Štít kladie impedanciu (efektívny odpor elektrického obvodu alebo komponentu voči striedavému prúdu, vyplývajúci z kombinovaných účinkov ohmického odporu a reaktancie) diskontinuitu v dráhe šíriacej sa vyžarovanej elektromagnetickej vlny, odráža ju a/alebo ju absorbuje. To je koncepčne veľmi podobné spôsobu, akým filtre fungujú - dávajú impedančnú diskontinuitu do cesty nežiaduceho vedeného signálu. Čím väčší je impedančný pomer, tým vyššia je účinnosť tienenia (SE).
Adekvátne tienenie pred nežiaducim sledovaním možno dosiahnuť mnohými spôsobmi.
Väčšina moderných systémov používa najmodernejšie mikrokomponenty, ktoré boli navrhnuté a postavené od nuly s jediným cieľom znížiť únik EMR. Typické tienenie je však kombináciou izolácie zdroja energie spolu s okolitým strojom, ktorému hrozí nežiaduce monitorovanie, s Faradayovou klietkou, ktorá blokuje elektromagnetické polia a neumožňuje žiadne bludné vyžarovanie.
Medzi ďalšie TEMPEST metódy tienenia patrí izolácia miestnosti a stien a presné umiestnenie zariadenia, ktoré môže ďalej zabezpečiť, aby nemohli uniknúť žiadne citlivé údaje.
Dokonca aj dnes zostáva väčšina TEMPEST noriem tienenia utajená, ale niektoré z nich sú ľahko dostupné verejnosti.
Súčasné štandardy Tempest tienenia v USA a NATO sú rozdelené do troch úrovní požiadaviek na ochranu:
- NATO SDIP-27 úroveň A (predtým AMSG 720B) A USA NSTISSAM úroveň I "Kompromisný laboratórny testovací štandard emanácií" Ide o najprísnejší štandard pre zariadenia, ktoré pracujú v prostredí NATO zóny 0, kde sa predpokladá, že útočník má takmer okamžitý prístup (napr. susedná miestnosť, vzdialenosť 1 m)
- NATO SDIP-27 Level B (predtým AMSG 788A) A USA NSTISSAM Level II "Laboratórna testovacia norma pre vybavenie chránených zariadení" Táto norma platí pre zariadenia, ktoré pracujú v prostredí zóny NATO 1, kde sa predpokladá, že útočník sa nemôže dostať bližšie ako približne 20 m (alebo kde stavebné materiály zabezpečujú útlm ekvivalentný 20 m).
- NATO SDIP-27 Level C (predtým AMSG 784) a USA NSTISSAM Level III "Laboratórny testovací štandard pre taktické mobilné zariadenia/systémy" Najtolerantnejší štandard, ktorý sa zameriava na zariadenia pracujúce v prostredí zóny NATO 2, kde sa útočníci musia vysporiadať s ekvivalentom útlmu voľného priestoru 100 m (alebo ekvivalentným útlmom prostredníctvom stavebných materiálov).
Ďalšie normy zahŕňajú:
- NATO SDIP-29 (predtým AMSG 719G) "Inštalácia elektrických zariadení na spracovanie utajovaných skutočností" Táto norma definuje požiadavky na inštaláciu, napríklad vzhľadom na uzemnenie a vzdialenosti káblov.
- AMSG 799B "Územné postupy NATO" Definuje postup merania útlmu, podľa ktorého môžu byť jednotlivé miestnosti v bezpečnostnom obvode zaradené do zóny 0, zóny 1, zóny 2 alebo zóny 3, ktorý potom určuje, aký štandard testovania tienenia je potrebný pre zariadenie, ktoré spracováva tajné údaje v týchto miestnostiach.
Je dôležité poznamenať, že tienenie môže mať veľmi nízke náklady, ak je navrhnuté starostlivo od začiatku, ale môže byť extrémne drahé, ak sa musí použiť po tom, čo je zariadenie, systém alebo kryt už postavený.
Väčšina kovov s hrúbkou 0,5 mm a viac poskytuje dobré SE pre frekvencie nad 1 MHz a vynikajúce SE nad 100 MHz. Všetky problémy s kovovými štítmi sú zvyčajne spôsobené tenkými ochrannými materiálmi, frekvenciami pod 1 MHz a otvormi alebo otvormi.
Vo všeobecnosti je najlepšie udržiavať relatívne veľkú vzdialenosť medzi zraniteľnými elektrickými obvodmi a stenami ich štítu. EMR mimo tienenia a EMR, ktorému je zariadenie vystavené, bude vo všeobecnosti viac "zriedené", čím väčší je tienený objem.
Ak má kryt, v ktorom je zraniteľné zariadenie nainštalované, rovnobežné steny, môžu sa pri rezonančných frekvenciách začať hromadiť stojaté vlny, ktoré môžu spôsobiť obavy SE. Preto kryty s nerovnobežnými alebo so zakrivenými stenami a iné zadržiavacie jednotky nepravidelného tvaru pomôžu predchádzať nežiaducej rezonancii.
Otvory a otvory
V skutočnosti je dokonale utesnený tieniaci kryt bez otvorov, spojov, otvorov alebo medzier zriedka praktický, pretože nebude schopný pojať žiadne externé káble, antény alebo senzory.
Z tohto dôvodu je jediným účelom akéhokoľvek tieniaceho krytu iba znížiť emisie alebo zlepšiť imunitu, pretože každý štít je obmedzený zariadením, ktoré sa snaží chrániť.
"Kožný efekt"
V oblasti elektromagnetizmu existujú dva typy polí – elektrické (E) a magnetické (M). Elektrické a magnetické polia (EMF) sú neviditeľné oblasti energie, často označované ako žiarenie, a vyskytujú sa nielen s použitím elektrickej energie, ale aj rôznych foriem prirodzeného osvetlenia.
Elektromagnetické pole je zvyčajne disproporčný amalgám (E) a (M) polí (poskytujúci vlnovú impedanciu E/M 377: vo vzduchu).
Elektrické polia môžu byť ľahko zablokované a úplne zastavené aj tenkými kovovými panelmi, pretože mechanizmus tienenia elektrického poľa je mechanizmus redistribúcie náboja na vodivej hranici, takže takmer čokoľvek s vysokou vodivosťou (nízkym odporom) bude mať primerane nízku impedanciu. Pri vyšších frekvenciách, v dôsledku rýchlej rýchlosti prerozdeľovania náboja, sa môžu vyskytnúť značné posunovacie prúdy, ale aj relatívne tenká hliníková fólia alebo panely by slúžili ako adekvátny tieniaci prostriedok.
Magnetické polia je oveľa ťažšie a niekedy nemožné zastaviť. Magnetické tienenie neblokuje magnetické pole. Pole je však možné presmerovať.
Generovaním vírivých prúdov (Foucaultových prúdov) vo vnútri materiálu štítu môže byť vytvorené nové magnetické pole, ktoré je proti dopadajúcemu poľu. Na rozdiel od elektrických polí nebudú tenké hliníkové panely účinné pri zastavovaní alebo presmerovaní magnetických polí.
Hrúbka alebo hĺbka, pri ktorej daný materiál redukuje dopadajúce magnetické pole približne o 9 dB, je známa ako "kožný efekt" a je zhruba "hlboká jedna koža".
Kožný efekt je miesto, kde má prúd tendenciu vyhýbať sa prechodu stredom pevného vodiča a obmedzuje sa na vedenie blízko povrchu.
Z tohto dôvodu by materiál, ktorý má hrúbku "3 kože", mal približne o 27 dB nižší prúd na svojej opačnej strane a mal by SE približne 27 dB pre toto konkrétne magnetické pole.
Meď (Cu) a hliník (Al) majú viac ako 5-násobok vodivosti mäkkej ocele, čo ich robí veľmi dobrými pri blokovaní a zastavovaní elektrických polí, ale majú relatívnu priepustnosť 1 (rovnakú ako vzduch). Priepustnosť v elektromagnetizme je miera odolnosti materiálu proti tvorbe magnetického poľa, inak známa ako distribuovaná indukčnosť v teórii prenosových vedení. Typická mäkká oceľ má relatívnu priepustnosť okolo 300 pri nízkych frekvenciách, klesá na 1, keď sa frekvencie zvyšujú nad 100 kHz, a jej vyššia priepustnosť jej dáva zníženú hĺbku kože, vďaka čomu sú rozumné hrúbky mäkkej ocele lepšie ako hliník na tienenie nízkych frekvencií.
Účinný tieniaci materiál bude mať vysokú vodivosť, vysokú priepustnosť a dostatočnú hrúbku na dosiahnutie požadovaného počtu hĺbok kože pri najnižšej frekvencii problémov.
Napríklad mäkká oceľ s hrúbkou 1 mm a čistá zinková zliatina budú vo väčšine prípadov vhodným tieniacim prostriedkom.
Nízkofrekvenčné magnetické tienenie
Špeciálne materiály ako Mu-metal, čo je mäkká feromagnetická zliatina železa a niklu, a rádiometal, opäť zliatina železa a niklu, majú veľmi vysokú relatívnu permeabilitu, často v oblasti 10 000.
Vzhľadom na ich notoricky známu krehkosť musí byť proces inštalácie týchto exotických materiálov starostlivo vykonaný, pretože aj malé nárazy by mohli zničiť ich priepustnosť a potom by museli byť znovu žíhané vo vodíkovej atmosfére alebo zlikvidované.
Ďalšou nízkofrekvenčnou technikou tienenia je aktívne potlačenie hluku (ANR). Táto metóda je špecificky užitočná na stabilizáciu obrazov vizuálnych zobrazovacích jednotiek (VDU) katódovej trubice v prostrediach znečistených vysokými úrovňami výkonovo-frekvenčných magnetických polí.
Vlnovody pod hranicou
Ľavá časť obr. 8, ukazuje, že čím väčšia clona, tým väčší je únik EMR. Avšak pravá časť obr. 8 ilustruje, že úctyhodné SE možno dosiahnuť, ak je otvor obklopený kolmicou na otváracie kovové steny. Táto mimoriadne účinná metóda tienenia je známa ako "vlnovod pod hranicou" a dokáže udržať SE štítu aj pri otvoroch 5-10 cm.
Vlnovod umožňuje prechod všetkých jeho dopadajúcich polí, keď jeho vnútorná uhlopriečka (g) je polovica vlnovej dĺžky. Pod svojou medznou frekvenciou vlnovod neuniká ako obyčajná clona (ako je znázornené na obr. 8) a môže poskytnúť veľké tienenie. Hodnoty pre adekvátne SE sú približne 27d / g, kde d je vzdialenosť, ktorú musí EMR vlna prejsť cez vlnovod predtým, ako je voľná.
Konštrukcia závislá od tesnenia
Tesnenie je mechanické tesnenie, ktoré vypĺňa priestor medzi dvoma alebo viacerými spojovacími plochami, vo všeobecnosti aby sa zabránilo úniku zo spojených predmetov alebo do nich počas stlačenia.
Aj keď sú tesnenia vysoko účinné pre základné zostavy, odnímateľné panely, ako sú dvere, sekery a kryty, prinášajú pretečenie rôznych problémov pre všetky konštrukcie závislé od tesnenia, pretože musia spĺňať množstvo protichodných mechanických, elektrických, chemických a v niektorých prípadoch dokonca environmentálnych požiadaviek. Figa. 9 zobrazuje dizajn typickej priemyselnej skrinky a jej usporiadanie tesnenia pomocou pružinových prstov a silikónovej zlúčeniny alebo vodivej gumy na zabezpečenie environmentálneho tesnenia, ako aj elektromagnetického štítu.Aby boli tesnenia účinné, musia sa urobiť mechanické opatrenia, aby sa zaručila ľahko zostaviteľná výroba. Nedostatočne namontované tesnenia, ktoré sa spoliehajú len na veľké množstvo tlaku na vytvorenie tesného tesnenia, majú vysokú pravdepodobnosť vytvorenia medzier, cez ktoré môže EMR unikať.Pokiaľ nie je použitá vodivá farba, kontaktné plochy tesnenia nesmú byť natreté a nesmie sa galvanická korózia (elektrochemický proces, pri ktorom jeden kov prednostne koroduje, keď je v elektrickom kontakte s druhým, v prítomnosti elektrolytu). Všetky vlastnosti, charakteristiky a podrobnosti tesnenia musia byť presne znázornené vo výrobnej príručke.
Tienenie displejov
Všetky displeje, ktoré sú náchylné na TEMPEST útok, nemôžu existovať v úplne uzavretom kontajneri, pretože vyžadujú rôzne otvory vo svojich krytoch, čím vysoko ohrozujú aspekt tienenia.
Figa. 11 ilustruje vizuálne zobrazovacie jednotky (VDU), ako je bankomat (ATM), ktorý používa interný systém "špinavej skrinky" na efektívnu minimalizáciu úniku poľa EMC cez otvor. Spoj medzi špinavou krabicou a vnútornou stranou steny krytu musí byť ošetrený rovnako ako akýkoľvek iný spoj v tieni.
Tienenie vetracích otvorov
Podobne ako tieniace displeje, tienenie vetracích otvorov vyžaduje použitie ôk, vlnovodov pod odrezanými vodivými tesneniami, vodivých tesnení alebo väzieb kov-kov.
Aby sa zachovala primeraná úroveň SE, veľkosť ôk musí byť čo najmenšia. Účinnosť tienenia množstva malých, identických otvorov umiestnených blízko seba je (zhruba) úmerná ich počtu, n, ("SE = 20logn"), preto dva otvory zhoršia SE o 20 x log (2) = 6,02, štyri clony 20 x log (4) = 12,04 atď.
Pri väčšom počte malých otvorov, typických pre vetraciu sieť/mriežku, bude veľkosť ôk podstatne menšia, ako by musel byť jeden otvor sám o sebe pre tú istú SE. Pri vyšších frekvenciách, kde veľkosť vetracieho otvoru presahuje štvrtinu vlnovej dĺžky, sa aj tento základný a zjednodušený vzorec "20 x log (n)" môže stať zbytočne zložitým alebo neefektívnym.
Tienenie lakovanými alebo pokovovanými plastmi
Plastový kryt by mohol byť štýlový a vizuálne príťažlivý, ale nie je účinným tieniacim prostriedkom.
Aj keď je to mimoriadne pracný a technicky náročný proces, potiahnutie vnútra plastového krytu vodivými materiálmi, ako sú kovové častice v spojive (vodivá farba) alebo skutočným kovom (pokovovanie), by mohlo potenciálne poskytnúť uspokojivé výsledky.
Najčastejšie však konštrukcia plastového krytu neumožňuje dosiahnuť požadované SE, pretože rovnako ako všetky ostatné kryty, najslabšími miestami zostávajú švy (otvory) medzi plastovými časťami, ale v tomto prípade nemôžu byť vystužené tesneniami, teda nevyhnutným únikom EMR. Preto, ak plastový kryt vyžaduje tienenie, je finančne dôležité, aby sa zvážilo dosiahnutie potrebného SE hneď od začiatku počiatočného procesu návrhu.
Farba alebo pokovovanie na plaste nemôže byť nikdy veľmi hrubé, takže počet aplikovaných hĺbok kože môže byť pomerne malý. Niektoré inovatívne povlaky využívajúce nikel a iné kovy boli nedávno vyvinuté tak, aby využívali primerane vysokú priepustnosť niklu na zníženie hĺbky pokožky a dosiahnutie lepšieho SE.
Napriek tomu, ako je znázornené na obrázku. 2 Najväčšou výhodou plastu oproti ostatným kovom používaným na tienenie je jeho nízka hmotnosť.
Tienenie bez kovu
Objemovo vodivé plasty alebo živice vo všeobecnosti používajú distribuované vodivé častice alebo nite v izolačnom spojive, ktoré poskytuje mechanickú pevnosť. Niekedy trpia tvorbou "kože" zo základného plastu alebo živice, čo sťažuje dosiahnutie dobrých rádiofrekvenčných (RF) väzieb bez špirálovitých vložiek (vložka vyrobená zo stočeného drôtu) alebo podobných prostriedkov. Tieto izolačné plášťe sťažujú zabránenie vytváraniu dlhých otvorov v spojoch a tiež sťažujú zabezpečenie dobrých väzieb s telami konektorov, priechodiek a filtrov. Problémy s konzistenciou miešania vodivých častíc a polyméru môžu spôsobiť, že kryty sú v niektorých oblastiach slabé a v iných chýba tienenie.
Materiály na báze uhlíkových vlákien (ktoré sú samy o sebe vodivé) a samovodivých polymérov začínajú byť dostupné, ale nemajú vysokú vodivosť kovu, a preto neposkytujú tak dobrú SE pre konkrétnu hrúbku.
