Физические основы защиты информации от утечки по каналам побочных электромагнитных излучений и наводок презентация

Содержание

Литература 1. Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика. Под ред. Пименова Ю.В. М.: Радио и связь, 2000. 2. Бузова М.А., Юдин

Слайд 1ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ ОТ УТЕЧКИ ПО КАНАЛАМ ПОБОЧНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

И НАВОДОК (ФО ПЭМИН)

Слайд 2Литература
1. Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д.

Техническая электродинамика. Под ред. Пименова Ю.В. М.: Радио и связь, 2000.
2. Бузова М.А., Юдин В.В. Проектирование проволочных антенн на основе интегральных уравнений: Учебное пособие для ВУЗов. – М.: Радио и связь, 2005.
3. Кочержевский Г. Н. Антенно-фидерные устройства. М.: Связь. 1972.
4. Бузов Г.А., Калинин С.В., Кондратьев А.В. Защита от утечки информации по техническим каналам. Учебное пособие. – М.: Горячая линия - Телеком, 2005.
5. Хореев А.А. Защита информации от утечки по техническим каналам. Часть 1. Технические каналы утечки информации. – М.: ГТК РФ, 1998.

ФО ПЭМИН


Слайд 3Основные характеристики поля и среды
 
ФО ПЭМИН


Слайд 4Основные характеристики поля и среды
 
ФО ПЭМИН


Слайд 5 
ФО ПЭМИН
Основные характеристики поля и среды


Слайд 6 
ФО ПЭМИН
Классификация сред


Слайд 7 
ФО ПЭМИН
Классификация сред


Слайд 8 
ФО ПЭМИН
Классификация сред


Слайд 9Полная система уравнений электродинамики
Уравнения Максвелла (Джеймс Клерк Максвелл, 1873 г.)
Закон Ампера:


ФО ПЭМИН

 


Слайд 10 
ФО ПЭМИН
Полная система уравнений электродинамики


Слайд 11ФО ПЭМИН
Полная система уравнений электродинамики
 
 
 


Слайд 12ФО ПЭМИН
Полная система уравнений электродинамики
Теорема Гаусса:
 
Применяем теорему Остроградского - Гаусса:
 
 


Слайд 13ФО ПЭМИН
Полная система уравнений электродинамики
Закон Гаусса для магнитного поля:
 
Применяем теорему Остроградского

- Гаусса:

 

Cиловые линии замкнуты. Источников и стоков, т.е. магнитных зарядов в природе нет.


Слайд 14Закон сохранения заряда
ФО ПЭМИН
Полная система уравнений электродинамики
 
 
 
 
Закон непрерывности линий полного тока
 
 
 


Слайд 15Закон Ома в дифференциальной форме
ФО ПЭМИН
 
 
 
 
 
 
Полная система уравнений электродинамики


Слайд 16Интегральная форма уравнений Максвелла:
ФО ПЭМИН
Полная система уравнений электродинамики
1-е
2-е
3-е
4-е
 
 
 
 


Слайд 17ФО ПЭМИН
Полная система уравнений электродинамики
Дифференциальная форма уравнений Максвелла:
1-е
2-е
3-е
4-е
 
 
 
 
Уравнение непрерывности:
Закон сохранения заряда:
Закон

Ома:

При наличии сторонних токов и зарядов:

 

 

 

 

Материальные уравнения:

 

 


Слайд 18Классификация электромагнитных явлений
1. Статическое поле:


ФО ПЭМИН

 

Электрическое и магнитное поля независимы

Система уравнений электростатики:

Система уравнений магнитостатики:

 

 

 

 

 

 


Слайд 19ФО ПЭМИН
Классификация электромагнитных явлений
2. Стационарное поле:


 

 

 

 

 

 

 

 

3. Квазистационарное поле:

4. Быстропеременное поле:

 

 

 

 


Слайд 20Граничные условия
ФО ПЭМИН
 
 
 
- нормальная составляющая
- тангенциальная составляющая


Слайд 21Нормальные составляющие магнитного поля
ФО ПЭМИН
Граничные условия
 
 
 
 
- непрерывна
- разрыв


Слайд 22Нормальные составляющие электрического поля

ФО ПЭМИН
Граничные условия
 
 
 
 
При

- непрерывна

 


Слайд 23ФО ПЭМИН
Граничные условия
Тангенциальные составляющие электрического поля

 
 
 
 
 
- непрерывна
 


Слайд 24ФО ПЭМИН
Граничные условия
Тангенциальные составляющие магнитного поля

 
 
 
 
 
При наличии поверхностных токов:
 
 
 


Слайд 25ФО ПЭМИН
Граничные условия
 
 
 
 
Полная система граничных условий:

Для идеально проводящей поверхности:

 
 
 
 
 


Слайд 26ФО ПЭМИН
Монохроматическое поле
Метод комплексных амплитуд
 
 
 
 
- комплексная амплитуда
Аналогично для векторов:
 
 
 
компл. ампл.
 
 
 


Слайд 27ФО ПЭМИН
Монохроматическое поле
Система уравнений монохроматического поля
 
 
 
 
 
 
 
- комплексная диэлектрическая проницаемость
Аналогично:
 
 


Слайд 28ФО ПЭМИН
Монохроматическое поле


аналогично:

С учетом сторонних токов и зарядов:





Физический смысл комплексной диэл.

проницаемости



- интенсивность поляризации

интенсивность токов
проводимости


тангенс угла диэл. потерь


Слайд 29Баланс энергии ЭМП
ФО ПЭМИН


Энергетические соотношения в ЭМП
 
 
 
 
 
 
 


Слайд 30ФО ПЭМИН
Энергетические соотношения в ЭМП
 
 
 
 
 
 
 
 
- вектор Пойнтинга (вектор ППЭ)
 
Теорема Умова-Пойнтинга


Слайд 31ФО ПЭМИН
Энергетические соотношения в ЭМП
Теорема Умова-Пойнтинга в комплексной форме
Среднее за период:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Слайд 32ФО ПЭМИН
Энергетические соотношения в ЭМП
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Слайд 33ФО ПЭМИН
Энергетические соотношения в ЭМП
 
 
 
 
 
 
 
 


Слайд 34Волновые уравнения
Прямая задача:
ФО ПЭМИН
Заданы
 
Определяют
 
Обратная задача:
 
Заданы
Определяют
 
Для мгновенных значений векторов поля:
 
 
 
 
- оператор Лапласа


Слайд 35ФО ПЭМИН
Волновые уравнения
 
 
 
Аналогично:
 
 
 
 


Слайд 36ФО ПЭМИН
Волновые уравнения
Если
 
 
 
 
 
- волновой процесс
 
- уравнения Даламбера


Слайд 37ФО ПЭМИН
Для монохроматического поля:
Волновые уравнения
 
 
 
 
Если
 
 
 
- уравнения Гельмгольца


Слайд 38Электродинамические потенциалы
ФО ПЭМИН
Потенциалы…
 
 
 
 
не изменится, т.к.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Слайд 39ФО ПЭМИН
Электродинамические потенциалы
 
 
Калибровка:
 
 
 
 
 
Запаздывающие потенциалы


Слайд 40ФО ПЭМИН
Электродинамические потенциалы
Для монохроматического поля
 
 
 
Объемный сторонний ток
Поверхностный сторонний ток
 
Линейный сторонний ток
 
 


Слайд 41Теорема единственности
 
ФО ПЭМИН


Слайд 42Излучение ЭМ волн
Элементарный электрический вибратор
ФО ПЭМИН
 
ЭЭВ:
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Слайд 43ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
 
 
Определяем векторы поля
 
 
 
 
 


Слайд 44ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
 
 
 
 
 
 


Слайд 45Излучение ЭМ волн
ФО ПЭМИН
 
 
 
Дальняя зона:
 
Ближняя зона:
 
Промежуточная:
 


Слайд 46ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
Дальняя зона
 
 
Взаимно ортогональны. Синфазны.
Фазовая скорость:
 
(сфер.волна, распр. со скор.

света)

Перенос энергии:

 

 

 

 

 


Слайд 47ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
Ближняя зона
 







Слайд 48ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
- как эл. поле заряда
- как магн. поле

тока

Слайд 49ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
Диаграммы направленности (дальняя зона)

орт

амплитуда ХН фаза










Слайд 50ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
Мощность излучения







Слайд 51ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
В вакууме:





Слайд 52ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
Принцип перестановочной двойственности









Слайд 53ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн







Слайд 54ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн










Элементарный магнитный вибратор



Слайд 55ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
Элементарная рамка




Элементарный щелевой вибратор





Слайд 56ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
Эквивалентные источники ЭМП

Произвольная замкнутая поверхность S.
Внутри локализованы

источники

Заменяем действие реальных источников на действие эквивалентных (фиктивных):





На поверхности:



Слайд 57ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн
Принцип Гюйгенса



Элемент Гюйгенса



Слайд 58ФО ПЭМИН
Излучение ЭМ волн







Слайд 59ФО ПЭМИН
Плоские ЭМВ
Среда без потерь:
 
- сферическая волна
 
 
 
 
локально плоская волна


Слайд 60ФО ПЭМИН
Плоские ЭМВ
 
 
 
 
 
 


Слайд 61ФО ПЭМИН
Плоские ЭМВ
Среда c потерями:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Слайд 62ФО ПЭМИН
Плоские ЭМВ
 
 
 
 
 
 
 
Характеристики зависят от f – дисперсия


Слайд 63ФО ПЭМИН
Плоские ЭМВ
Диэлектрик:
 
 
 
 
 
 


Слайд 64ФО ПЭМИН
Плоские ЭМВ
Проводник:
 
 
 
 
 


Слайд 65ФО ПЭМИН
Плоские ЭМВ
 
 
 
 
 
 


Слайд 66ФО ПЭМИН
Плоские ЭМВ
Поляризация волн
 
 
 


Слайд 67ФО ПЭМИН
Плоские ЭМВ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- эллиптическая поляризация


Слайд 68ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред
y0z – граница раздела
Параллельная

поляризация

Нормальная поляризация

x0z – плоскость падения


Слайд 69ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред
 
Законы Снеллиуса
 


Слайд 70ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред
Падение плоской волны на

границу раздела диэлектриков

Нормальная поляризация

 

 

 

 

 

 





Слайд 71ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред
Коэффициенты Френеля
коэффициент отражения:
коэффициент прохождения
 
 


Слайд 72ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред
Параллельная поляризация







Слайд 73ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред
Коэффициенты Френеля
коэффициент отражения:
коэффициент прохождения



Слайд 74ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред
Нормальное падение




Слайд 75ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред
Условие полного прохождения волны

во 2-ю среду

Параллельная поляризация






Нормальная поляризация





Слайд 76ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред


Слайд 77ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред
Приближенные граничные условия Леонтовича






Слайд 78ФО ПЭМИН
Волновые явления на границе раздела двух сред





Слайд 79Поверхностный эффект
ФО ПЭМИН
Напряженность поля у плоской границы проводника






Слайд 80ФО ПЭМИН
Поверхностный эффект










Слайд 81ФО ПЭМИН
Поверхностный эффект
Толщина скин-слоя

Δ - толщина скин-слоя





Слайд 82ФО ПЭМИН
Поверхностный эффект
Поверхностный импеданс







Слайд 83ФО ПЭМИН
Поверхностный эффект
Потери энергии в проводнике









Слайд 84ФО ПЭМИН
Поверхностный эффект
Электромагнитный экран

Тонкий экран (медь, f=1 ГГц:
d

определяется, в основном, отражением на границах раздела.


Толстый экран. Коэфф.прозрачности определяется, в основном, затуханием во 2-й среде.



Слайд 85Постановка задачи дифракции в виде интегрального уравнения
ФО ПЭМИН








- ф-я Грина


Слайд 86ФО ПЭМИН
Постановка задачи дифракции в виде интегрального уравнения
1) Калибр. Лоренца:
2) Использование

уравнения непрерывности;



Слайд 87ФО ПЭМИН
Постановка задачи дифракции в виде интегрального уравнения





Слайд 88ФО ПЭМИН
Постановка задачи дифракции в виде интегрального уравнения


(обобщение ур.-я Поклингтона)
(обобщение ур.-я

Харрингтона)

 

- интегралы несобственные


Слайд 89Тонкопроволочное приближение
ФО ПЭМИН

1) на поверхности проводников в качестве тангенциальной учитывается только

продольная составляющая поля;
2) считается, что ток течет параллельно оси проводника;
3) не учитывается поперечная вариация поля и тока;
4) считается, что ток является линейным, текущим по оси.




E0 (l) – функция распределения стороннего тангенциального поля.


Слайд 90ФО ПЭМИН
Тонкопроволочное приближение

– интегральное уравнение Поклингтона

– интегро-дифференциальное уравнение Харрингтона




Слайд 91ФО ПЭМИН
Тонкопроволочное приближение
 
(ядра Фредгольмовского типа)
Искомая функция только под знаком интеграла –

уравнения 1-го рода

Интегральные уравнения Фредгольма 1-го рода

Уравнение: u = A f
Задача корректна по Адамару, если:
- существует решение: ∀u ∃ f = A–1u ;
- решение определяется однозначно;
- задача устойчива:
∀e > 0 ∃ d(e) > 0: ||u1 – u2|| ≤ δ(ε) ⇒ ||f1 – f2||≤ ε

Задача в тонкопроволочном приближении неустойчива!


Слайд 92Уравнения Фредгольма 2-го рода
ФО ПЭМИН
Осесимметричное возбуждение





Слайд 93ФО ПЭМИН
Уравнения Фредгольма 2-го рода








Слайд 94ФО ПЭМИН
Уравнения Фредгольма 2-го рода



(аналогично – для произвольного возбуждения, для системы

проводников и т.п.)

Слайд 95Области применения уравнений Фредгольма
ФО ПЭМИН
2-го:
a=0,005λ
1-го:
a=0,0125λ
a=0,05λ
N=24


Слайд 96Мера обусловленности μ:
ФО ПЭМИН
Области применения уравнений Фредгольма


где
- норма матрицы [K]

Ограничения на

радиус сверху для ИУ 1-го рода из-за неустойчивости решения.

«Мягкие» ограничения на радиус сверху для ИУ 2-го рода из-за роста погрешности приближения осевого тока.
Устраняется введением поправочной функции, частично компенсирующей погрешность.



Слайд 97Методы решения ИУ
Проекционная схема Бубнова-Галеркина
ФО ПЭМИН


Решаемое ИУ:
Вводим функции
, образующие ортогональный

базис

Ищем приближенное решение в виде:



- искомые коэффициенты


Точное решение:

 

- невязка


Базисные функции, используемые для разложения невязки,
, называются весовыми или координатными

Невязка должна быть ортогональна всем базисным ф-ям.



Слайд 98ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Из требования ортогональности следует:

, k=1,…,N.


, k=1,…,N.


Подставляем разложение по

базисным ф-ям




Слайд 99Метод моментов. Проекционные методы
ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
(Базисные ф-ии не обязательно ортогональны.

Достаточно ЛНЗ. То же – о весовых)

Для выведенных выше ИУ:




i = 1 … N, j = 1 … N.

в компактной форме: [Z]=[J][E]


Слайд 100ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Проблема выбора базиса и модели возбуждения
Выбор базиса существенным

образом влияет на эффективность метода.
Функции должны: быть равномерно ограниченными; быть непрерывными; иметь ограниченные первые производные; иметь нули на концах проводников.

Базисы полной области: на всем протяжении каждого проводника антенны задаются несколько отличных от нуля базисных функций.
Базисы частичных подобластей: каждая базисная функция отлична от нуля только в пределах электрически короткого отрезка (сегмента).


Слайд 101ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Базисы полной области
Степенной базис (базис Поповича) (токовая ф-я

симметрична)

В пределах i-го проводника (l = ci–1 … ci) со ср. точкой


k = 1, 2, …Ni.

bik ≡ 0 при l ∉ [ci–1 , ci ].

bik(l) ≤ 1 при любом l.


Слайд 102ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Косинусоидальный базис

k = 1, 2, …Ni
Базисы

полной области.
Достоинство: быстрая сходимость.
Недостаток: большая ресурсоемкость вычисления интеграла по l’ (по всей длине проводника) при расчете [Z]


Слайд 103ФО ПЭМИН
Базисы частичных подобластей
Методы решения ИУ
Кусочно-постоянный базис

k = 1, 2,

…,N

Достоинства: универсальность, простота алгоритмизации.
Недостаток: низкая эффективность (требуется относительно большое количество функций).


Слайд 104ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Кусочно-линейный и кусочно-синусоидальный базисы



Слайд 105ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Квазипериодические кусочно-синусоидальные функции (ККФ)


квазипериодическая функция, аппроксимируемая


посредством ККФ (порождающая функция)

M = 1, 3, 5, … – число КФ, использованных для аппроксимации полупериода порождающей функции;






- полупериод порождающей функции


- кусочно-синусоидальные функции (КФ)


Слайд 106ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ

Если
ККФ приближает кос. ф-ю

синусоидальную
- любая квазипериодическая ф-я


Слайд 107ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Центры отрезков – носителей КФ:

Граничные точки полупериодов порождающей

функции (узловые точки):

m = 0, 1, 2, … M+1.


γm опр. по критерию совпадения в точках:


m = 1, 2, … M.



Слайд 108ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Использование ККФ-базиса позволяет обойтись без
численного интегрирования (интегралы

от кусочно-
синусоидальных функций определяются замкнутыми
выражениями)

Слайд 109ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Формализация сторонних источников (модели возбуждения)
Задание стороннего тока I0


Условие совместимости базиса и модели возбуждения: система функций I0, b1, b2, … bN д.б. ЛНЗ при любом N.

Задание стороннего поля E0

Оно должно порождаться неким током I0:


Условие совместимости, противоположное: базис {bn}, в котором представляется решение j, должен обладать полнотой по отношению к функциям I0


Слайд 110ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Задание стороннего поля
Задание стороннего тока
При задании ст.

тока решение сходится к ст. току с противоположной фазой. При задании ст. поля – вполне достоверное решение.

Слайд 111ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Метод коллокации (метод сшивания в точках)
Весовые функции: δ-функции

Дирака.
Метод коллокации (сшивания в точках).
Требование равенства нулю тангенциальной составляющей полного электрического поля в дискретных точках коллокации.


i = 1, … , N,



Невязка →0 при N → ∞. N↑ → max{E(l)}↓


Слайд 112ФО ПЭМИН
Методы решения ИУ
Метод Галеркина

i = 1, 2, … N.


По сравнению

с методом коллокации:
- из-за необходимости интегрирования по l требуются большие затраты машинного времени на расчет коэффициентов и свободных членов СЛАУ;
- более быстрая сходимость решения, т.е. уменьшение времени на решение СЛАУ.
Выбор opt метода зависит от конкретной задачи.

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика