В статье рассматриваются вопросы утечки информации через побочные электромагнитные излучения (ПЭМИ), возникающие при работе проводных интерфейсов мониторов. Проведен анализ уязвимостей интерфейсов VGA, DVI и HDMI, выявлены их особенности в формировании ПЭМИ и потенциальные риски утечки данных. В ходе экспериментов определена зависимость интенсивности излучений от разрешения экрана, частоты обновления и типа интерфейса. Разработаны рекомендации по защите информации, включая экранирование, фильтрацию, заземление и применение сертифицированного оборудования.
Ключевые слова: побочные электромагнитные излучения, утечка информации, проводные интерфейсы, VGA, DVI, HDMI, экранирование.
В современном цифровом мире вопросы информационной безопасности становятся всё более актуальными, поскольку утечки конфиденциальных данных могут привести к серьезным экономическим и репутационным потерям как для организаций, так и для частных лиц. Одним из потенциальных и малоизученных каналов утечки информации являются побочные электромагнитные излучения (ПЭМИ), возникающие при работе различных электронных устройств. Особенно уязвимыми в этом отношении являются проводные интерфейсы мониторов, которые могут генерировать электромагнитные излучения, несущие в себе информацию о выводимом на экран изображении.
Проблема утечки информации через ПЭМИ широко известна в сфере технической защиты информации. Исследования показывают, что видеосистемы, использующие интерфейсы DVI, VGA, HDMI и другие, могут непреднамеренно излучать сигналы, которые можно перехватить и интерпретировать с помощью специального оборудования.
В работе Асяева Г. Д. и его коллег проводится исследование, подтверждающее, что побочные излучения видеосистем могут содержать развернутую информацию о содержимом экрана и быть воспроизведены с высокой точностью. Для приема таких сигналов можно использовать доступное радиотехническое оборудование, включая RTL-SDR-приемники. Прием и расшифровка побочных излучений возможны даже на значительном расстоянии, что делает данный вектор утечки информации особенно опасным [1].
В свою очередь, Паршуткин А. В. и Неаскина М. Р. в своем исследовании показали, что побочные электромагнитные излучения от видеосистем DVI могут быть обнаружены и расшифрованы с высокой степенью достоверности. Существуют программные способы снижения информативности ПЭМИ, в частности, путем использования алгоритмов изменения структуры отображаемого изображения. В ходе экспериментов, авторами были разработаны практические методы защиты, которые снижают риск утечки данных через данный канал [2].
Более того, развитие технологий программно-определяемого радио (SDR) сделало подобные атаки доступными не только государственным структурам, но и частным лицам. Используя относительно недорогое оборудование, злоумышленник может перехватывать и анализировать излучения от проводных интерфейсов мониторов, что представляет угрозу как для коммерческих организаций, так и для государственных учреждений.
Целью данной работы является оценка возможностей реализации технического канала утечки информации за счет побочных электромагнитных излучений проводных интерфейсов мониторов и разработка рекомендаций по защите от данной угрозы.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
- Провести теоретический анализ механизмов образования ПЭМИ в проводных интерфейсах мониторов (DVI, VGA, HDMI, DisplayPort);
- Изучить известные методы перехвата и обработки сигналов побочного электромагнитного излучения;
- Провести экспериментальные исследования по детектированию и анализу утечки информации через ПЭМИ видеосистем;
- Рассмотреть методы защиты от утечки информации через данный канал.
Научная новизна работы заключается в проведении комплексного исследования электромагнитных излучений проводных интерфейсов мониторов и рассмотрении способов их анализа с применением современных методов обработки сигнала.
Практическая значимость исследования состоит в возможности использования его результатов для:
– разработки новых стандартов безопасности видеосистем, используемых в защищенных информационных системах;
– повышения уровня защиты данных в государственных и корпоративных информационных системах;
– разработки новых технических средств защиты, способных снижать интенсивность побочных излучений мониторов.
Побочные электромагнитные излучения (ПЭМИ) возникают при функционировании электронных устройств, включая мониторы, и представляют собой непреднамеренные электромагнитные поля, излучаемые в процессе работы оборудования. Эти излучения могут содержать информацию о данных, обрабатываемых устройством, что создает потенциальные каналы утечки информации [3].
Основные характеристики ПЭМИ включают спектральный состав, амплитуду и направленность излучения. Спектральный состав определяется частотами, на которых происходит излучение, и зависит от тактовых частот и характеристик сигналов внутри устройства. Амплитуда излучения связана с уровнем электромагнитного поля, создаваемого устройством, а направленность определяет, в каких направлениях излучение наиболее интенсивно.
Различные типы проводных интерфейсов мониторов обладают своими особенностями в формировании ПЭМИ, что обусловлено их техническими характеристиками и принципами передачи сигналов.
Основные характеристики проводных интерфейсов мониторов и их связь с ПЭМИ представлены в таблице 1 [4].
Таблица 1
Основные характеристики проводных интерфейсов мониторов
|
Интерфейс |
Тип сигнала |
Максимальное разрешение |
Особенности формирования ПЭМИ |
|
VGA |
Аналоговый |
До 2048×1536 при 60 Гц |
Высокая уязвимость к ПЭМИ из-за аналоговой передачи и широкого спектра сигналов |
|
DVI |
Цифровой |
До 2560×1600 |
Сниженная уязвимость к ПЭМИ, однако высокоскоростная передача данных может быть источником излучений |
|
HDMI |
Цифровой |
До 7680×4320 |
Объединение видео- и аудиосигналов; высокие скорости передачи данных могут приводить к ПЭМИ при недостаточном экранировании |
|
DisplayPort |
Цифровой |
До 7680×4320 |
Пакетная передача данных; потенциальные ПЭМИ при высоких разрешениях и частотах обновления |
Один из методов перехвата информации через ПЭМИ заключается в использовании специализированного оборудования, способного улавливать и демодулировать излучаемые сигналы. Это позволяет злоумышленнику восстановить изображение, отображаемое на экране, без физического доступа к устройству [3]. Для снижения риска утечки информации через ПЭМИ применяются различные методы защиты, включая экранирование кабелей и устройств, использование фильтров и внедрение специальных алгоритмов кодирования сигналов [2].
Степень уязвимости проводных интерфейсов к ПЭМИ представлена в таблице 2.
Таблица 2
Степень уязвимости проводных интерфейсов мониторов к ПЭМИ
|
Интерфейс |
Уровень уязвимости |
Обоснование |
|
VGA |
Высокий |
Аналоговая природа сигнала делает его более подверженным ПЭМИ, что облегчает перехват информации |
|
DVI |
Средний |
Цифровая передача снижает уровень ПЭМИ, но недостаточное экранирование может привести к утечке |
|
HDMI |
Средний |
Высокоскоростная передача данных и объединение видео- и аудиосигналов увеличивают риск ПЭМИ |
|
DisplayPort |
Низкий |
Пакетная передача данных и улучшенные методы защиты снижают вероятность утечки через ПЭМИ |
Уровень уязвимости интерфейса DisplayPort является низким, так как этот интерфейс изначально разрабатывался с учетом требований к электромагнитной совместимости и использует дифференциальную передачу сигнала, что значительно снижает уровень побочных электромагнитных излучений. DisplayPort работает на высоких частотах и применяет методы модуляции, такие как разнесение спектра (Spread Spectrum Clocking, SSC), что дополнительно снижает вероятность утечки информации. Это делает его малоперспективным для практического исследования.
Для проведения исследования побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) от проводных интерфейсов мониторов была разработана специализированная экспериментальная установка. Она включает в себя:
– Испытуемое устройство: монитор, подключенный через исследуемый интерфейс;
– Приемная антенна: используется для улавливания ПЭМИ в диапазоне частот, характерном для работы монитора. Она должна обладать высокой чувствительностью в диапазоне частот, соответствующем ПЭМИ монитора. Перед началом экспериментов антенна калибруется с использованием эталонных источников излучения для обеспечения точности измерений;
– Спектроанализатор: предназначен для анализа спектральных характеристик полученных сигналов. Выбирается модель с достаточной разрешающей способностью и динамическим диапазоном для детектирования слабых сигналов ПЭМИ. Калибровка спектроанализатора проводится с применением стандартных сигналов известной мощности и частоты;
– Средства регистрации и обработки данных: компьютер с установленным программным обеспечением для записи и последующего анализа сигналов.
В рамках исследования были проведены эксперименты с целью выявления и регистрации побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) от различных моделей мониторов с интерфейсами VGA, DVI и HDMI.
Для измерения использовался RTL-SDR приемник, позволяющий фиксировать ПЭМИ в широком диапазоне частот. Мониторы отображали тестовые изображения, включающие текст и графику, что позволяло оценить влияние содержимого экрана на характер излучений.
Измерения проводились в экранированной камере для минимизации внешних электромагнитных помех. Приемная антенна располагалась на фиксированном расстоянии от монитора, обеспечивая стабильность условий эксперимента. Полученные сигналы записывались для последующего анализа.
Анализ показал, что интенсивность ПЭМИ зависит от разрешения экрана и частоты обновления. При увеличении разрешения наблюдалось повышение уровня излучений, что связано с увеличением частоты сигналов, передаваемых по интерфейсу. Аналогично, повышение частоты обновления приводило к увеличению интенсивности ПЭМИ. Кроме того, на характер излучений влиял тип интерфейса. Аналоговый интерфейс VGA демонстрировал более высокие уровни ПЭМИ по сравнению с цифровыми интерфейсами DVI и HDMI. Это объясняется особенностями передачи аналогового сигнала, более подверженного электромагнитным помехам.
Зависимость интенсивности ПЭМИ от различных параметров отражена в таблице 3.
Таблица 3
Зависимость интенсивности ПЭМИ от параметров мониторов
|
Параметр |
Значение |
Интенсивность ПЭМИ |
|
Разрешение экрана |
1024x768 |
Низкая |
|
1920x1080 |
Средняя |
|
|
3840x2160 |
Высокая |
|
|
Частота обновления |
60 Гц |
Низкая |
|
120 Гц |
Средняя |
|
|
240 Гц |
Высокая |
|
|
Интерфейс подключения |
VGA |
Высокая |
|
DVI |
Средняя |
|
|
HDMI |
Низкая |
Для предотвращения утечки информации через ПЭМИ рекомендуется применять следующие методы защиты. Основные способы защиты, их эффективность, а также дополнительные характеристики приведены в таблице 4.
Таблица 4
Основные способы защиты от ПЭМИ
|
Метод защиты |
Описание и реализация |
Эффективность |
Дополнительные сведения |
|
Экранирование |
Использование медных, алюминиевых или ферромагнитных экранов для снижения уровня излучений до 60–80 дБ |
Высокая (до 99 %) |
Требует заземления и правильной установки |
|
Фильтрация |
Применение ЭМС-фильтров в диапазоне 9 кГц — 30 МГц |
Средняя (50–75 %) |
Уменьшает уровень наводок, но не устраняет утечку полностью |
|
Заземление |
Подключение оборудования к выделенной системе заземления, снижение потенциалов до безопасного уровня |
Средняя (до 70 %) |
Требует регулярной проверки |
|
Развязка цепей |
Использование гальванической развязки для исключения распространения помех по проводам |
Высокая (80–95 %) |
Эффективно для критичных объектов |
|
Генерация шума |
Введение маскирующего электромагнитного сигнала в диапазоне 10–100 МГц |
Высокая (до 98 %) |
Может снижать производительность оборудования |
|
Контролируемые зоны |
Организация зон с ограниченным доступом и контролем уровня ПЭМИ |
Средняя (50–75 %) |
Ограничение выделенной области |
|
Сертифицированное оборудование |
Использование мониторов с низким уровнем ПЭМИ (например, TEMPEST-стандарт) |
Высокая (до 99 %) |
Высокая стоимость, требуется сертификация |
Таким образом, оптимальным вариантом защиты является комплексный подход, включающий экранирование, фильтрацию, заземление и использование активных методов.
В ходе проведенного исследования были выявлены основные источники побочных электромагнитных излучений и предложены эффективные методы защиты от утечки информации через данные каналы. Экранирование, фильтрация, заземление и использование активных методов защиты позволяют значительно снизить риски несанкционированного перехвата информации.
Литература:
1. Асяев, Г. Д. Исследование побочных электромагнитных излучений монитора с помощью RTL-SDR приемника / Г. Д. Асяев, И. С. Антясов, М. С. Уфимцев. — Текст: непосредственный // Вестник УрФО. — 2019. — № 4. — С. 15–21.
2. Паршуткин, А. В. Повышение защищенности информации от утечки через побочные электромагнитные излучения / А. В. Паршуткин, М. Р. Неаскина. — Текст: непосредственный // Вопросы кибербезопасности. — 2022. — № 3. — С. 82–89.
3. Васильев Р. А., Ротков Л. Ю. Обнаружение побочных электромагнитных излучений и наводок с помощью программно-аппаратного комплекса «Легенда»: Учебно-методическое пособие. — Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2018. — 45 с.
4. Интерфейсы подключения монитора для системы видеонаблюдения. — Текст: электронный // videomax: [сайт]. — URL: https://www.videomax.ru/support/articles/interfeysy-podklyucheniya-monitora-dlya-sistemy-videonablyudeniya/ (дата обращения: 02.03.2025).
