Un escudo pone una impedancia (la resistencia efectiva de un circuito eléctrico o componente a la corriente alterna, que surge de los efectos combinados de la resistencia óhmica y la reactancia) discontinuidad en el camino de una onda electromagnética radiada que se propaga, reflejándola y / o absorbiéndola. Esto es conceptualmente muy similar a la forma en que funcionan los filtros: ponen una discontinuidad de impedancia en la ruta de una señal conducida no deseada. Cuanto mayor sea la relación de impedancia, mayor será la efectividad del escudo (SE).
La protección adecuada contra la vigilancia no deseada se puede lograr de varias maneras.
La mayoría de los sistemas modernos utilizan microcomponentes de última generación que han sido diseñados y construidos desde cero con el único propósito de disminuir las fugas de EMR. Sin embargo, el blindaje típico es una combinación de aislar la fuente de alimentación junto con rodear la máquina, en riesgo de monitoreo no deseado, con una jaula de Faraday que bloquea los campos electromagnéticos y no permite ninguna emanación perdida.
Otros métodos de protección TEMPEST incluyen el aislamiento de habitaciones y paredes, y la colocación precisa del equipo, lo que puede garantizar que no se puedan escapar datos confidenciales.
Incluso hoy en día, la mayoría de TEMPEST estándares de blindaje permanecen clasificados, pero algunos de ellos están fácilmente disponibles para el público.
Los actuales estándares de blindaje Tempest de los Estados Unidos y la OTAN están segmentados en tres niveles de requisitos de protección:
- OTAN SDIP-27 Nivel A (anteriormente AMSG 720B) Y USA NSTISSAM Nivel I "Estándar de prueba de laboratorio de emanaciones comprometidas" Este es el estándar más estricto para dispositivos que operan en entornos de Zona 0 de la OTAN, donde se supone que un atacante tiene acceso casi inmediato (por ejemplo, habitación vecina, distancia de 1 m)
- OTAN SDIP-27 Nivel B (anteriormente AMSG 788A) Y USA NSTISSAM Nivel II "Estándar de prueba de laboratorio para equipos de instalaciones protegidas" Este estándar es para dispositivos que operan en entornos de Zona 1 de la OTAN, donde se supone que un atacante no puede acercarse a aproximadamente 20 m (o donde los materiales de construcción aseguran una atenuación equivalente a 20 m).
- OTAN SDIP-27 Nivel C (anteriormente AMSG 784) y EE.UU. NSTISSAM Nivel III "Estándar de prueba de laboratorio para equipos / sistemas móviles tácticos" El estándar más permisivo que se centra en dispositivos que operan en entornos de Zona 2 de la OTAN, donde los atacantes tienen que lidiar con el equivalente a 100 m de atenuación de espacio libre (o atenuación equivalente a través de materiales de construcción).
Los estándares adicionales incluyen:
- OTAN SDIP-29 (anteriormente AMSG 719G) "Instalación de equipos eléctricos para el procesamiento de información clasificada" Esta norma define los requisitos de instalación, por ejemplo, con respecto a la puesta a tierra y las distancias de los cables.
- AMSG 799B "Procedimientos de zonificación de la OTAN" Define un procedimiento de medición de atenuación, según el cual las salas individuales dentro de un perímetro de seguridad se pueden clasificar en Zona 0, Zona 1, Zona 2 o Zona 3, que luego determina qué estándar de prueba de blindaje se requiere para el equipo que procesa datos secretos en estas salas.
Es importante tener en cuenta que el blindaje puede ser de muy bajo costo si se diseña cuidadosamente desde el principio, pero puede ser extremadamente costoso si tiene que aplicarse después de que el dispositivo, sistema o carcasa ya esté construido.
La mayoría de los metales con un espesor de 0,5 mm y superior, proporcionan un buen SE para frecuencias superiores a 1MHz y un excelente SE sobre 100MHz. Todos los problemas con los blindajes metálicos generalmente son causados por materiales protectores delgados, frecuencias por debajo de 1MHz y aberturas o aperturas.
En general, es mejor mantener una distancia relativamente grande entre los circuitos eléctricos vulnerables y las paredes de su escudo. El EMR fuera del blindaje, y el EMR al que está sujeto el dispositivo, generalmente estarán más "diluidos" cuanto mayor sea el volumen blindado.
Si el recinto, en el que está instalado el dispositivo vulnerable, tiene paredes paralelas, las ondas estacionarias pueden comenzar a acumularse a frecuencias resonantes que pueden causar problemas SE. Por lo tanto, los recintos con paredes no paralelas o curvas y otras unidades de contención de forma irregular, ayudarán a prevenir la resonancia no deseada.
Aberturas y aperturas
En realidad, una carcasa de blindaje perfectamente sellada, sin aberturas, juntas, aberturas o huecos, rara vez es práctica porque no podrá acomodar ningún cable, antena o sensor externo.
Por esta razón, el único propósito de cualquier recinto de blindaje es solo reducir las emisiones o mejorar la inmunidad, ya que cada blindaje está limitado por el dispositivo que está tratando de proteger.
El "efecto piel"
En el dominio del electromagnetismo, hay dos tipos de campos: eléctricos (E) y magnéticos (M). Los campos eléctricos y magnéticos (CEM) son áreas invisibles de energía, a menudo denominadas radiación, y ocurren con el uso no solo de energía eléctrica sino también de varias formas de iluminación natural.
Un campo electromagnético es generalmente una amalgama desproporcionada de campos (E) y (M) (dando una impedancia de onda E/M de 377: en el aire).
Los campos eléctricos pueden bloquearse fácilmente y detenerse completamente incluso con paneles metálicos delgados, ya que el mecanismo para el blindaje del campo eléctrico es uno de redistribución de carga en un límite conductor, por lo que casi cualquier cosa con una alta conductividad (baja resistencia) presentará una impedancia adecuadamente baja. A frecuencias más altas, debido a la rápida tasa de redistribución de carga, pueden ocurrir corrientes de desplazamiento considerables, pero incluso el papel de aluminio o los paneles relativamente delgados servirían como un agente de protección adecuado.
Los campos magnéticos son mucho más difíciles, y a veces imposibles, de detener. El blindaje magnético no bloquea un campo magnético. Sin embargo, el campo puede ser redirigido.
Al generar corrientes de Foucault dentro del material del escudo, se puede crear un nuevo campo magnético que se opone al campo de impacto. A diferencia de los campos eléctricos, los paneles de aluminio delgados no serán efectivos para detener o redirigir los campos magnéticos.
El grosor o la profundidad a la que un material dado reduce el campo magnético de impacto en aproximadamente 9 dB se conoce como el "efecto piel" y es aproximadamente "una piel de profundidad".
El efecto piel es cuando una corriente tiende a evitar viajar a través del centro de un conductor sólido, limitándose a la conducción cerca de la superficie.
Por esta razón, un material que tiene un grosor de "3 pieles" tendría una corriente aproximadamente 27dB más baja en su lado opuesto y tendría un SE de aproximadamente 27dB para ese campo magnético en particular.
El cobre (Cu) y el aluminio (Al) tienen más de 5 veces la conductividad del acero dulce, lo que los hace muy buenos para bloquear y detener los campos eléctricos, pero tienen una permeabilidad relativa de 1 (lo mismo que el aire). La permeabilidad en electromagnetismo, es la medida de la resistencia de un material contra la formación de un campo magnético, también conocida como inductancia distribuida en la teoría de líneas de transmisión. El acero dulce típico tiene una permeabilidad relativa de alrededor de 300 a bajas frecuencias, cayendo a 1 a medida que las frecuencias aumentan por encima de 100 kHz, y su mayor permeabilidad le da una profundidad de piel reducida, lo que hace que los espesores razonables de acero dulce sean mejores que el aluminio para proteger bajas frecuencias.
Un material de protección eficaz tendrá alta conductividad, alta permeabilidad y espesor suficiente para lograr el número requerido de profundidades de piel con la menor frecuencia de preocupación.
Por ejemplo, el acero dulce de 1 mm de espesor y la aleación de zinc puro serán un agente de protección adecuado para la mayoría de los casos.
Blindaje magnético de baja frecuencia
Los materiales especiales como el Mu-metal, que es una aleación ferromagnética blanda de hierro-níquel, y el Radiometal, de nuevo una aleación de hierro-níquel, tienen una permeabilidad relativa muy alta, a menudo en la región de 10.000.
Debido a su notoria fragilidad, el proceso de instalación de estos materiales exóticos debe llevarse a cabo cuidadosamente, ya que incluso un ligero golpe podría arruinar su permeabilidad y luego tendrían que ser rerecocidos en una atmósfera de hidrógeno o desechados.
Una técnica adicional de blindaje de baja frecuencia es la cancelación activa de ruido (ANR). Este método es específicamente útil para estabilizar las imágenes de las unidades de visualización (VDU) del tubo de rayos catódicos en entornos contaminados por altos niveles de campos magnéticos de potencia-frecuencia.
Guías de onda debajo del corte
La parte izquierda de la Fig. 8, muestra que cuanto mayor es la apertura, mayor es la fuga de EMR. Sin embargo, la parte derecha de la Fig. 8 ilustra que se puede lograr un SE respetable si la abertura está rodeada de perpendicular a las paredes metálicas de apertura. Este método extremadamente efectivo de blindaje se conoce como "guía de onda por debajo del corte" y puede mantener el SE de un escudo incluso con aperturas de 5-10 cm.
Una guía de onda permite que todos sus campos de impacto pasen, cuando su diagonal interna (g) es media longitud de onda. Por debajo de su frecuencia de corte, una guía de onda no se filtra como una apertura ordinaria (como se muestra en la Fig. 8) y puede proporcionar una gran cantidad de blindaje. Los valores para SE adecuado son aproximadamente 27d / g donde d es la distancia que la onda EMR tiene que viajar a través de la guía de onda antes de que sea libre.
Diseño dependiente de la junta
Una junta es un sello mecánico que llena el espacio entre dos o más superficies de acoplamiento, generalmente para evitar fugas desde o hacia los objetos unidos mientras están bajo compresión.
A pesar de que las juntas son altamente efectivas para ensamblajes rudimentarios, los paneles extraíbles como puertas, hachas y cubiertas traen un desbordamiento de varios problemas para todos los diseños dependientes de juntas porque deben cumplir con una serie de requisitos mecánicos, eléctricos, químicos y, en algunos casos, incluso ambientales conflictivos. Higo. 9 representa el diseño de un gabinete industrial típico y su disposición de junta, utilizando dedos de resorte y un compuesto de silicona o caucho conductor para proporcionar un sello ambiental, así como un escudo electromagnético.Para que las juntas sean efectivas, se deben tomar medidas mecánicas para garantizar una fabricación fácil de montar. Las juntas mal ajustadas, que dependen solo de grandes cantidades de presión para generar un sello hermético, tienen una alta probabilidad de crear espacios a través de los cuales EMR puede filtrarse.A menos que se use una pintura conductora, las áreas de contacto de la junta no deben pintarse y la corrosión galvánica (un proceso electroquímico en el que un metal se corroe preferentemente cuando está en contacto eléctrico con otro, en presencia de un electrolito). Todas las características, características y detalles de la junta deben ilustrarse con precisión en el manual de fabricación.
Blindaje de pantallas
Todas las pantallas, que son susceptibles a un ataque TEMPEST , no pueden existir en un contenedor completamente sellado, ya que requieren aberturas variables en sus recintos, lo que compromete en gran medida el aspecto de blindaje.
Higo. 11 ilustra una unidad de visualización (VDU), como un cajero automático (ATM), que utiliza un sistema interno de "caja sucia" para minimizar eficazmente la fuga de campo EMC a través de la apertura. La unión entre la caja sucia y el interior de la pared del recinto debe tratarse igual que cualquier otra junta en el blindaje.
Apertura de ventilación de blindaje
Al igual que las pantallas de blindaje, las aberturas de ventilación de blindaje requieren el uso de mallas, guías de onda debajo del corte, juntas conductoras o enlaces de metal a metal.
Para mantener un nivel adecuado de SE, el tamaño de la malla debe ser lo más pequeño posible. La efectividad del blindaje de un número de aperturas pequeñas e idénticas ubicadas cerca una de la otra es (aproximadamente) proporcional a su número, n, ('SE = 20logn), por lo tanto, dos aperturas empeorarán el SE en 20 x log (2) = 6.02, cuatro aperturas 20 x log (4) = 12.04, etc.
Para un mayor número de aperturas pequeñas, típico de una malla/rejilla de ventilación, el tamaño de la malla será considerablemente más pequeño de lo que una abertura por sí sola necesitaría ser para el mismo SE. A frecuencias más altas donde el tamaño de la apertura de ventilación excede un cuarto de la longitud de onda, incluso esta fórmula rudimentaria y simplista de "20 x log (n)" puede volverse innecesariamente compleja o ineficiente.
Protección con plásticos pintados o chapados
La carcasa de plástico podría ser elegante y visualmente atractiva, pero no es un agente de protección efectivo.
A pesar de que es un proceso extremadamente laborioso y técnicamente exigente, recubrir el interior de la carcasa de plástico con materiales conductores como partículas metálicas en un aglutinante (pintura conductora) o con metal real (chapado) podría dar resultados satisfactorios.
Sin embargo, la mayoría de las veces el diseño de la carcasa de plástico no permite lograr el SE requerido porque, como todas las demás carcasas, los puntos más débiles siguen siendo las costuras (aberturas) entre las piezas de plástico, pero en este caso, no se pueden reforzar con juntas, por lo tanto, la inevitable fuga de EMR. Por lo tanto, si la carcasa de plástico requiere blindaje, es financieramente vital que se considere lograr el SE necesario desde el inicio del proceso de diseño inicial.
La pintura o el revestimiento sobre plástico nunca pueden ser muy gruesos, por lo que el número de profundidades de piel aplicadas puede ser bastante pequeño. Algunos recubrimientos innovadores, que utilizan níquel y otros metales, se han desarrollado recientemente para aprovechar la permeabilidad razonablemente alta del níquel para reducir la profundidad de la piel y lograr un mejor SE.
No obstante, como se muestra en la imagen. 2 La mayor ventaja del plástico sobre los otros metales utilizados para el blindaje, es su peso ligero.
Blindaje sin metal
Los plásticos o resinas conductores de volumen generalmente usan partículas conductoras distribuidas o hilos en un aglutinante aglutinante que proporciona la resistencia mecánica. A veces, estos sufren de formar una "piel" del plástico o resina básica, lo que dificulta lograr buenos enlaces de radiofrecuencia (RF) sin inserciones helicoidales (inserto hecho de alambre enrollado) o medios similares. Estas pieles aislantes dificultan la prevención de que se creen aberturas largas en las articulaciones, y también dificultan la provisión de buenas uniones a los cuerpos de conectores, glándulas y filtros. Los problemas con la consistencia de la mezcla de partículas conductoras y polímeros pueden hacer que los recintos sean débiles en algunas áreas y carezcan de blindaje en otras.
Los materiales basados en fibras de carbono (que son conductoras) y polímeros autoconductores están empezando a estar disponibles, pero no tienen la alta conductividad del metal y, por lo tanto, no dan tan buen SE para un espesor particular.
