любое работающее электронное устройство является не только приемником помех, но и их источником. В случае если помехоэмиссия превышает установленные нормы, могут возникнуть сбои в функционировании других устройств, работающих рядом с создающим помехи ТС, даже если они не связаны напрямую.

Проще говоря, нарушение норм в части ЭМС создает риск неправильного функционирования ТС или, в худшем случае, выхода их из строя. В свою очередь, если на рассматриваемых устройствах лежит задача передачи, обработки и хранения информации, функция эта выполняться не будет. Даже небольшой и несерьезный с точки зрения схемотехники сбой может отрицательно сказаться на обработке массивов данных.

В качестве иллюстрации приведем пару примеров.

На промышленном предприятии имеется аппаратный зал, его питание осуществляется от сети предприятия. В результате коммутации мощной нагрузки в сети возникает импульс, из-за которого оборудование аппаратного зала либо выходит из строя (если запитано напрямую), либо отключается (если запитано через источник бесперебойного питания и возникший импульс выводит из строя его). К аналогичным результатам может привести близкий удар молнии или преднамеренный ввод импульса в сеть.

Другой пример: в составе комплекса, в котором находится ТС, есть источник электромагнитного излучения, сильно превышающего допустимые нормы. Оказываясь в зоне его действия, процессоры ТС "зависают", из-за чего ТС прекращает нормальное функционирование.

Решения

Разумеется, проблема ЭМС – предмет многолетнего обсуждения, и работа в этой области не прекращается.

Уже создано и опробовано большое количество решений, позволяющих как защитить ТС от всевозможных помех, так и сократить помехоэмиссию до допустимых норм. Это могут быть и схемотехнические решения (защитные входные каскады и фильтры), и конструктивные (использование экранированных кабелей и создание корпусов с учетом требований ЭМС).

Каждый день происходит запуск в производство новых устройств, каждое из которых имеет уникальные характеристики, и рабочие, и с точки зрения ЭМС. Поэтому внедрение новых устройств требует отдельного подхода в обеспечении соответствия требованиям норм по помехоэмиссии и стойкости к электромагнитным воздействиям. Нередки случаи, когда отработанные годами решения перестают работать с новыми устройствами, – ввод в эксплуатацию новых устройств обязательно должен сопровождаться оценкой электромагнитной обстановки.

Существующие решения для обеспечения ЭМС, однако, имеют и обратную сторону.

Введение схемотехнических решений означает усложнение конструкции либо самого ТС, либо комплекса, в котором оно работает, в зависимости от уровня применяемых средств защиты. Использование экранированных кабелей и специальных корпусов скажется на массово-габаритных показателях ТС, что особо критично для объектов, размещаемых на подвижной технике. Ко всему прочему, оба пути ведут к увеличению стоимости ТС.

На этапе проектирования разработчик должен понимать, насколько может быть целесообразным применение таких решений. Как говорилось выше, нарушение норм ЭМС может повлечь за собой неблагоприятные последствия. Экономические потери, связанные с ними, заметно превысят сумму, которая потребовалась бы для реализации защиты ТС.

Проведение испытаний

Разработчик объекта может провести прогнозирование электромагнитной обстановки еще на стадии проектирования, прибегнув к математическому расчету или компьютерному моделированию. Современные вычислительные средства позволяют получить картину, максимально близкую к реальной, однако этот метод не даст определенного ответа на вопрос, будет ли ТС штатно функционировать, если окажется подверженным действию электромагнитных помех.

Есть только один способ однозначно это определить – провести натурные испытания. Современное оснащение испытательных лабораторий позволяет воссоздать в них условия реальной работы ТС и имитировать возможные виды воздействия, которым ТС может подвергаться.

С помощью генераторов и устройств ввода имитируются различные наведенные помехи, от помех звуковых частот до импульсов переходных процессов, вызванных молнией. Комплексы имитации сетей электроснабжения позволяют воссоздать любые требуемые показатели качества электроэнергии, в т.ч. провалы, прерывания и всплески напряжения, дрейф частоты и пульсации. Применение излучающих антенн и магнитных катушек дает возможность имитировать электрические и магнитные поля с требуемым уровнем напряженности.

Наличие в лаборатории экранированной камеры и соответствующих средств измерения разрешает достоверно оценить уровень помех, создаваемых ТС в различных режимах его работы. Результаты измерений позволяют понять, насколько серьезное влияние может оказать ТС на другие работающие с ним устройства.

Несмотря на перспективы, которые открывает наличие испытательной лаборатории, ее создание является дорогостоящим и трудоемким процессом, а в условиях предприятия, занимающегося разработкой и созданием ТС, – почти нереализуемым.

Помимо проблем, связанных со стоимостью, не на последнем месте стоят трудности организации лаборатории как таковой. В первую очередь под лабораторию должно быть выделено подходящее помещение, в котором потребуется разместить экранированную камеру. Необходима аттестация самой камеры и испытательного оборудования. Наконец, испытательной лаборатории потребуется обученный персонал.

Другой проблемой является то, что подобная лаборатория может долгое время находится в состоянии простоя, что снижает окупаемость и ставит под большой вопрос целесообразность ее существования на предприятии. Чаще всего разработчику ТС проще и выгоднее обратиться в специализированную лабораторию для проведения требуемых проверок и получения протоколов испытаний.

Испытательная лаборатория АО "ТЕСТПРИБОР" обладает достаточным техническим оснащением для проведения всего спектра испытаний на соответствие требованиям по ЭМС. По результатам испытаний составляются протоколы, которые являются основанием для получения сертификата соответствия испытанного изделия.

В состав испытательного оборудования лаборатории входят комплексы, имитирующие различные виды электромагнитных помех – кондуктивных и наведенных электромагнитным полем. Технические возможности лаборатории позволяют реализовать имитацию систем электроснабжения как постоянного, так и переменного тока с требуемыми показателями качества электроэнергии. Наконец, лаборатория обладает достаточным оснащением для проведения измерений помех, создаваемых устройством.