Un scut pune o impedanță (rezistența efectivă a unui circuit electric sau a unei componente la curent alternativ, care rezultă din efectele combinate ale rezistenței ohmice și reactanței) discontinuitate în calea unei unde electromagnetice radiate propagate, reflectând-o și / sau absorbind-o. Acest lucru este conceptual foarte similar cu modul în care funcționează filtrele – ele pun o discontinuitate de impedanță în calea unui semnal condus nedorit. Cu cât raportul de impedanță este mai mare, cu atât este mai mare eficacitatea scutului (SE).
Ecranarea adecvată împotriva supravegherii nedorite poate fi realizată în mai multe moduri.
Majoritatea sistemelor moderne utilizează micro-componente de ultimă generație care au fost proiectate și construite de la zero cu singurul scop de a diminua scurgerile EMR. Cu toate acestea, ecranarea tipică este o combinație de izolare a sursei de alimentare împreună cu înconjurarea mașinii, cu risc de monitorizare nedorită, cu o cușcă Faraday care blochează câmpurile electromagnetice și nu permite emanații rătăcite.
Alte metode TEMPEST de ecranare includ izolarea încăperilor și a pereților și plasarea precisă a echipamentelor, ceea ce poate asigura în continuare că nu pot scăpa date sensibile.
Chiar și astăzi, majoritatea standardelor de protecție TEMPEST rămân clasificate, dar unele dintre ele sunt ușor accesibile publicului.
Standardele actuale de protecție Tempest ale Statelor Unite și NATO sunt segmentate în trei niveluri de cerințe de protecție:
- NATO SDIP-27 Nivelul A (fostul AMSG 720B) ȘI USA NSTISSAM Nivelul I "Standard de testare a laboratorului de emanații compromițătoare" Acesta este cel mai strict standard pentru dispozitivele care operează în medii NATO Zona 0, unde se presupune că un atacator are acces aproape imediat (de exemplu, camera vecină, 1 m distanță)
- NATO SDIP-27 Nivelul B (fostul AMSG 788A) ȘI SUA NSTISSAM Nivelul II "Standard de testare de laborator pentru echipamente protejate" Acest standard este destinat dispozitivelor care operează în medii NATO Zona 1, unde se presupune că un atacator nu se poate apropia mai mult de aproximativ 20 m (sau unde materialele de construcție asigură o atenuare echivalentă cu 20 m).
- NATO SDIP-27 Nivelul C (fostul AMSG 784) & SUA NSTISSAM Nivelul III "Standard de testare de laborator pentru echipamente/sisteme mobile tactice" Cel mai permisiv standard care se concentrează pe dispozitivele care operează în medii NATO Zona 2, unde atacatorii trebuie să facă față echivalentului a 100 m de atenuare a spațiului liber (sau atenuare echivalentă prin materiale de construcție).
Standardele suplimentare includ:
- NATO SDIP-29 (fostă AMSG 719G) "Instalarea echipamentelor electrice pentru prelucrarea informațiilor clasificate" Acest standard definește cerințele de instalare, de exemplu în ceea ce privește împământarea și distanțele cablului.
- AMSG 799B "Proceduri NATO de zonare" Definește o procedură de măsurare a atenuării, conform căreia camerele individuale dintr-un perimetru de securitate pot fi clasificate în Zona 0, Zona 1, Zona 2 sau Zona 3, care determină apoi ce standard de testare a ecranării este necesar pentru echipamentul care procesează date secrete în aceste încăperi.
Este important să rețineți că ecranarea poate fi foarte ieftină dacă este proiectată cu atenție de la început, dar poate fi extrem de costisitoare dacă trebuie aplicată după ce dispozitivul, sistemul sau carcasa este deja construită.
Majoritatea metalelor cu o grosime de 0,5 mm și mai mare, oferă SE bun pentru frecvențe de peste 1 MHz și SE excelent de peste 100 MHz. Toate problemele cu scuturile metalice sunt de obicei cauzate de materiale de protecție subțiri, frecvențe sub 1MHz și deschideri sau deschideri.
În general, cel mai bine este să mențineți o distanță relativ mare între circuitele electrice vulnerabile și pereții scutului lor. EMR din afara scutului și EMR la care este supus dispozitivul vor fi, în general, mai "diluate" cu cât volumul ecranat este mai mare.
Dacă incinta în care este instalat dispozitivul vulnerabil are pereți paraleli, undele staționare pot începe să se acumuleze la frecvențe de rezonanță, ceea ce poate provoca îngrijorări în SE. Prin urmare, incintele cu pereți neparaleli sau curbați și alte unități de izolare de formă neregulată vor ajuta la prevenirea rezonanței nedorite.
Deschideri și deschideri
În realitate, o carcasă de ecranare perfect sigilată, fără deschideri, îmbinări, deschideri sau goluri, este rareori practică, deoarece nu va putea găzdui cabluri externe, antene sau senzori.
Din acest motiv, singurul scop al oricărei carcase de ecranare este de a reduce emisiile sau de a îmbunătăți imunitatea, deoarece fiecare scut este limitat de dispozitivul pe care încearcă să-l protejeze.
"Efectul pielii"
În domeniul electromagnetismului, există două tipuri de câmpuri – electrice (E) și magnetice (M). Câmpurile electrice și magnetice (CEM) sunt zone invizibile de energie, adesea denumite radiații, și apar cu utilizarea nu numai a energiei electrice, ci și a diferitelor forme de iluminare naturală.
Un câmp electromagnetic este de obicei un amalgam disproporționat de câmpuri (E) și (M) (dând o impedanță de undă E / M de 377: în aer).
Câmpurile electrice pot fi ușor blocate și complet oprite chiar și de panouri metalice subțiri, deoarece mecanismul de ecranare a câmpului electric este unul de redistribuire a sarcinii la o limită conductivă, astfel încât aproape orice lucru cu o conductivitate ridicată (rezistență scăzută) va prezenta o impedanță suficient de scăzută. La frecvențe mai mari, datorită ratei rapide de redistribuire a sarcinii, pot apărea curenți de deplasare considerabili, dar chiar și folia sau panourile de aluminiu relativ subțiri ar servi ca agent de ecranare adecvat.
Câmpurile magnetice sunt mult mai dificile și uneori imposibil de oprit. Ecranarea magnetică nu blochează un câmp magnetic. Cu toate acestea, câmpul poate fi redirecționat.
Prin generarea curenților turbionari (curenții lui Foucault) în interiorul materialului scutului, se poate crea un nou câmp magnetic care se opune câmpului de impact. Spre deosebire de câmpurile electrice, panourile subțiri din aluminiu nu vor fi eficiente la oprirea sau redirecționarea câmpurilor magnetice.
Grosimea sau adâncimea la care un anumit material reduce câmpul magnetic cu aproximativ 9dB este cunoscută sub numele de "efect al pielii" și este aproximativ "o adâncime a pielii".
Efectul pielii este locul în care un curent tinde să evite călătoria prin centrul unui conductor solid, limitându-se la conducție în apropierea suprafeței.
Din acest motiv, un material care are o grosime de "3 piei" ar avea un curent cu aproximativ 27dB mai mic pe partea opusă și ar avea un SE de aproximativ 27dB pentru acel câmp magnetic.
Cuprul (Cu) și aluminiul (Al) au o conductivitate de peste 5 ori mai mare decât oțelul moale, ceea ce le face foarte bune la blocarea și oprirea câmpurilor electrice, dar au o permeabilitate relativă de 1 (la fel ca aerul). Permeabilitatea în electromagnetism este măsura rezistenței unui material împotriva formării unui câmp magnetic, altfel cunoscut sub numele de inductanță distribuită în teoria liniei de transmisie. Oțelul moale tipic are o permeabilitate relativă de aproximativ 300 la frecvențe joase, scăzând la 1 pe măsură ce frecvențele cresc peste 100 kHz, iar permeabilitatea sa mai mare îi conferă o adâncime redusă a pielii, ceea ce face ca grosimile rezonabile ale oțelului moale să fie mai bune decât aluminiul pentru ecranarea frecvențelor joase.
Un material de protecție eficient va avea o conductivitate ridicată, permeabilitate ridicată și o grosime suficientă pentru a atinge numărul necesar de adâncimi ale pielii la cea mai mică frecvență de îngrijorare.
De exemplu, oțelul moale cu grosimea de 1 mm și aliajul de zinc pur vor fi un agent de protecție adecvat pentru majoritatea cazurilor.
Ecranare magnetică de joasă frecvență
Materiale speciale, cum ar fi Mu-metal, care este un aliaj feromagnetic moale fier-nichel, și Radiometal, din nou un aliaj de fier-nichel, au o permeabilitate relativă foarte mare, adesea în regiunea de 10.000.
Datorită fragilității lor notorii, procesul de instalare a acestor materiale exotice trebuie efectuat cu atenție, deoarece chiar și o ușoară lovitură le-ar putea distruge permeabilitatea și apoi ar trebui să fie recoapte într-o atmosferă de hidrogen sau aruncate.
O tehnică suplimentară de ecranare de joasă frecvență este anularea activă a zgomotului (ANR). Această metodă este utilă în special pentru stabilizarea imaginilor unităților de afișare vizuală (VDU) ale tubului catodic în medii poluate de niveluri ridicate de câmpuri magnetice de putere-frecvență.
Ghiduri de undă sub cutoff
Partea stângă a Fig. 8, arată că, cu cât diafragma este mai mare, cu atât este mai mare scurgerea EMR. Cu toate acestea, partea dreaptă a Fig. 8 ilustrează faptul că se poate realiza o SE respectabilă dacă deschiderea este înconjurată perpendicular pe pereții metalici care se deschid. Această metodă extrem de eficientă de ecranare este cunoscută sub numele de "ghid de undă sub cutoff" și poate menține SE a unui scut chiar și cu deschideri de 5-10 cm.
Un ghid de undă permite tuturor câmpurilor sale de impact să treacă, atunci când diagonala sa internă (g) este de o jumătate de lungime de undă. Sub frecvența sa de întrerupere, un ghid de undă nu se scurge ca o deschidere obișnuită (așa cum se arată în Fig. 8) și poate oferi o mare ecranare. Valorile pentru SE adecvat sunt de aproximativ 27d / g, unde d este distanța pe care unda EMR trebuie să o parcurgă prin ghidul de undă înainte de a fi liberă.
Design dependent de garnitură
O garnitură este o etanșare mecanică care umple spațiul dintre două sau mai multe suprafețe de împerechere, în general pentru a preveni scurgerile din sau în obiectele îmbinate în timpul compresiei.
Chiar dacă garniturile sunt extrem de eficiente pentru ansamblurile rudimentare, panourile detașabile, cum ar fi ușile, securile și capacele, aduc o revărsare de diverse probleme pentru toate modelele dependente de garnituri, deoarece trebuie să îndeplinească o serie de cerințe mecanice, electrice, chimice și, în unele cazuri, chiar de mediu. Smochină. 9 descrie designul unui dulap industrial tipic și aspectul garniturii sale, folosind degete de arc și un compus siliconic sau cauciuc conductiv pentru a asigura o etanșare de mediu, precum și un scut electromagnetic.Pentru ca garniturile să fie eficiente, trebuie luate măsuri mecanice pentru a garanta o fabricație ușor de asamblat. Garniturile montate necorespunzător, care se bazează doar pe cantități mari de presiune pentru a genera o etanșare etanșă, au o mare probabilitate de a crea goluri prin care EMR se poate scurge.Cu excepția cazului în care se utilizează o vopsea conductivă, zonele de contact ale garniturii nu trebuie vopsite și coroziunea galvanică (un proces electrochimic în care un metal corodează preferențial atunci când este în contact electric cu altul, în prezența unui electrolit). Toate caracteristicile, caracteristicile și detaliile garniturii trebuie ilustrate cu exactitate în manualul de fabricație.
Ecranarea afișajelor
Toate afișajele, care sunt susceptibile la un atac TEMPEST , nu pot exista într-un container complet sigilat, deoarece necesită deschideri variabile în incintele lor, compromițând astfel aspectul de ecranare.
Smochină. 11 ilustrează o unitate de afișare vizuală (VDU), cum ar fi un bancomat (ATM), care utilizează un sistem intern de "cutie murdară" pentru a minimiza în mod eficient scurgerea câmpului EMC prin diafragmă. Imbinarea dintre cutia murdara si interiorul peretelui incintei trebuie tratata la fel ca orice alta imbinare din ecran.
Ecranarea orificiilor de ventilație
Similar cu afișajele de ecranare, ecranarea orificiilor de ventilație necesită utilizarea de ochiuri, ghiduri de undă dedesubt tăiate, garnituri conductoare sau legături metal-metal.
Pentru a menține un nivel adecvat al SE, dimensiunea ochiurilor trebuie să fie cât mai mică posibil. Eficacitatea scutului unui număr de deschideri mici, identice, situate una lângă cealaltă este (aproximativ) proporțională cu numărul lor, n, ('SE = 20logn), prin urmare, două deschideri vor înrăutăți SE cu 20 x log (2) = 6,02, patru deschideri 20 x log (4) = 12,04 etc.
Pentru un număr mai mare de deschideri mici, tipice unei plase / grilă de ventilație, dimensiunea ochiului de plasă va fi considerabil mai mică decât ar trebui să fie o deschidere singură pentru aceeași SE. La frecvențe mai mari, unde dimensiunea diafragmei de ventilație depășește un sfert din lungimea de undă, chiar și această formulă rudimentară și simplistă "20 x log (n)" poate deveni inutil de complexă sau ineficientă.
Ecranare cu materiale plastice vopsite sau placate
Carcasa din plastic ar putea fi elegantă și atrăgătoare din punct de vedere vizual, dar nu este un agent de protecție eficient.
Chiar dacă este un proces extrem de laborios și solicitant din punct de vedere tehnic, acoperirea interiorului carcasei din plastic cu materiale conductoare, cum ar fi particule metalice într-un liant (vopsea conductivă) sau cu metal real (placare) ar putea da rezultate satisfăcătoare.
Cu toate acestea, cel mai frecvent proiectarea carcasei din plastic nu permite realizarea SE-ului necesar, deoarece, la fel ca toate celelalte incinte, cele mai slabe puncte rămân cusăturile (orificiile) dintre piesele din plastic, dar în acest caz, acestea nu pot fi armate cu garnituri, de unde și scurgerea inevitabilă a EMR. Prin urmare, dacă carcasa din plastic necesită ecranare, este vital din punct de vedere financiar să se ia în considerare realizarea SE necesare chiar de la începutul procesului inițial de proiectare.
Vopseaua sau placarea pe plastic nu poate fi niciodată foarte groasă, astfel încât numărul de adâncimi ale pielii aplicate poate fi destul de mic. Unele acoperiri inovatoare, folosind nichel și alte metale, au fost dezvoltate recent pentru a profita de permeabilitatea rezonabil de mare a nichelului pentru a reduce adâncimea pielii și pentru a obține un SE mai bun.
Cu toate acestea, așa cum se arată în imagine. 2 Cel mai mare avantaj al plasticului față de celelalte metale utilizate pentru ecranare este greutatea sa redusă.
Ecranare fără metal
Materialele plastice sau rășinile conductoare de volum utilizează, în general, particule conductoare distribuite sau fire într-un liant izolator care asigură rezistența mecanică. Uneori, acestea suferă de formarea unei "piele" din plastic sau rășină de bază, ceea ce face dificilă realizarea unor legături bune de frecvență radio (RF) fără inserții elicoidale (inserție din sârmă înfășurată) sau mijloace similare. Aceste învelișuri izolatoare fac dificilă prevenirea deschiderilor lungi la articulații și, de asemenea, face dificilă asigurarea unor legături bune cu corpurile conectorilor, glandelor și filtrelor. Problemele legate de consistența amestecării particulelor conductoare și a polimerului pot face incintele slabe în unele zone și lipsite de ecranare în altele.
Materialele bazate pe fibre de carbon (care sunt ele însele conductoare) și polimeri autoconductori încep să devină disponibile, dar nu au conductivitatea ridicată a metalului și, prin urmare, nu dau SE la fel de bun pentru o anumită grosime.
