Et skjold sætter en impedans (den effektive modstand af et elektrisk kredsløb eller en komponent til vekselstrøm, der stammer fra de kombinerede virkninger af ohmsk modstand og reaktans) diskontinuitet i vejen for en formidlende udstrålet elektromagnetisk bølge, reflekterer den og / eller absorberer den. Dette er konceptuelt meget lig den måde, hvorpå filtre fungerer - de sætter en impedans diskontinuitet i vejen for et uønsket ledet signal. Jo større impedansforholdet er, desto større er skjoldeffektiviteten (SE).
Tilstrækkelig afskærmning mod uønsket overvågning kan opnås på en række måder.
De fleste moderne systemer bruger state-of-the-art mikrokomponenter, der er designet og bygget fra bunden med det ene formål at mindske EMR-lækage. Imidlertid er typisk afskærmning en kombination af isolering af strømkilden sammen med omgivende maskinen med risiko for uønsket overvågning med et Faraday-bur, der blokerer de elektromagnetiske felter og ikke tillader nogen vildfarne udstrålinger.
Andre TEMPEST afskærmningsmetoder omfatter rum- og vægisolering og præcis placering af udstyr, som yderligere kan sikre, at ingen følsomme data kan undslippe.
Selv i dag forbliver størstedelen af TEMPEST afskærmningsstandarder klassificerede, men nogle af dem er let tilgængelige for offentligheden.
De nuværende amerikanske og NATO-Tempest afskærmningsstandarder er opdelt i tre niveauer af beskyttelseskrav:
- NATO SDIP-27 Level A (tidligere AMSG 720B) & USA NSTISSAM Level I "Compromise Emanations Laboratory Test Standard" Dette er den strengeste standard for enheder, der opererer i NATO-zone 0-miljøer, hvor det antages, at en angriber har næsten øjeblikkelig adgang (f.eks. naborum, 1 m afstand)
- NATO SDIP-27 Level B (tidligere AMSG 788A) & USA NSTISSAM Level II "Laboratory Test Standard for Protected Facility Equipment" Denne standard gælder for enheder, der opererer i NATO-zone 1-miljøer, hvor det antages, at en angriber ikke kan komme tættere på end ca. 20 m (eller hvor byggematerialerne sikrer en dæmpning svarende til 20 m).
- NATO SDIP-27 Level C (tidligere AMSG 784) & USA NSTISSAM Level III "Laboratory Test Standard for Tactical Mobile Equipment/Systems" Den mest eftergivende standard, der fokuserer på enheder, der opererer i NATO-zone 2-miljøer, hvor angribere skal håndtere, hvad der svarer til 100 m fri pladsdæmpning (eller tilsvarende dæmpning gennem byggematerialer).
Yderligere standarder omfatter:
- NATO SDIP-29 (tidligere AMSG 719G) "Installation af elektrisk udstyr til behandling af klassificerede oplysninger" Denne standard definerer installationskrav, for eksempel med hensyn til jordforbindelse og kabelafstande.
- AMSG 799B "NATO's zoneinddeling" Definerer en procedure til måling af dæmpning, hvorefter individuelle rum inden for en sikkerhedsperimeter kan klassificeres i zone 0, zone 1, zone 2 eller zone 3, som derefter bestemmer, hvilken afskærmningsteststandard der kræves for det udstyr, der behandler hemmelige data i disse rum.
Det er vigtigt at bemærke, at afskærmning kan være meget billig, hvis den er designet omhyggeligt fra starten, men kan være ekstremt dyr, hvis den skal anvendes, efter at enheden, systemet eller kabinettet allerede er bygget.
De fleste metaller med en tykkelse på 0,5 mm og derover giver god SE for frekvenser over 1MHz og fremragende SE over 100MHz. Alle problemer med metalskærme skyldes normalt tynde beskyttelsesmaterialer, frekvenser under 1MHz og åbninger eller åbninger.
Generelt er det bedst at opretholde en relativt stor afstand mellem de sårbare elektriske kredsløb og væggene i deres skjold. EMR uden for skjoldet og EMR, som enheden udsættes for, vil generelt være mere "fortyndet", jo større det afskærmede volumen er.
Hvis kabinettet, hvor den sårbare enhed er installeret, har parallelle vægge, kan stående bølger begynde at akkumulere ved resonansfrekvenser, hvilket kan forårsage SE-bekymringer. Derfor vil kabinetter med ikke-parallelle eller buede vægge og andre uregelmæssigt formede indeslutningsenheder hjælpe med at forhindre uønsket resonans.
Åbninger og åbninger
I virkeligheden er et perfekt forseglet afskærmningskabinet uden åbninger, samlinger, åbninger eller huller sjældent praktisk, fordi det ikke kan rumme eksterne kabler, antenner eller sensorer.
Af denne grund er det eneste formål med ethvert afskærmningskabinet kun at reducere emissionerne eller forbedre immuniteten, da hvert skjold er begrænset af den enhed, det forsøger at beskytte.
"Hudeffekten"
Inden for elektromagnetisme er der to typer felter - elektrisk (E) og magnetisk (M). Elektriske og magnetiske felter (EMF'er) er usynlige energiområder, ofte omtalt som stråling, og forekommer ved brug af ikke kun elektrisk strøm, men forskellige former for naturlig belysning.
Et elektromagnetisk felt er normalt en uforholdsmæssig sammensmeltning af (E) og (M) felter (hvilket giver en bølgeimpedans E / M på 377: i luft).
Elektriske felter kan let blokeres og helt stoppes af selv tynde metalpaneler, da mekanismen til elektrisk feltafskærmning er en omfordeling af ladning ved en ledende grænse, så næsten alt med høj ledningsevne (lav modstand) vil præsentere en passende lav impedans. Ved højere frekvenser kan der på grund af den hurtige ladningsomfordeling forekomme betydelige forskydningsstrømme, men selv relativt tynd aluminiumsfolie eller paneler ville tjene som et passende beskyttelsesmiddel.
Magnetfelter er meget vanskeligere og nogle gange umulige at stoppe. Magnetisk afskærmning blokerer ikke et magnetfelt. Feltet kan dog omdirigeres.
Ved at generere hvirvelstrømme (Foucaults strømme) inde i skjoldmaterialet kan der skabes et nyt magnetfelt, der modsætter sig det indtrængende felt. I modsætning til elektriske felter vil tynde aluminiumspaneler ikke være effektive til at stoppe eller omdirigere magnetfelter.
Tykkelsen eller dybden, hvormed et givet materiale reducerer det indtrængende magnetfelt med ca. 9 dB, er kendt som "hudeffekten" og er omtrent "en hud dyb".
Hudeffekten er, hvor en strøm har tendens til at undgå at rejse gennem midten af en fast leder, hvilket begrænser sig til ledning nær overfladen.
Af denne grund ville et materiale, der har en tykkelse på "3 skind", have en ca. 27 dB lavere strøm på sin modsatte side og ville have en SE på ca. 27 dB for det pågældende magnetfelt.
Kobber (Cu) og aluminium (Al) har over 5 gange ledningsevnen af blødt stål, hvilket gør dem meget gode til at blokere og stoppe elektriske felter, men har en relativ permeabilitet på 1 (det samme som luft). Permeabilitet i elektromagnetisme er målet for et materiales modstand mod dannelsen af et magnetfelt, ellers kendt som distribueret induktans i transmissionslinjeteori. Typisk blødt stål har en relativ permeabilitet på omkring 300 ved lave frekvenser, der falder til 1, når frekvenserne stiger over 100 kHz, og dets højere permeabilitet giver det en reduceret huddybde, hvilket gør rimelige tykkelser af blødt stål bedre end aluminium til afskærmning af lave frekvenser.
Et effektivt beskyttelsesmateriale vil have høj ledningsevne, høj permeabilitet og tilstrækkelig tykkelse til at opnå det krævede antal huddybder med den laveste bekymringsfrekvens.
For eksempel vil 1 mm tykt blødt stål og ren zinklegering være et passende beskyttelsesmiddel i de fleste tilfælde.
Lavfrekvent magnetisk afskærmning
Særlige materialer såsom Mu-metal, som er en jern-nikkel blød ferromagnetisk legering, og Radiometal, igen en jern-nikkel legering, har meget høj relativ permeabilitet, ofte i området 10.000.
På grund af deres berygtede skrøbelighed skal installationsprocessen af disse eksotiske materialer udføres omhyggeligt, da selv et lille slag kan ødelægge deres permeabilitet, og så skal de genudglødes i en brintatmosfære eller kasseres.
En yderligere lavfrekvent afskærmningsteknik er aktiv støjreduktion (ANR). Denne metode er specielt nyttig til stabilisering af billederne af katodestrålerørets visuelle displayenheder (VDU'er) i miljøer, der er forurenet af høje niveauer af effektfrekvente magnetfelter.
Bølgeledere under cutoff
Den venstre del af fig. 8, viser, at jo større blænden er, jo større er EMR-lækagen. Men den højre del af fig. 8 illustrerer, at respektabel SE kan opnås, hvis åbningen er omgivet af vinkelret på de åbne metalvægge. Denne ekstremt effektive afskærmningsmetode er kendt som "bølgeleder under cutoff" og kan opretholde SE af et skjold selv med 5-10 cm åbninger.
En bølgeleder tillader alle sine indtrængende felter at passere igennem, når dens indre diagonal (g) er en halv bølgelængde. Under dens afskæringsfrekvens lækker en bølgeleder ikke som en almindelig blænde (som vist på fig. 8) og kan give en hel del afskærmning. Værdierne for tilstrækkelig SE er ca. 27d / g, hvor d er den afstand, EMR-bølgen skal rejse gennem bølgelederen, før den er fri.
Pakningsafhængigt design
En pakning er en mekanisk tætning, der fylder rummet mellem to eller flere parringsflader, generelt for at forhindre lækage fra eller ind i de sammenføjede genstande, mens de er under kompression.
Selvom pakninger er yderst effektive til rudimentære samlinger, medfører aftagelige paneler som døre, økser og dæksler et overløb af forskellige problemer for alle pakningsafhængige designs, fordi de skal opfylde en række modstridende mekaniske, elektriske, kemiske og i nogle tilfælde endda miljømæssige krav. Figen. 9 viser designet af et typisk industrikabinet og dets pakningslayout ved hjælp af fjederfingre og en silikoneforbindelse eller ledende gummi for at give en miljøforsegling samt et elektromagnetisk skjold.For at pakninger skal være effektive, skal der træffes mekaniske foranstaltninger for at garantere let at samle fremstilling. Utilstrækkeligt monterede pakninger, der kun er afhængige af store mængder tryk for at generere en tæt tætning, har stor sandsynlighed for at skabe huller, hvorigennem EMR kan lække.Medmindre der anvendes en ledende maling, må pakningskontaktområder ikke males og galvanisk korrosion (en elektrokemisk proces, hvor et metal korroderer fortrinsvis, når det er i elektrisk kontakt med et andet i nærværelse af en elektrolyt). Alle pakningsfunktioner, egenskaber og detaljer skal illustreres nøjagtigt i fremstillingsmanualen.
Afskærmning af skærme
Alle skærme, der er modtagelige for et TEMPEST angreb, kan ikke eksistere i en fuldt forseglet beholder, da de kræver forskellige åbninger i deres kabinetter, hvilket i høj grad kompromitterer afskærmningsaspektet.
Figen. 11 illustrerer en visuel displayenhed (VDU), såsom en pengeautomat (ATM), der bruger et internt "beskidt boks" -system til effektivt at minimere EMC-feltlækagen gennem åbningen. Fugen mellem den snavsede kasse og indersiden af anlæggets væg skal behandles på samme måde som enhver anden samling i skærmen.
Afskærmning af ventilationsåbninger
I lighed med afskærmningsskærme kræver afskærmning af ventilationsåbninger brug af masker, bølgeledere under afskåret, ledende pakninger eller metal-til-metal-bindinger.
For at opretholde et passende SE-niveau skal maskestørrelsen være så lille som muligt. Skjoldeffektiviteten af et antal små, identiske åbninger placeret i nærheden af hinanden er (nogenlunde) proportional med deres antal, n, ('SE = 20logn), derfor vil to blændeåbninger gøre SE værre med 20 x log (2) = 6,02, fire åbninger 20 x log (4) = 12,04 osv.
For et større antal små åbninger, typisk for et ventilationsnet/gitter, vil maskestørrelsen være betydeligt mindre, end en åbning alene ville skulle være for det samme SE. Ved højere frekvenser, hvor størrelsen af ventilationsåbningen overstiger en fjerdedel af bølgelængden, kan selv denne rudimentære og forenklede "20 x log (n)"-formel blive unødigt kompleks eller ineffektiv.
Afskærmning med malet eller belagt plast
Plastkabinet kan være stilfuldt og visuelt tiltalende, men er ikke et effektivt afskærmningsmiddel.
Selvom det er en ekstremt besværlig og teknisk krævende proces, kan belægning af plastkabinettets indre med ledende materialer såsom metalpartikler i et bindemiddel (ledende maling) eller med faktisk metal (plettering) potentielt give tilfredsstillende resultater.
Imidlertid tillader plastkabinettets design oftest ikke, at den krævede SE opnås, fordi de svageste punkter som alle andre kabinetter forbliver sømmene (åbningerne) mellem plastdelene, men i dette tilfælde kan de ikke forstærkes med pakninger, hvilket er den uundgåelige EMR-lækage. Hvis plastkabinettet derfor kræver afskærmning, er det økonomisk afgørende, at der tages hensyn til at opnå den nødvendige SE lige fra starten af den indledende designproces.
Maling eller plettering på plast kan aldrig være meget tyk, så antallet af påførte huddybder kan være ret lille. Nogle innovative belægninger, der bruger nikkel og andre metaller, er for nylig blevet udviklet for at drage fordel af nikkels rimeligt høje permeabilitet for at reducere huddybden og opnå bedre SE.
Ikke desto mindre, som vist i billedet. 2 Den største fordel ved plast i forhold til de andre metaller, der bruges til afskærmning, er dens lette vægt.
Afskærmning uden metal
Volumenledende plast eller harpikser bruger generelt distribuerede ledende partikler eller tråde i et isolerende bindemiddel, der giver den mekaniske styrke. Nogle gange lider disse af at danne en "hud" af den grundlæggende plast eller harpiks, hvilket gør det vanskeligt at opnå gode radiofrekvensbindinger (RF) uden spiralformede indsatser (indsats lavet af oprullet tråd) eller lignende midler. Disse isolerende skind gør det vanskeligt at forhindre, at der skabes lange åbninger ved samlinger, og gør det også vanskeligt at give gode bindinger til kroppe af stik, kirtler og filtre. Problemer med konsistensen af blanding af ledende partikler og polymer kan gøre kabinetter svage i nogle områder og mangler afskærmning i andre.
Materialer baseret på kulfibre (som selv er ledende) og selvledende polymerer begynder at blive tilgængelige, men de har ikke metalets høje ledningsevne og giver derfor ikke så god SE for en bestemt tykkelse.
