計算機視頻信息泄漏中的紅信號鑒別研究
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1 相關檢測法原理 鑒別一個接收的信號是否屬于泄密發(fā)射的紅信號是一件十分復雜的工作。相關檢測法是針對計算機TEMPEST檢測提出的鑒別紅信號泄漏的方法。其原理為：選取便于識別的標準信號，測量時域波形，得到其時域特征；進行Fourier變換轉(zhuǎn)換到頻域，得到其頻域特征，提取準信號的時域、頻域的信號特征量作為檢測紅信號的判據(jù)，當接收到設備輻射信號的頻譜與判據(jù)相關性較強時，則可判定接收到的這個信號屬于紅信號，該設備有泄密發(fā)射。
2 計算機視頻信號紅黑信號 截獲信息只是竊取信息的手段，將所截獲的信息進行復現(xiàn)才是目的。從紅黑工程的角度看，被截獲后能夠恢復出有用信息的信號就是所謂的“紅信號”；而被截獲后不能恢復出有用信息的信號就是所謂的“黑信號”。由此可見，要研究計算機顯示器的有用信息泄漏，就必須從復現(xiàn)的角度來看什么樣的信號是紅信號，即截獲后可以被復現(xiàn)。
計算機系統(tǒng)中，信息的傳送主要是并行和串行兩種傳送方式。并行傳送的信號因為具有并行線間隔小、信號同時發(fā)射、發(fā)射頻率相同或相似的特點，所以很難復現(xiàn)。而串行信號不具備上述并行信號的特點，可以較為容易地實現(xiàn)時分接收、頻分接收和方位接收。因此認為串行信號是紅信號。
要截獲計算機視頻信號，必須要獲得R、G、B三路視頻信號和行、場同步信號，而這些信號都是串行信號。由于接收機的行、場同步信號可以從外部產(chǎn)生（TEMPEST接收機一般都帶有可調(diào)的同步信號恢復電路），所以暫不考慮行、場同步信號，可認為它們是黑信號。對計算機顯示器信息泄漏分析的重點應放在R、G、B三路串行視頻信號上，R、G、B三路視頻信號就是計算機視頻信息中最重要和最典型的紅信號。本文所要分析和處理的主要是R、G、B三路視頻信號。
3 計算機視頻標準信號的時域、頻域特征 目前，計算機顯示內(nèi)容涉及信息泄密的主要是文本和圖像，因此從紅黑工程的角度，分析計算機顯示典型文本或圖像時的視頻信號特征具有重要意義。在同等條件下，當計算機顯示黑白點陣和H字符時引起的信息泄漏最為嚴重。此外黑白點陣和H字符也是研究計算機視頻信息泄露時最典型的準周期信號。因此選取二者作為標準信號，分析它們在分辨率為800%26;#215;600、刷新率為75Hz模式下的時域、頻域特征。因為只顯示黑白兩種顏色時，R、G、B三路視頻信號特征完全相同，所以把它們作為一個整體看待。 3．1 黑白點陣信號的時域、頻域特征 3．1．1 黑白點陣信號的時域特征 黑白點陣圖即在屏幕上間隔顯示黑白兩種顏色：黑色為低電平，用“0”表示；白色為高電平，用“1”表示。在這種情況下信號為準周期信號（由于在存消隱期），電壓突變最強，其輻射強度最大。顯示器在顯示黑白點陣圖時，電子槍通過“啟”“閉”依次掃過屏幕上的像素點，視頻信號理想上是一個脈沖信號，如圖1所示。脈寬τ應該等于電子束掃過相鄰兩個像素點之間所用的時間，信號周期T為兩倍的脈寬，即T=2τ。但是由于理想的脈沖信號不存在，實際波形為周期變化的鋸齒波形，如圖2所示。
由圖2可以得出：黑白點陣信號時域波形為周期變化的鋸齒波；T=40ns,f=25MHz,tr=20.4ns,tf=19.6ns,其中T、f、tr、tf分別為周期、頻率、正、逆程時間。 3．1．2 黑白點陣信號的頻域特征 鋸齒波信號產(chǎn)生的電流隨時間變化的曲線如圖3所示。 由于鋸齒波形曲線的倒數(shù)為矩形波，根據(jù)Fourier變換的性質(zhì)，容量得到鋸齒波電流的Fourier級數(shù)為： 
fn=(n/T)為I（t）第n次諧波的頻率。顯然，n次諧波（n≠0）的振幅為：
由黑白點陣信號的時域波形和公式（4）可以得到其頻譜，如圖4。 從圖4可以看出，三次諧波幀值最大，占到基波振幅的11.8%；其次是五次諧波，占到基波振幅的2.9%；20次以后的各次諧波基本可以忽略。 3.2 H字符的時域和頻域特征 3．2．1 H字符的時域特征 在字符信息的輻射發(fā)射中，豎筆劃的影響最大（信號突變最明顯），對于滿屏4號H字符，其對應的信號波形為準周期信號（因為在行場消隱期內(nèi)，視頻信號電壓為零），高電平對應白點，低電平對應黑點。H字符對應的視頻信號理想上應該是方波信號，如圖5所示；實際波形是周期變化的梯形波，如圖6所示。 由圖6可以得出：H字符信號時域波形為周期變化的梯形波，T=181ns,f=5.51MHz,tr=31.8ns,tf=31.8ns，其中T、f、tr、tf分別為周期、頻率、正、逆程時間。 3．2．2 H字符的頻域特征 周期梯形波信號電流隨時間變化的曲線如圖7所示。 電流I（t）可由Fourier級數(shù)表示，即 
fn=n/T為I（t）第n次諧波的頻率。顯然，n次諧波（n≠0）的振幅為： 
由H字符時域波形和公式（4）可以得出其頻譜，如圖8所示。 從圖8可以看出：二次至八次諧波幅值較大，其中二次諧波幅值最大，占到基波幅值的59.1%；三次諧波其次，占到基波幅值的21.9%,9次以后的各諧波基本可以忽略。 4 相關性檢測 通過對黑白點陣和H字符的時域、頻域分析，已經(jīng)掌握了其信號特征，可以作為判別接收到的信號是否為紅信號的判據(jù)。使用計算機視頻信息泄露接收系統(tǒng)在符合TEMPEST檢測標準距離處對顯示器分別顯示黑白點陣和H字符的頻譜進行接收，并進行相關性差別。
4．1 基于黑白點陣的相關性檢測 當顯示器顯示黑白點陣時，接收機接收到的設備發(fā)射信號頻譜如圖9。 信號頻譜圖中各頻點的值如表1。表1 顯示黑白點陣時設備發(fā)射信號頻譜圖中標注各頻點的值 頻 點123456頻率（Hz）24.9M50.2M74.4M99.1M125.3M149.0M與前面分析的黑白點陣信號時域、頻域特征加以比較，顯然，圖9中的頻點1即黑白點陣信號發(fā)射的基波（25MHz）；頻點2～6即對應的2～6次諧波；并且三次、五次諧波輻射強度較大。根據(jù)相關檢測法原理，可以得出結(jié)論：接收到的設備發(fā)射信號頻譜圖與已知黑白點陣信號特征量相關性很強，泄漏的信號為紅信號，設備存在泄密發(fā)射。
4．2 基于H字符的相關性檢測 當顯示器顯示H字符時，接收機接收到的設備發(fā)射信號頻譜如圖10。 信號頻譜圖中各頻點的值如表2。表2 顯示H字符時設備發(fā)射信號頻譜圖中標注頻點的值 頻 點12344頻率（Hz）5.5M11.0M16.5M22.0M27.5M與已分析的H字符信號時域、頻域特征加以比較，可以看出：圖10中的頻點1即H字符信號發(fā)射的基波頻率（5.51MHz）；頻點2～5即對應的2～5次諧波頻率；并且二次、三次諧波輻射強度較大。根據(jù)相關檢測法原理，可以得出結(jié)論：接收到的設備發(fā)射信號頻譜圖與已知H字符信號特片量相關性很強，泄漏的信號為紅信號，設備存在泄密發(fā)射。
紅信號泄漏的鑒別方法是計算機TEMPEST設計和檢測領域中的重要課題，基于相關檢測法的紅信號泄漏鑒別研究，不僅為計算機TEMPEST檢測判斷設備是否存在泄密發(fā)射提供了行之有效的檢測方法，而且對于防視頻信息泄露和截獲視頻信息也具有重要的意義。
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