計(jì)算機(jī)視頻信息泄漏中的紅信號(hào)鑒別研究
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1 相關(guān)檢測(cè)法原理 鑒別一個(gè)接收的信號(hào)是否屬于泄密發(fā)射的紅信號(hào)是一件十分復(fù)雜的工作。相關(guān)檢測(cè)法是針對(duì)計(jì)算機(jī)TEMPEST檢測(cè)提出的鑒別紅信號(hào)泄漏的方法。其原理為：選取便于識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，測(cè)量時(shí)域波形，得到其時(shí)域特征；進(jìn)行Fourier變換轉(zhuǎn)換到頻域，得到其頻域特征，提取準(zhǔn)信號(hào)的時(shí)域、頻域的信號(hào)特征量作為檢測(cè)紅信號(hào)的判據(jù)，當(dāng)接收到設(shè)備輻射信號(hào)的頻譜與判據(jù)相關(guān)性較強(qiáng)時(shí)，則可判定接收到的這個(gè)信號(hào)屬于紅信號(hào)，該設(shè)備有泄密發(fā)射。
2 計(jì)算機(jī)視頻信號(hào)紅黑信號(hào) 截獲信息只是竊取信息的手段，將所截獲的信息進(jìn)行復(fù)現(xiàn)才是目的。從紅黑工程的角度看，被截獲后能夠恢復(fù)出有用信息的信號(hào)就是所謂的“紅信號(hào)”；而被截獲后不能恢復(fù)出有用信息的信號(hào)就是所謂的“黑信號(hào)”。由此可見(jiàn)，要研究計(jì)算機(jī)顯示器的有用信息泄漏，就必須從復(fù)現(xiàn)的角度來(lái)看什么樣的信號(hào)是紅信號(hào)，即截獲后可以被復(fù)現(xiàn)。
計(jì)算機(jī)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(hào)因?yàn)榫哂胁⑿芯€間隔小、信號(hào)同時(shí)發(fā)射、發(fā)射頻率相同或相似的特點(diǎn)，所以很難復(fù)現(xiàn)。而串行信號(hào)不具備上述并行信號(hào)的特點(diǎn)，可以較為容易地實(shí)現(xiàn)時(shí)分接收、頻分接收和方位接收。因此認(rèn)為串行信號(hào)是紅信號(hào)。
要截獲計(jì)算機(jī)視頻信號(hào)，必須要獲得R、G、B三路視頻信號(hào)和行、場(chǎng)同步信號(hào)，而這些信號(hào)都是串行信號(hào)。由于接收機(jī)的行、場(chǎng)同步信號(hào)可以從外部產(chǎn)生（TEMPEST接收機(jī)一般都帶有可調(diào)的同步信號(hào)恢復(fù)電路），所以暫不考慮行、場(chǎng)同步信號(hào)，可認(rèn)為它們是黑信號(hào)。對(duì)計(jì)算機(jī)顯示器信息泄漏分析的重點(diǎn)應(yīng)放在R、G、B三路串行視頻信號(hào)上，R、G、B三路視頻信號(hào)就是計(jì)算機(jī)視頻信息中最重要和最典型的紅信號(hào)。本文所要分析和處理的主要是R、G、B三路視頻信號(hào)。
3 計(jì)算機(jī)視頻標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的時(shí)域、頻域特征 目前，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)顯示典型文本或圖像時(shí)的視頻信號(hào)特征具有重要意義。在同等條件下，當(dāng)計(jì)算機(jī)顯示黑白點(diǎn)陣和H字符時(shí)引起的信息泄漏最為嚴(yán)重。此外黑白點(diǎn)陣和H字符也是研究計(jì)算機(jī)視頻信息泄露時(shí)最典型的準(zhǔn)周期信號(hào)。因此選取二者作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，分析它們?cè)诜直媛蕿?00%26;#215;600、刷新率為75Hz模式下的時(shí)域、頻域特征。因?yàn)橹伙@示黑白兩種顏色時(shí)，R、G、B三路視頻信號(hào)特征完全相同，所以把它們作為一個(gè)整體看待。 3．1 黑白點(diǎn)陣信號(hào)的時(shí)域、頻域特征 3．1．1 黑白點(diǎn)陣信號(hào)的時(shí)域特征 黑白點(diǎn)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(hào)為準(zhǔn)周期信號(hào)（由于在存消隱期），電壓突變最強(qiáng)，其輻射強(qiáng)度最大。顯示器在顯示黑白點(diǎn)陣圖時(shí)，電子槍通過(guò)“啟”“閉”依次掃過(guò)屏幕上的像素點(diǎn)，視頻信號(hào)理想上是一個(gè)脈沖信號(hào)，如圖1所示。脈寬τ應(yīng)該等于電子束掃過(guò)相鄰兩個(gè)像素點(diǎn)之間所用的時(shí)間，信號(hào)周期T為兩倍的脈寬，即T=2τ。但是由于理想的脈沖信號(hào)不存在，實(shí)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(diǎn)陣信號(hào)時(shí)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(shí)間。 3．1．2 黑白點(diǎn)陣信號(hào)的頻域特征 鋸齒波信號(hào)產(chǎn)生的電流隨時(shí)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(jí)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(diǎn)陣信號(hào)的時(shí)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(shí)域和頻域特征 3．2．1 H字符的時(shí)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(hào)突變最明顯），對(duì)于滿屏4號(hào)H字符，其對(duì)應(yīng)的信號(hào)波形為準(zhǔn)周期信號(hào)（因?yàn)樵谛袌?chǎng)消隱期內(nèi)，視頻信號(hào)電壓為零），高電平對(duì)應(yīng)白點(diǎn)，低電平對(duì)應(yīng)黑點(diǎn)。H字符對(duì)應(yīng)的視頻信號(hào)理想上應(yīng)該是方波信號(hào)，如圖5所示；實(shí)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(hào)時(shí)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(shí)間。 3．2．2 H字符的頻域特征 周期梯形波信號(hào)電流隨時(shí)間變化的曲線如圖7所示。 電流I（t）可由Fourier級(jí)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(shí)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(guān)性檢測(cè) 通過(guò)對(duì)黑白點(diǎn)陣和H字符的時(shí)域、頻域分析，已經(jīng)掌握了其信號(hào)特征，可以作為判別接收到的信號(hào)是否為紅信號(hào)的判據(jù)。使用計(jì)算機(jī)視頻信息泄露接收系統(tǒng)在符合TEMPEST檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)距離處對(duì)顯示器分別顯示黑白點(diǎn)陣和H字符的頻譜進(jìn)行接收，并進(jìn)行相關(guān)性差別。
4．1 基于黑白點(diǎn)陣的相關(guān)性檢測(cè) 當(dāng)顯示器顯示黑白點(diǎn)陣時(shí)，接收機(jī)接收到的設(shè)備發(fā)射信號(hào)頻譜如圖9。 信號(hào)頻譜圖中各頻點(diǎn)的值如表1。表1 顯示黑白點(diǎn)陣時(shí)設(shè)備發(fā)射信號(hào)頻譜圖中標(biāo)注各頻點(diǎn)的值 頻 點(diǎn)123456頻率（Hz）24.9M50.2M74.4M99.1M125.3M149.0M與前面分析的黑白點(diǎn)陣信號(hào)時(shí)域、頻域特征加以比較，顯然，圖9中的頻點(diǎn)1即黑白點(diǎn)陣信號(hào)發(fā)射的基波（25MHz）；頻點(diǎn)2～6即對(duì)應(yīng)的2～6次諧波；并且三次、五次諧波輻射強(qiáng)度較大。根據(jù)相關(guān)檢測(cè)法原理，可以得出結(jié)論：接收到的設(shè)備發(fā)射信號(hào)頻譜圖與已知黑白點(diǎn)陣信號(hào)特征量相關(guān)性很強(qiáng)，泄漏的信號(hào)為紅信號(hào)，設(shè)備存在泄密發(fā)射。
4．2 基于H字符的相關(guān)性檢測(cè) 當(dāng)顯示器顯示H字符時(shí)，接收機(jī)接收到的設(shè)備發(fā)射信號(hào)頻譜如圖10。 信號(hào)頻譜圖中各頻點(diǎn)的值如表2。表2 顯示H字符時(shí)設(shè)備發(fā)射信號(hào)頻譜圖中標(biāo)注頻點(diǎn)的值 頻 點(diǎn)12344頻率（Hz）5.5M11.0M16.5M22.0M27.5M與已分析的H字符信號(hào)時(shí)域、頻域特征加以比較，可以看出：圖10中的頻點(diǎn)1即H字符信號(hào)發(fā)射的基波頻率（5.51MHz）；頻點(diǎn)2～5即對(duì)應(yīng)的2～5次諧波頻率；并且二次、三次諧波輻射強(qiáng)度較大。根據(jù)相關(guān)檢測(cè)法原理，可以得出結(jié)論：接收到的設(shè)備發(fā)射信號(hào)頻譜圖與已知H字符信號(hào)特片量相關(guān)性很強(qiáng)，泄漏的信號(hào)為紅信號(hào)，設(shè)備存在泄密發(fā)射。
紅信號(hào)泄漏的鑒別方法是計(jì)算機(jī)TEMPEST設(shè)計(jì)和檢測(cè)領(lǐng)域中的重要課題，基于相關(guān)檢測(cè)法的紅信號(hào)泄漏鑒別研究，不僅為計(jì)算機(jī)TEMPEST檢測(cè)判斷設(shè)備是否存在泄密發(fā)射提供了行之有效的檢測(cè)方法，而且對(duì)于防視頻信息泄露和截獲視頻信息也具有重要的意義。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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