Suojus asettaa impedanssin (sähköpiirin tai komponentin tehollinen vastus vaihtovirralle, joka johtuu ohmisen vastuksen ja reaktanssin yhteisvaikutuksista) epäjatkuvuuden etenevän säteilevän sähkömagneettisen aallon reitille, heijastaen sitä ja/tai absorboiden sen. Tämä on käsitteellisesti hyvin samanlainen kuin tapa, jolla suodattimet toimivat - ne asettavat impedanssin epäjatkuvuuden ei-toivotun johdetun signaalin tielle. Mitä suurempi impedanssisuhde, sitä suurempi suojan tehokkuus (SE).
Riittävä suojaus ei-toivotulta valvonnalta voidaan saavuttaa monin tavoin.
Useimmat nykyaikaiset järjestelmät käyttävät huippuluokan mikrokomponentteja, jotka on suunniteltu ja rakennettu tyhjästä ainoana tarkoituksena vähentää EMR-vuotoja. Tyypillinen suojaus on kuitenkin yhdistelmä virtalähteen eristämistä ja koneen ympäröintiä, ei-toivotun valvonnan vaarassa, Faradayn häkillä, joka estää sähkömagneettiset kentät eikä salli harhaanjohtavia päästöjä.
Muita TEMPEST suojausmenetelmiä ovat huoneiden ja seinien eristäminen sekä laitteiden tarkka sijoittaminen, mikä voi edelleen varmistaa, että arkaluonteisia tietoja ei pääse karkaamaan.
Vielä nykyäänkin suurin osa TEMPEST suojausstandardeista on edelleen salaisia, mutta osa niistä on helposti yleisön saatavilla.
Nykyiset Yhdysvaltojen ja Naton Tempest suojausstandardit on jaettu kolmeen suojausvaatimusten tasoon:
- NATO SDIP-27 taso A (aiemmin AMSG 720B) &; USA NSTISSAM Level I "Compromising Emanations Laboratory Test Standard" Tämä on tiukin standardi laitteille, jotka toimivat Naton vyöhykkeen 0 ympäristöissä, joissa oletetaan, että hyökkääjällä on lähes välitön pääsy (esim. naapurihuone, 1 metrin etäisyys)
- NATO SDIP-27 Level B (aiemmin AMSG 788A) &; USA NSTISSAM Level II "Laboratory Test Standard for Protected Facility Equipment" Tämä standardi koskee laitteita, jotka toimivat Naton vyöhykkeen 1 ympäristöissä, joissa oletetaan, että hyökkääjä ei pääse noin 20 metriä lähemmäksi (tai joissa rakennusmateriaalit takaavat 20 metriä vastaavan vaimennuksen).
- NATO SDIP-27 Level C (aiemmin AMSG 784) &; USA NSTISSAM Level III "Laboratory Test Standard for Tactical Mobile Equipment/Systems" Sallivin standardi, joka keskittyy laitteisiin, jotka toimivat Naton vyöhykkeen 2 ympäristöissä, joissa hyökkääjien on käsiteltävä 100 metrin vapaata tilan vaimennusta (tai vastaavaa vaimennusta rakennusmateriaalien kautta).
Muita standardeja ovat:
- Naton SDIP-29 (entinen AMSG 719G) "Sähkölaitteiden asennus turvaluokitellun tiedon käsittelyä varten" Tämä standardi määrittelee asennusvaatimukset esimerkiksi maadoitus- ja kaapelietäisyyksille.
- AMSG 799B "Naton vyöhykemenettelyt" Määrittää vaimennuksen mittausmenettelyn, jonka mukaan turva-alueen yksittäiset huoneet voidaan luokitella vyöhykkeeseen 0, vyöhykkeeseen 1, vyöhykkeeseen 2 tai vyöhykkeeseen 3, joka sitten määrittää, mikä suojaustestistandardi vaaditaan laitteissa, jotka käsittelevät salaisia tietoja näissä huoneissa.
On tärkeää huomata, että suojaus voi olla erittäin edullinen, jos se suunnitellaan huolellisesti alusta alkaen, mutta se voi olla erittäin kallista, jos se on otettava käyttöön laitteen, järjestelmän tai kotelon rakentamisen jälkeen.
Useimmat metallit, joiden paksuus on 0,5 mm tai enemmän, tarjoavat hyvän SE:n yli 1 MHz:n taajuuksille ja erinomaisen SE:n yli 100 MHz:n taajuuksille. Kaikki metallisuojusten ongelmat johtuvat yleensä ohuista suojamateriaaleista, alle 1 MHz: n taajuuksista ja aukoista tai aukoista.
Yleensä on parasta säilyttää suhteellisen suuri etäisyys haavoittuvien sähköpiirien ja niiden suojuksen seinien välillä. Suojuksen ulkopuolella oleva EMR ja EMR, johon laite altistuu, ovat yleensä "laimennettuja", mitä suurempi suojattu tilavuus on.
Jos kotelossa, johon haavoittuva laite on asennettu, on yhdensuuntaiset seinät, seisovat aallot voivat alkaa kerääntyä resonanssitaajuuksille, mikä voi aiheuttaa SE-ongelmia. Siksi kotelot, joissa ei ole yhdensuuntaisia tai kaarevat seinät ja muut epäsäännöllisen muotoiset suojarakennukset, auttavat estämään ei-toivottua resonanssia.
Aukot ja aukot
Todellisuudessa täysin suljettu suojakotelo, jossa ei ole aukkoja, liitoksia, aukkoja tai rakoja, on harvoin käytännöllinen, koska siihen ei mahdu ulkoisia kaapeleita, antenneja tai antureita.
Tästä syystä minkä tahansa suojakotelon ainoa tarkoitus on vain vähentää päästöjä tai parantaa immuniteettia, koska jokaista suojaa rajoittaa laite, jota se yrittää suojata.
"Ihon vaikutus"
Sähkömagnetismin alalla on kahdenlaisia kenttiä - sähköisiä (E) ja magneettisia (M). Sähkö- ja magneettikentät (EMF) ovat näkymättömiä energia-alueita, joita usein kutsutaan säteilyksi, ja niitä esiintyy paitsi sähköenergian myös erilaisten luonnonvalomuotojen käytön yhteydessä.
Sähkömagneettinen kenttä on yleensä suhteeton (E) ja (M) kenttien amalgaami (jolloin aaltoimpedanssi E/M on 377: ilmassa).
Sähkökentät voidaan helposti tukkia ja pysäyttää kokonaan jopa ohuilla metallipaneeleilla, koska sähkökentän suojausmekanismi on varauksen uudelleenjakautuminen johtavalla rajalla, joten melkein kaikella, jolla on korkea johtavuus (alhainen vastus), on sopivan alhainen impedanssi. Korkeammilla taajuuksilla varauksen nopean uudelleenjakautumisen vuoksi voi esiintyä huomattavia siirtymävirtoja, mutta jopa suhteellisen ohut alumiinifolio tai -paneelit toimisivat riittävänä suoja-aineena.
Magneettikenttiä on paljon vaikeampi ja joskus mahdoton pysäyttää. Magneettinen suojaus ei estä magneettikenttää. Kenttä voidaan kuitenkin ohjata uudelleen.
Tuottamalla pyörrevirtoja (Foucault'n virtoja) suojamateriaalin sisällä voidaan luoda uusi magneettikenttä, joka vastustaa törmäyskenttää. Toisin kuin sähkökentät, ohuet alumiinipaneelit eivät ole tehokkaita magneettikenttien pysäyttämisessä tai uudelleenohjaamisessa.
Paksuus tai syvyys, jolla tietty materiaali vähentää vaikuttavaa magneettikenttää noin 9 dB, tunnetaan "ihovaikutuksena" ja on suunnilleen "yhden ihon syvä".
Ihovaikutus on silloin, kun virta pyrkii välttämään kulkemista kiinteän johtimen keskipisteen läpi rajoittuen johtumiseen lähellä pintaa.
Tästä syystä materiaalilla, jonka paksuus on "3 nahkaa", olisi noin 27 dB pienempi virta vastakkaisella puolellaan ja sen SE olisi noin 27 dB kyseiselle magneettikentälle.
Kuparilla (Cu) ja alumiinilla (Al) on yli 5 kertaa suurempi johtavuus kuin pehmeällä teräksellä, mikä tekee niistä erittäin hyviä estämään ja pysäyttämään sähkökenttiä, mutta niiden suhteellinen läpäisevyys on 1 (sama kuin ilman läpäisevyys). Sähkömagnetismin läpäisevyys on mitta materiaalin kestävyydestä magneettikentän muodostumista vastaan, joka tunnetaan myös hajautettuna induktanssina siirtolinjateoriassa. Tyypillisen pehmeän teräksen suhteellinen läpäisevyys matalilla taajuuksilla on noin 300, joka laskee arvoon 1 taajuuksien noustessa yli 100 kHz:n, ja sen suurempi läpäisevyys vähentää ihon syvyyttä, mikä tekee miedosta teräksestä alumiinia paremman matalien taajuuksien suojaamiseen.
Tehokkaalla suojamateriaalilla on korkea johtavuus, suuri läpäisevyys ja riittävä paksuus tarvittavan määrän ihon syvyyksiä pienimmällä huolenaiheella.
Esimerkiksi 1 mm paksu mieto teräs ja puhdas sinkkiseos ovat riittävä suoja-aine useimmissa tapauksissa.
Matalataajuinen magneettinen suojaus
Erikoismateriaaleilla, kuten Mu-metallilla, joka on rauta-nikkeli-pehmeä ferromagneettinen seos, ja radiometallilla, jälleen rauta-nikkeliseoksella, on erittäin korkea suhteellinen läpäisevyys, usein noin 10 000.
Pahamaineisen haurautensa vuoksi näiden eksoottisten materiaalien asennusprosessi on suoritettava huolellisesti, koska pienikin kolhu voi pilata niiden läpäisevyyden ja sitten ne on hehkutettava uudelleen vetyilmakehässä tai hävitettävä.
Toinen matalataajuinen suojaustekniikka on aktiivinen melunvaimennus (ANR). Tämä menetelmä on erityisen hyödyllinen katodisädeputken visuaalisten näyttöyksiköiden (VDU) kuvien vakauttamiseksi ympäristöissä, jotka ovat saastuneet korkean tehotaajuuden magneettikentillä.
Aaltoputket raja-arvon alapuolella
Kuvan vasen osa. 8, osoittaa, että mitä suurempi aukko, sitä suurempi EMR-vuoto. Kuitenkin kuvan oikea osa. 8 osoittaa, että kunnioitettava SE voidaan saavuttaa, jos aukko ympäröidään kohtisuorassa avautuviin metalliseiniin nähden. Tämä erittäin tehokas suojausmenetelmä tunnetaan nimellä "aaltoputki raja-arvon alapuolella", ja se voi ylläpitää kilven SE: tä jopa 5-10 cm: n aukoilla.
Aaltoputki päästää kaikki sen vaikuttavat kentät läpi, kun sen sisäinen diagonaali (g) on puoli aallonpituutta. Raja-arvotaajuutensa alapuolella aaltoputki ei vuoda kuten tavallinen aukko (kuten kuvassa 8) ja voi tarjota paljon suojaa. Riittävän SE: n arvot ovat noin 27d / g, jossa d on etäisyys, jonka EMR-aallon on kuljettava aaltoputken läpi ennen kuin se on vapaa.
Tiivisteestä riippuva rakenne
Tiiviste on mekaaninen tiiviste, joka täyttää kahden tai useamman liitospinnan välisen tilan yleensä estääkseen vuodot liitetyistä esineistä tai niihin puristuksen aikana.
Vaikka tiivisteet ovat erittäin tehokkaita alkeellisissa kokoonpanoissa, irrotettavat paneelit, kuten ovet, kirveet ja kannet, aiheuttavat erilaisia ongelmia kaikille tiivisteistä riippuvaisille malleille, koska niiden on täytettävä useita ristiriitaisia mekaanisia, sähköisiä, kemiallisia ja joissakin tapauksissa jopa ympäristövaatimuksia. Viikuna. 9 kuvaa tyypillisen teollisuuskaapin suunnittelua ja sen tiivisteasettelua käyttämällä jousisormia ja silikoniyhdistettä tai johtavaa kumia ympäristötiivisteen ja sähkömagneettisen suojan aikaansaamiseksi.Jotta tiivisteet olisivat tehokkaita, on tehtävä mekaanisia säännöksiä helposti koottavan valmistuksen takaamiseksi. Riittämättömästi asennetuilla tiivisteillä, jotka luottavat vain suuriin painemääriin tiukan tiivisteen aikaansaamiseksi, on suuri todennäköisyys luoda aukkoja, joiden läpi EMR voi vuotaa.Ellei käytetä johtavaa maalia, tiivisteen kosketuskohtia ei saa maalata ja galvaaninen korroosio (sähkökemiallinen prosessi, jossa yksi metalli syöpyy ensisijaisesti, kun se on sähkökosketuksessa toisen kanssa elektrolyytin läsnä ollessa). Kaikki tiivisteen ominaisuudet, ominaisuudet ja yksityiskohdat on kuvattava tarkasti valmistusoppaassa.
Näyttöjen suojaus
Kaikki näytöt, jotka ovat alttiita TEMPEST hyökkäykselle, eivät voi olla täysin suljetussa säiliössä, koska niiden koteloissa on oltava erilaisia aukkoja, mikä vaarantaa suojausnäkökulman huomattavasti.
Viikuna. 11 kuvaa visuaalisia näyttöyksiköitä (VDU), kuten pankkiautomaattia (ATM), joka käyttää sisäistä "likalaatikkojärjestelmää" minimoidakseen tehokkaasti EMC-kentän vuodon aukon läpi. Likaisen laatikon ja kotelon seinän sisäpuolen välistä liitosta on käsiteltävä samalla tavalla kuin mitä tahansa muuta suojuksen liitosta.
Tuuletusaukkojen suojaus
Samoin kuin suojanäytöt, tuuletusaukkojen suojaaminen edellyttää verkkojen, katkaistujen aaltoputkien, johtavien tiivisteiden tai metalli-metalli-sidosten käyttöä.
Riittävän SE-tason ylläpitämiseksi silmäkoon on oltava mahdollisimman pieni. Lähellä toisiaan sijaitsevien pienten, identtisten aukkojen suojustehokkuus on (karkeasti) verrannollinen niiden lukumäärään n ('SE = 20logn), joten kaksi aukkoa pahentaa SE:tä 20 x log (2) = 6,02, neljä aukkoa 20 x log (4) = 12,04 jne.
Suuremmalle määrälle pieniä aukkoja, jotka ovat tyypillisiä tuuletusverkolle/säleikölle, silmäkoko on huomattavasti pienempi kuin yhden aukon yksinään pitäisi olla samalle SE:lle. Korkeammilla taajuuksilla, joissa tuuletusaukon koko ylittää neljänneksen aallonpituudesta, jopa tämä alkeellinen ja yksinkertaistettu "20 x log (n)" -kaava voi muuttua tarpeettoman monimutkaiseksi tai tehottomaksi.
Suojaus maalatulla tai pinnoitetulla muovilla
Muovikotelo voisi olla tyylikäs ja visuaalisesti houkutteleva, mutta se ei ole tehokas suoja-aine.
Vaikka kyseessä on erittäin työläs ja teknisesti vaativa prosessi, muovikotelon sisäpuolen päällystäminen johtavilla materiaaleilla, kuten sideaineen metallihiukkasilla (johtava maali) tai todellisella metallilla (pinnoitus), voi mahdollisesti antaa tyydyttäviä tuloksia.
Useimmiten muovikotelon rakenne ei kuitenkaan mahdollista vaaditun SE: n saavuttamista, koska kuten kaikki muutkin kotelot, heikoimmat kohdat ovat edelleen muoviosien väliset saumat (aukot), mutta tässä tapauksessa niitä ei voida vahvistaa tiivisteillä, mikä on väistämätön EMR-vuoto. Siksi, jos muovikotelo vaatii suojausta, on taloudellisesti erittäin tärkeää, että harkitaan tarvittavan SE: n saavuttamista heti alkuperäisen suunnitteluprosessin alusta alkaen.
Maali tai pinnoitus muoville ei voi koskaan olla kovin paksu, joten levitettyjen ihosyvyyksien määrä voi olla melko pieni. Jotkut innovatiiviset pinnoitteet, joissa käytetään nikkeliä ja muita metalleja, on äskettäin kehitetty hyödyntämään nikkelin kohtuullisen suurta läpäisevyyttä ihon syvyyden vähentämiseksi ja paremman SE: n saavuttamiseksi.
Siitä huolimatta, kuten kuvassa näkyy. 2 Muovin suurin etu muihin suojaukseen käytettyihin metalleihin verrattuna on sen keveys.
Suojaus ilman metallia
Tilavuutta johtavissa muoveissa tai hartseissa käytetään yleensä hajautettuja johtavia hiukkasia tai lankoja eristävässä sideaineessa, joka antaa mekaanisen lujuuden. Joskus nämä kärsivät "ihon" muodostamisesta perusmuovista tai hartsista, mikä vaikeuttaa hyvien radiotaajuisten (RF) sidosten saavuttamista ilman kierteisiä inserttejä (kelatusta langasta valmistettu insertti) tai vastaavia keinoja. Nämä eristävät nahat vaikeuttavat pitkien aukkojen muodostumista liitoksiin ja vaikeuttavat myös hyvien sidosten aikaansaamista liittimien, tiivisteiden ja suodattimien runkoihin. Johtavien hiukkasten ja polymeerin sekoittamisen konsistenssiin liittyvät ongelmat voivat tehdä koteloista heikkoja joillakin alueilla ja suojauksen puutteita toisilla.
Hiilikuituihin (jotka ovat itse johtavia) ja itsejohtaviin polymeereihin perustuvia materiaaleja alkaa tulla saataville, mutta niillä ei ole metallin suurta johtavuutta, joten ne eivät anna yhtä hyvää SE: tä tietylle paksuudelle.
