Un bouclier place une discontinuité d’impédance (la résistance effective d’un circuit ou d’un composant électrique au courant alternatif, résultant des effets combinés de la résistance ohmique et de la réactance) sur le trajet d’une onde électromagnétique rayonnée qui se propage, la réfléchissant et/ou l’absorbant. Ceci est conceptuellement très similaire à la façon dont les filtres fonctionnent – ils mettent une discontinuité d’impédance sur le chemin d’un signal conduit indésirable. Plus le rapport d’impédance est élevé, plus l’efficacité du bouclier (SE) est grande.
Une protection adéquate contre la surveillance indésirable peut être obtenue de plusieurs façons.
La plupart des systèmes modernes utilisent des microcomposants de pointe qui ont été conçus et construits à partir de zéro dans le seul but de diminuer les fuites de DME. Cependant, le blindage typique est une combinaison d’isolation de la source d’alimentation et d’environnement de la machine, au risque de surveillance indésirable, avec une cage de Faraday qui bloque les champs électromagnétiques et ne permet aucune émanation parasite.
D’autres méthodes de blindage TEMPEST comprennent l’isolation des pièces et des murs et le placement précis de l’équipement, ce qui peut garantir qu’aucune donnée sensible ne peut s’échapper.
Même aujourd’hui, la majorité des normes de blindage TEMPEST restent classifiées, mais certaines d’entre elles sont facilement accessibles au public.
Les normes actuelles des États-Unis et de l’OTAN en matière de protection Tempest sont segmentées en trois niveaux d’exigences de protection :
- OTAN SDIP-27 niveau A (anciennement AMSG 720B) & USA NSTISSAM NIVEAU I « Compromise Emanations Laboratory Test Standard » Il s’agit de la norme la plus stricte pour les appareils qui fonctionnent dans des environnements de zone 0 de l’OTAN, où l’on suppose qu’un attaquant a un accès presque immédiat (par exemple, pièce voisine, distance de 1 m).
- OTAN SDIP-27 niveau B (anciennement AMSG 788A) & USA NSTISSAM NIVEAU II « Laboratory Test Standard for Protected Facility Equipment » Cette norme s’applique aux dispositifs qui fonctionnent dans des environnements de zone 1 de l’OTAN, où il est supposé qu’un attaquant ne peut pas s’approcher à moins d’environ 20 m (ou lorsque les matériaux de construction assurent une atténuation équivalente à 20 m).
- OTAN SDIP-27 niveau C (anciennement AMSG 784) et NSTISSAM américain niveau III « Laboratory Test Standard for Tactical Mobile Equipment/Systems » La norme la plus permissive qui se concentre sur les dispositifs qui fonctionnent dans des environnements de zone 2 de l’OTAN, où les attaquants doivent faire face à l’équivalent de 100 m d’atténuation en espace libre (ou une atténuation équivalente par le biais de matériaux de construction).
Les normes supplémentaires comprennent :
- OTAN SDIP-29 (anciennement AMSG 719G) « Installation d’équipements électriques pour le traitement d’informations classifiées » Cette norme définit les exigences d’installation, par exemple en ce qui concerne la mise à la terre et les distances de câble.
- AMSG 799B « Procédures de zonage de l’OTAN » Définit une procédure de mesure de l’atténuation, selon laquelle les pièces individuelles d’un périmètre de sécurité peuvent être classées en zone 0, zone 1, zone 2 ou zone 3, qui détermine ensuite quelle norme de test de blindage est requise pour l’équipement qui traite les données secrètes dans ces salles.
Il est important de noter que le blindage peut être très peu coûteux s’il est conçu avec soin dès le départ, mais peut être extrêmement coûteux s’il doit être appliqué après la construction de l’appareil, du système ou du boîtier.
La plupart des métaux d’une épaisseur de 0,5 mm et plus fournissent un bon SE pour les fréquences supérieures à 1 MHz et un excellent SE supérieur à 100 MHz. Tous les problèmes avec les écrans métalliques sont généralement causés par des matériaux de protection minces, des fréquences inférieures à 1 MHz et des ouvertures ou des ouvertures.
Généralement, il est préférable de maintenir une distance relativement grande entre les circuits électriques vulnérables et les parois de leur bouclier. Le DME à l’extérieur du blindage, et le DME auquel l’appareil est soumis, seront généralement plus « dilués » plus le volume blindé est grand.
Si l’enceinte, dans laquelle le dispositif vulnérable est installé, a des parois parallèles, les ondes stationnaires peuvent commencer à s’accumuler à des fréquences de résonance, ce qui peut causer des problèmes SE. Par conséquent, les enceintes à parois non parallèles ou incurvées et d’autres unités de confinement de forme irrégulière aideront à prévenir les résonances indésirables.
Ouvertures et ouvertures
En réalité, une enceinte de blindage parfaitement étanche, sans ouvertures, joints, ouvertures ou espaces, est rarement pratique car elle ne pourra accueillir aucun câble externe, antenne ou capteur.
Pour cette raison, le seul but de toute enceinte de blindage est uniquement de réduire les émissions ou d’améliorer l’immunité, car chaque bouclier est limité par le dispositif qu’il tente de protéger.
« L’effet peau »
Dans le domaine de l’électromagnétisme, il existe deux types de champs – électrique (E) et magnétique (M). Les champs électriques et magnétiques (CEM) sont des zones d’énergie invisibles, souvent appelées rayonnement, et se produisent avec l’utilisation non seulement de l’énergie électrique, mais aussi de diverses formes d’éclairage naturel.
Un champ électromagnétique est généralement un amalgame disproportionné de champs (E) et (M) (donnant une impédance d’onde E/M de 377: dans l’air).
Les champs électriques peuvent être facilement bloqués et complètement arrêtés même par des panneaux métalliques minces, car le mécanisme de blindage de champ électrique est un mécanisme de redistribution de charge à une limite conductrice, de sorte que presque tout ce qui a une conductivité élevée (faible résistance) présentera une impédance suffisamment faible. À des fréquences plus élevées, en raison du taux rapide de redistribution de la charge, des courants de déplacement considérables peuvent se produire, mais même des feuilles ou des panneaux d’aluminium relativement minces serviraient d’agent de blindage adéquat.
Les champs magnétiques sont beaucoup plus difficiles, et parfois impossibles, à arrêter. Le blindage magnétique ne bloque pas un champ magnétique. Le champ peut cependant être redirigé.
En générant des courants de Foudy (courants de Foucault) à l’intérieur du matériau du bouclier, un nouveau champ magnétique peut être créé qui s’oppose au champ d’impact. Contrairement aux champs électriques, les panneaux d’aluminium minces ne seront pas efficaces pour arrêter ou rediriger les champs magnétiques.
L’épaisseur ou la profondeur à laquelle un matériau donné réduit le champ magnétique d’environ 9 dB est connue sous le nom d'«effet de peau » et est à peu près « d’une peau de profondeur ».
L’effet de peau est l’endroit où un courant a tendance à éviter de traverser le centre d’un conducteur solide, se limitant à la conduction près de la surface.
Pour cette raison, un matériau qui a une épaisseur de « 3 peaux » aurait un courant inférieur d’environ 27 dB sur son côté opposé et aurait un SE d’environ 27 dB pour ce champ magnétique particulier.
Le cuivre (Cu) et l’aluminium (Al) ont plus de 5 fois la conductivité de l’acier doux, ce qui les rend très bons pour bloquer et arrêter les champs électriques, mais ont une perméabilité relative de 1 (la même que l’air). La perméabilité en électromagnétisme est la mesure de la résistance d’un matériau contre la formation d’un champ magnétique, autrement connu sous le nom d’inductance distribuée dans la théorie des lignes de transmission. L’acier doux typique a une perméabilité relative d’environ 300 aux basses fréquences, tombant à 1 lorsque les fréquences augmentent au-dessus de 100 kHz, et sa perméabilité plus élevée lui donne une profondeur de peau réduite, ce qui rend les épaisseurs raisonnables d’acier doux meilleures que l’aluminium pour le blindage des basses fréquences.
Un matériau de blindage efficace aura une conductivité élevée, une perméabilité élevée et une épaisseur suffisante pour atteindre le nombre requis de profondeurs de peau à la fréquence la plus basse préoccupante.
Par exemple, un acier doux de 1 mm d’épaisseur et un alliage de zinc pur constitueront un agent de blindage adéquat dans la plupart des cas.
Blindage magnétique basse fréquence
Des matériaux spéciaux tels que le Mu-metal, qui est un alliage ferromagnétique doux fer-nickel, et le Radiometal, encore une fois un alliage fer-nickel, ont une perméabilité relative très élevée, souvent de l’ordre de 10 000.
En raison de leur fragilité notoire, le processus d’installation de ces matériaux exotiques doit être soigneusement effectué car même un léger coup pourrait ruiner leur perméabilité et ils devraient ensuite être recuits dans une atmosphère d’hydrogène ou jetés.
Une technique supplémentaire de blindage à basse fréquence est la réduction active du bruit (ANR). Cette méthode est particulièrement utile pour stabiliser les images des unités d’affichage visuel (EDV) du tube cathodique dans des environnements pollués par des niveaux élevés de champs magnétiques de fréquence de puissance.
Guides d’ondes sous la coupure
La partie gauche de la Fig. 8, montre que plus l’ouverture est grande, plus la fuite de DME est importante. Cependant, la partie droite de la Fig. 8 illustre que le SE respectable peut être atteint si l’ouverture est entourée de perpendiculaire aux parois métalliques qui s’ouvrent. Cette méthode de blindage extrêmement efficace est connue sous le nom de « guide d’ondes sous la coupure » et peut maintenir le SE d’un bouclier même avec des ouvertures de 5 à 10 cm.
Un guide d’ondes laisse passer tous ses champs d’impact, lorsque sa diagonale interne (g) est d’une demi-longueur d’onde. En dessous de sa fréquence de coupure, un guide d’ondes ne fuit pas comme une ouverture ordinaire (comme le montre la Fig. 8) et peut fournir un blindage important. Les valeurs pour un SE adéquat sont d’environ 27d/g où d est la distance que l’onde EMR doit parcourir à travers le guide d’ondes avant d’être libre.
Conception dépendante du joint
Un joint est un joint mécanique qui remplit l’espace entre deux ou plusieurs surfaces d’accouplement, généralement pour empêcher les fuites depuis ou dans les objets joints pendant la compression.
Même si les joints sont très efficaces pour les assemblages rudimentaires, les panneaux amovibles tels que les portes, les hachettes et les couvercles apportent un débordement de divers problèmes pour toutes les conceptions dépendantes des joints, car ils doivent répondre à un certain nombre d’exigences mécaniques, électriques, chimiques et, dans certains cas, même environnementales. Figue. 9 décrit la conception d’une armoire industrielle typique et sa disposition de joint, en utilisant des doigts à ressort et un composé de silicone ou du caoutchouc conducteur pour fournir une étanchéité environnementale ainsi qu’un bouclier électromagnétique.Pour que les joints soient efficaces, des dispositions mécaniques doivent être prises afin de garantir une fabrication facile à assembler. Les joints mal ajustés, qui ne dépendent que de grandes quantités de pression pour générer un joint étanche, ont une forte probabilité de créer des espaces par lesquels les DME peuvent fuir.À moins d’utiliser une peinture conductrice, les zones de contact des joints ne doivent pas être peintes et la corrosion galvanique (processus électrochimique dans lequel un métal se corrode préférentiellement lorsqu’il est en contact électrique avec un autre, en présence d’un électrolyte). Toutes les caractéristiques, caractéristiques et détails du joint doivent être illustrés avec précision dans le manuel de fabrication.
Blindage des écrans
Tous les écrans, qui sont sensibles à une attaque TEMPEST , ne peuvent pas exister dans un conteneur entièrement scellé car ils nécessitent des ouvertures variables dans leurs boîtiers, compromettant ainsi fortement l’aspect blindage.
Figue. La figure 11 illustre une unité d’affichage visuel (EDV), telle qu’un guichet automatique (DAB), qui utilise un système interne de « boîte sale » pour minimiser efficacement les fuites de champ CEM à travers l’ouverture. Le joint entre la boîte sale et l’intérieur de la paroi de l’enceinte doit être traité de la même manière que tout autre joint dans le blindage.
Blindage des ouvertures de ventilation
Semblable aux écrans de blindage, les ouvertures de ventilation de blindage nécessitent l’utilisation de mailles, de guides d’ondes sous la coupure, de joints conducteurs ou de liaisons métal-métal.
Afin de maintenir un niveau SE adéquat, le maillage doit être aussi petit que possible. L’efficacité du bouclier d’un certain nombre de petites ouvertures identiques situées à proximité les unes des autres est (à peu près) proportionnelle à leur nombre, n, ('SE = 20logn), par conséquent, deux ouvertures aggraveront le SE de 20 x log (2) = 6,02, quatre ouvertures 20 x log (4) = 12,04, etc.
Pour un plus grand nombre de petites ouvertures, typiques d’un maillage de ventilation, la taille de maille sera considérablement plus petite qu’une ouverture seule devrait être pour le même SE. À des fréquences plus élevées où la taille de l’ouverture de ventilation dépasse un quart de la longueur d’onde, même cette formule rudimentaire et simpliste « 20 x log (n) » peut devenir inutilement complexe ou inefficace.
Blindage avec des plastiques peints ou plaqués
Le boîtier en plastique peut être élégant et visuellement attrayant, mais n’est pas un agent de protection efficace.
Même s’il s’agit d’un processus extrêmement laborieux et techniquement exigeant, le revêtement de l’intérieur du boîtier en plastique avec des matériaux conducteurs tels que des particules métalliques dans un liant (peinture conductrice) ou avec du métal réel (placage) pourrait potentiellement donner des résultats satisfaisants.
Cependant, le plus souvent, la conception du boîtier en plastique ne permet pas d’atteindre le SE requis car, comme tous les autres boîtiers, les points les plus faibles restent les coutures (ouvertures) entre les parties en plastique, mais dans ce cas, ils ne peuvent pas être renforcés avec des joints, d’où l’inévitable fuite EMR. Par conséquent, si le boîtier en plastique nécessite un blindage, il est financièrement vital d’envisager d’obtenir le SE nécessaire dès le début du processus de conception initial.
La peinture ou le placage sur le plastique ne peut jamais être très épais, de sorte que le nombre de profondeurs de peau appliquées peut être assez faible. Certains revêtements innovants, utilisant du nickel et d’autres métaux, ont été récemment développés pour tirer parti de la perméabilité raisonnablement élevée du nickel afin de réduire la profondeur de la peau et d’obtenir une meilleure SE.
Néanmoins, comme indiqué dans l’image. 2 Le plus grand avantage du plastique par rapport aux autres métaux utilisés pour le blindage est sa légèreté.
Blindage sans métal
Les plastiques ou résines à conduction volumique utilisent généralement des particules ou des fils conducteurs distribués dans un liant isolant qui fournit la résistance mécanique. Parfois, ceux-ci souffrent de la formation d’une « peau » du plastique ou de la résine de base, ce qui rend difficile l’obtention de bonnes liaisons radiofréquence (RF) sans inserts hélicoïdaux (insert en fil enroulé) ou moyens similaires. Ces peaux isolantes rendent difficile la création de longues ouvertures au niveau des articulations et rendent également difficile l’octroi de bonnes liaisons aux corps des connecteurs, des glandes et des filtres. Des problèmes de cohérence avec le mélange de particules conductrices et de polymère peuvent rendre les enceintes faibles dans certaines zones et manquant de blindage dans d’autres.
Les matériaux à base de fibres de carbone (qui sont elles-mêmes conductrices) et de polymères autoconducteurs commencent à devenir disponibles, mais ils n’ont pas la conductivité élevée du métal et ne donnent donc pas un SE aussi bon pour une épaisseur particulière.
