Et skjold setter en impedans (den effektive motstanden til en elektrisk krets eller komponent til vekselstrøm, som oppstår fra de kombinerte effektene av ohmsk motstand og reaktans) diskontinuitet i banen til en forplantende utstrålt elektromagnetisk bølge, reflekterer den og / eller absorberer den. Dette er konseptuelt veldig likt måten filtre fungerer på - de setter en impedansdiskontinuitet i veien for et uønsket ledet signal. Jo større impedansforhold, desto større skjoldeffektivitet (SE).
Tilstrekkelig skjerming mot uønsket overvåking kan oppnås på flere måter.
De fleste moderne systemer bruker toppmoderne mikrokomponenter som er designet og bygget fra bunnen av med det ene formål å redusere EMR-lekkasje. Imidlertid er typisk skjerming en kombinasjon av å isolere strømkilden sammen med å omgi maskinen, i fare for uønsket overvåking, med et Faraday-bur som blokkerer de elektromagnetiske feltene og ikke tillater bortkommen utstråling.
Andre TEMPEST skjermingsmetoder inkluderer rom- og veggisolasjon og presis plassering av utstyr, noe som ytterligere kan sikre at ingen sensitive data kan unnslippe.
Selv i dag forblir de fleste av TEMPEST skjermingsstandarder klassifisert, men noen av dem er lett tilgjengelige for publikum.
De nåværende skjermingsstandardene for USA og NATO Tempest er segmentert i tre nivåer av beskyttelseskrav:
- NATO SDIP-27 nivå A (tidligere AMSG 720B) OG USA NSTISSAM Level I "Compromising Emanations Laboratory Test Standard" Dette er den strengeste standarden for enheter som opererer i NATO-sone 0-miljøer, der det antas at en angriper har nesten umiddelbar tilgang (f.eks. naborom, 1 m avstand)
- NATO SDIP-27 nivå B (tidligere AMSG 788A) OG USA NSTISSAM Level II "Laboratory Test Standard for Protected Facility Equipment" Denne standarden er for enheter som opererer i NATO-sone 1-miljøer, der det antas at en angriper ikke kan komme nærmere enn ca. 20 m (eller hvor byggematerialene sikrer en demping tilsvarende 20 m).
- NATO SDIP-27 nivå C (tidligere AMSG 784) og USA NSTISSAM nivå III "Laboratory Test Standard for Tactical Mobile Equipment/Systems" Den mest ettergivende standarden som fokuserer på enheter som opererer i NATO-sone 2-miljøer, der angripere må håndtere tilsvarende 100 m demping av ledig plass (eller tilsvarende demping gjennom byggematerialer).
Ytterligere standarder inkluderer:
- NATO SDIP-29 (tidligere AMSG 719G) "Installasjon av elektrisk utstyr for behandling av klassifisert informasjon" Denne standarden definerer installasjonskrav, for eksempel med hensyn til jording og kabelavstander.
- AMSG 799B «NATOs soneprosedyrer» Definerer en måleprosedyre for demping, der individuelle rom innenfor en sikkerhetsomkrets kan klassifiseres i sone 0, sone 1, sone 2 eller sone 3, som deretter bestemmer hvilken skjermingsteststandard som kreves for utstyret som behandler hemmelige data i disse rommene.
Det er viktig å merke seg at skjerming kan være av svært lav pris hvis den er designet nøye fra starten, men kan være ekstremt dyrt hvis den må brukes etter at enheten, systemet eller kabinettet allerede er bygget.
De fleste metaller med en tykkelse på 0,5 mm og over, gir god SE for frekvenser over 1MHz og utmerket SE over 100MHz. Alle problemer med metallskjold skyldes vanligvis tynne beskyttelsesmaterialer, frekvenser under 1MHz og åpninger eller blenderåpninger.
Generelt er det best å opprettholde en relativt stor avstand mellom de sårbare elektriske kretsene og skjoldets vegger. EMR utenfor skjoldet, og EMR som enheten blir utsatt for, vil generelt være mer "fortynnet" jo større skjermet volum.
Hvis kabinettet, der den sårbare enheten er installert, har parallelle vegger, kan stående bølger begynne å samle seg ved resonansfrekvenser som kan forårsake SE-bekymringer. Derfor vil kapslinger med ikke-parallelle eller buede vegger og andre uregelmessige inneslutningsenheter bidra til å forhindre uønsket resonans.
Åpninger og blenderåpninger
I virkeligheten er et perfekt forseglet skjermkabinett, uten åpninger, skjøter, åpninger eller hull, sjelden praktisk fordi det ikke vil kunne romme eksterne kabler, antenner eller sensorer.
Av denne grunn er det eneste formålet med ethvert skjermkabinett å bare redusere utslippene eller forbedre immuniteten, da hvert skjold er begrenset av enheten det prøver å beskytte.
«Hudeffekten»
I domenet til elektromagnetisme er det to typer felt - elektrisk (E) og magnetisk (M). Elektriske og magnetiske felt (EMF) er usynlige energiområder, ofte referert til som stråling, og forekommer ved bruk av ikke bare elektrisk kraft, men ulike former for naturlig belysning.
Et elektromagnetisk felt er vanligvis en uforholdsmessig amalgam av (E) og (M) felt (som gir en bølgeimpedans E / M på 377: i luft).
Elektriske felt kan enkelt blokkeres og stoppes helt av jevne tynne metallpaneler, siden mekanismen for elektrisk feltskjerming er en ladningsfordeling ved en ledende grense, så nesten alt med høy ledningsevne (lav motstand) vil presentere en passende lav impedans. Ved høyere frekvenser, på grunn av den raske omfordelingshastigheten av ladning, kan det oppstå betydelige fortrengningsstrømmer, men selv relativt tynn aluminiumsfolie eller paneler vil tjene som et tilstrekkelig skjermingsmiddel.
Magnetfelt er mye vanskeligere, og noen ganger umulig, å stoppe. Magnetisk skjerming blokkerer ikke et magnetfelt. Feltet kan imidlertid omdirigeres.
Ved å generere virvelstrømmer (Foucaults strømmer) inne i skjoldmaterialet, kan et nytt magnetfelt opprettes som motsetter seg det støtende feltet. I motsetning til elektriske felt vil tynne aluminiumspaneler ikke være effektive til å stoppe eller omdirigere magnetfelt.
Tykkelsen eller dybden der et gitt materiale reduserer det impinging magnetfeltet med omtrent 9dB er kjent som "Skin effect" og er omtrent "en hud dyp".
Hudeffekten er der en strøm har en tendens til å unngå å reise gjennom midten av en solid leder, og begrenser seg til ledning nær overflaten.
Av denne grunn vil et materiale som har en tykkelse på "3 skinn" ha en omtrent 27dB lavere strøm på motsatt side og vil ha en SE på omtrent 27dB for det aktuelle magnetfeltet.
Kobber (Cu) og aluminium (Al) har over 5 ganger så høy ledningsevne som mildt stål, noe som gjør dem svært gode til å blokkere og stoppe elektriske felt, men har en relativ permeabilitet på 1 (det samme som luft). Permeabilitet i elektromagnetisme, er målet på motstanden til et materiale mot dannelsen av et magnetfelt, ellers kjent som distribuert induktans i transmisjonslinjeteori. Typisk mildt stål har en relativ permeabilitet på rundt 300 ved lave frekvenser, faller til 1 når frekvensene øker over 100 kHz, og dets høyere permeabilitet gir det redusert huddybde, noe som gjør rimelige tykkelser av mildt stål bedre enn aluminium for å skjerme lave frekvenser.
Et effektivt skjermingsmateriale vil ha høy ledningsevne, høy permeabilitet og tilstrekkelig tykkelse til å oppnå det nødvendige antall huddybder ved laveste frekvens av bekymring.
For eksempel vil 1 mm tykt mildt stål og ren sinklegering være et tilstrekkelig skjermingsmiddel for de fleste tilfeller.
Lavfrekvent magnetisk skjerming
Spesielle materialer som Mu-metall, som er en jern-nikkel myk ferromagnetisk legering, og Radiometal, igjen en jern-nikkellegering, har meget høy relativ permeabilitet, ofte i området 10.000.
På grunn av deres beryktede skjørhet, må installasjonsprosessen av disse eksotiske materialene utføres nøye, da selv en liten bank kan ødelegge permeabiliteten, og da må de annealed på nytt i en hydrogenatmosfære eller kasseres.
En annen lavfrekvent skjermingsteknikk er aktiv støydemping (ANR). Denne metoden er spesielt nyttig for å stabilisere bildene av katodestrålerørets visuelle displayenheter (VDU) i miljøer forurenset av høye nivåer av effektfrekvensmagnetfelt.
Bølgeledere under cutoff
Den venstre delen av fig. 8, viser at jo større blenderåpning jo større EMR-lekkasje. Men den høyre delen av fig. 8 illustrerer at respektabel SE kan oppnås hvis blenderåpningen er omgitt av vinkelrett på metallveggene som åpnes. Denne ekstremt effektive metoden for skjerming er kjent som "bølgeleder under cutoff" og kan opprettholde SE-en til et skjold selv med 5-10 cm åpninger.
En bølgeleder lar alle dens impinging felt passere gjennom, når dens indre diagonal (g) er en halv bølgelengde. Under avskjæringsfrekvensen lekker ikke en bølgeleder som en vanlig blenderåpning (som vist på fig. 8) og kan gi mye skjerming. Verdiene for tilstrekkelig SE er omtrent 27d / g hvor d er avstanden EMR-bølgen må reise gjennom bølgelederen før den er fri.
Pakningsavhengig design
En pakning er en mekanisk tetning som fyller rommet mellom to eller flere parringsflater, vanligvis for å forhindre lekkasje fra eller inn i de sammenføyde gjenstandene under kompresjon.
Selv om pakninger er svært effektive for rudimentære forsamlinger, gir flyttbare paneler som dører, økser og deksler et overløp av forskjellige problemer for alle pakningsavhengige design fordi de må oppfylle en rekke motstridende mekaniske, elektriske, kjemiske og i noen tilfeller til og med miljøkrav. Fiken. 9 Viser utformingen av et typisk industriskap og dets pakningsoppsett, ved hjelp av fjærfingre og en silikonforbindelse eller ledende gummi for å gi en miljøforsegling samt et elektromagnetisk skjold.For at pakninger skal være effektive, må det gjøres mekaniske bestemmelser for å garantere enkel å montere produksjon. Utilstrekkelig monterte pakninger, som bare er avhengige av store mengder trykk for å generere en tett tetning, har stor sannsynlighet for å skape hull gjennom hvilke EMR kan lekke.Med mindre du bruker ledende maling, må pakningskontaktområder ikke males og galvanisk korrosjon (en elektrokjemisk prosess der ett metall korroderer fortrinnsvis når det er i elektrisk kontakt med en annen, i nærvær av en elektrolytt). Alle pakningsfunksjoner, egenskaper og detaljer må illustreres nøyaktig i produksjonshåndboken.
Skjerming av skjermer
Alle skjermer, som er utsatt for et TEMPEST angrep, kan ikke eksistere i en fullstendig forseglet beholder, da de krever varierende åpninger i kapslingene, og dermed kompromitterer skjermingsaspektet.
Fiken. 11 illustrerer en visuell skjermenhet (VDU), for eksempel en automatisert tellermaskin (ATM), som bruker et internt "skittent boks" -system for effektivt å minimere EMC-feltlekkasjen gjennom blenderåpningen. Fugen mellom den skitne boksen og innsiden av kapslingsveggen må behandles på samme måte som alle andre ledd i skjoldet.
Ventilasjonsåpninger for skjerming
I likhet med skjermingsskjermer krever skjermventilasjonsåpninger bruk av masker, bølgeledere under avskåret, ledende pakninger eller metall-til-metall-bindinger.
For å opprettholde et tilstrekkelig SE-nivå, må maskestørrelsen være så liten som mulig. Skjermeffektiviteten til en rekke små, identiske blenderåpninger som ligger nær hverandre er (omtrent) proporsjonal med antallet, n, ('SE = 20logn), derfor vil to blenderåpninger gjøre SE verre med 20 x log (2) = 6,02, fire blenderåpninger 20 x logg (4) = 12,04, etc.
For et større antall små blenderåpninger, typisk for et ventilasjonsnett / grill, vil maskestørrelsen være betydelig mindre enn en blenderåpning alene må være for samme SE. Ved høyere frekvenser der størrelsen på ventilasjonsåpningen overstiger en fjerdedel av bølgelengden, kan selv denne rudimentære og forenklede "20 x log (n)"-formelen bli unødvendig komplisert eller ineffektiv.
Skjerming med malt eller belagt plast
Plastkapsling kan være stilig og visuelt tiltalende, men er ikke et effektivt skjermingsmiddel.
Selv om det er en ekstremt arbeidskrevende og teknisk krevende prosess, kan belegg av det indre av plastkapslingen med ledende materialer som metallpartikler i et bindemiddel (ledende maling), eller med faktisk metall (plating) potensielt gi tilfredsstillende resultater.
Imidlertid tillater ikke utformingen av plastkapslingen oftest at den nødvendige SE oppnås fordi, som alle andre kapslinger, forblir de svakeste punktene sømmene (åpningene) mellom plastdelene, men i dette tilfellet kan de ikke forsterkes med pakninger, og dermed den uunngåelige EMR-lekkasjen. Derfor, hvis plastkapslingen krever skjerming, er det økonomisk viktig at det vurderes å oppnå den nødvendige SE-en helt fra starten av den første designprosessen.
Maling eller plating på plast kan aldri være veldig tykk, så antall huddybder som påføres kan være ganske lite. Noen innovative belegg, som bruker nikkel og andre metaller, har nylig blitt utviklet for å dra nytte av nikkels rimelig høye permeabilitet for å redusere huddybden og oppnå bedre SE.
Likevel, som vist på bildet. 2 Den største fordelen med plast over de andre metallene som brukes til skjerming, er dens lette vekt.
Skjerming uten metall
Volumledende plast eller harpikser bruker vanligvis distribuerte ledende partikler eller tråder i et isolerende bindemiddel som gir den mekaniske styrken. Noen ganger lider disse av å danne en "hud" av den grunnleggende plasten eller harpiksen, noe som gjør det vanskelig å oppnå gode radiofrekvensbindinger (RF) bindinger uten spiralformede innsatser (innsats laget av kveilet ledning) eller lignende midler. Disse isolerende skinnene gjør det vanskelig å forhindre at lange åpninger blir opprettet i leddene, og gjør det også vanskelig å gi gode bindinger til kroppene til kontakter, kjertler og filtre. Problemer med konsistensen av blanding av ledende partikler og polymer kan gjøre kapslinger svake i enkelte områder, og mangler skjerming i andre.
Materialer basert på karbonfibre (som selv er ledende) og selvledende polymerer begynner å bli tilgjengelige, men de har ikke metallets høye ledningsevne og gir derfor ikke så god SE for en bestemt tykkelse.
