有源视频干扰技术的研究

【摘要】随着计算机技术特别是网络技术的发展，计算机已经深入到国防、科技、工业、农业、商业、金融、交通、运输、文化教育、服务等领域和行业。计算机已大量装备党政军要害部门。本文旨在根据视频信号自身的特点，探讨有源视频干扰技术在防止信息泄密方面的应用，以达到保障信息安全的目的。

【关键词】有源视频干扰;硬件构成;软件设计;同步信号

1.引言

随着计算机技术特别是网络技术的发展，计算机已经广泛应用于国防、科技、工业、农业、商业、金融、交通、运输、文化教育、服务等领域和公共信息处理的办公自动化平台更是以计算机为中心和基础的。计算机已大量装备党政军要害部门。各种秘密情报被送入计算机进行加工、存储和传送。防止信息泄密，保障信息安全，已成为迫切需要解决的问题。

现代窃密与反窃密的斗争已经发展为高技术条件下的信息对抗，尤其是以计算机为代表的电子信息技术设备产生的（电磁）信息泄漏而带来的泄密隐患给国家信息安全带来的危害和威胁也越来越严重，因此备受世界各国的关注。

而如今，通过接收计算机外泄的微弱电磁波获取并显示一台微机荧光屏上的图像并不是一件十分复杂的技术。通常窃取这种微弱电磁波的方法是：用定向天线对准作为窃取目标的微机所在的方向，搜索信号，然后依靠特殊的信号处理技术清除掉噪声和干扰，将所需的微机视频信号提取出来并放大，这样微机屏上的信息内容就可以复现了。

计算机辐射主要有4个部分组成：显示器的辐射、通信线路（连接线）的辐射、主机的辐射、输出设备（打印机）的辐射等。通常引起信息泄漏的主要根源是计算机显示器的阴极射线管射出的视频电磁波，其次是通信线路与电源线耦合引起的电磁波泄漏，电磁波频率一般在6.5兆赫以下。对于这种电磁波，在有效距离内，可用普通电视机或相同型号的计算机直接接收。接收或解读计算机辐射的电磁波，现在已成为国外情报部门的一项常用窃密技术，并已达到很高水平。据国外试验结果，在1000米以外能接收和还原计算机显示终端的信息，而且看得很清晰。

对付计算机的电磁泄漏的主要防范措施可以从两方面考虑：

一是采用无源方法，即采用电磁屏蔽的方式;二是施加有源干扰的方法，即人为的施加有源干扰，利用干扰器产生特定的干扰信号和噪声使截获方收到的微机的视频信号淹没在干扰和噪声中，增加接收还原和解读的难度，保证计算机辐射的秘密信息安全。

两种方法相比较，屏蔽的方法适合于固定放置的设备，安装设计比较复杂，若处理不好仍然存在泄漏问题。有源干扰的方法适合普通的用户，对应用场合没有限制，使用方便。

2.总体设计方案

我们要讨论的是如何采用有源干扰的方案来保护泄漏的计算机视频信息的安全。干扰信号设计的关键是信号产生的模型设计。要使干扰有效，首先必须分析泄漏的视频信号的特征和截获信息方采用的信息提取技术。从信号处理的角度看，要获取泄漏的视频信息，对于视频中短时间不变化的信息，截获方可采取自适应信号增强技术来获取;而要提取视频中的变化部分的信息，则要采用自适应噪声或干扰对消技术来提取。而对于保密方必须针对截获方可能采用的各种措施相应对待。

视频信号具有许多自身的特点，它不仅带宽有一定的范围，而且在时域上信号具备周期性。如只考虑采用通带内的干扰方法，若截获方采用时间周期相关方法，就可以抵消带内的干扰，同样可以获得泄漏的视频信息。若干扰信号设计为与视频同周期的宽带干扰信号，以场间隔为时间周期，截获方可以采用自适应噪声抵消技术，经过一端时间的迭代后，同样可以消除干扰获取视频中的变化信息。因此，理想的有源干扰的信号应该设计为具有能够覆盖视频带宽，具有场间隔周期并且具有在时间上抖动（非平稳）的宽带干扰信号。

目前已有的干扰设备采用的信号形式大体有两种，一种就是宽带的随机噪声干扰，通过增强功率提高干扰的效果;一种利用微机提供的视频场同步信息，产生同步的干扰信号。还有就是上述两种干扰信号的合成。它们在实现过程中采用纯硬件逻辑构成，无论怎样均具有平稳随机信号的特征。要做到干扰的理想化，必须具备非平稳的信号特征。因此，我们在总结已有产品设计的基础上，采用微处理器通过软件控制的方法产生具备非平稳特征的干扰信号做干扰源，进一步加大了视频信息的恢复难度。

图1是信号形成的方框图。以场同步信号为触发周期的时变的伪随机扩频序列分别与多个载频信号相乘，再对它们的信号求和输出。

图1 干扰信号形成原理图

3.设备原理及硬件构成

3.1 设备原理

设备主要有数字模块（产生干扰信号源）、模拟模块（干扰放大和功率输出）及电源模块组成。

3.2 数字模块

数字模块由单片CPU和时序逻辑与组合逻辑构成。CPU主要产生符合要求的扩频序列，利用场同步信号产生时间相关的平稳随机干扰。通过逻辑与和或的关系实现信号的调制，合成出干扰信号源。干扰源送模拟部分使用。CPU还提供的状态检测与数字逻辑工作正常与否的指示。

3.3 模拟模块

模拟模块对数字模块送来的干扰进行功率放大，放大的干扰通过法向天线辐射出去，同时耦合到交流电源线上，经过电源线辐射出去。

3.4 电源模块

电源模块由降压变压器、整流电路稳压电路组成，为通用的设计方法。提供模拟模块和数字模块的电源供应。

4.软件构成及工作原理

4.1 工作原理

CPU检测外部送来的视频场同步信号，当有该场同步信号时，状态指示灯点亮，同时开始产生干扰信号。这样设计的目的，一是起到监测的目的;二是在没有视频信号即计算机未开机的情况下干扰不向外辐射，减少不必要的电磁污染，同时降低电磁辐射对人体的危害。

CPU检测到外部送来的视频场同步信号后，产生随机的扩频序列，其随机性受时间因子调制，而时间因子又由一个伪随机序列抽样产生。从而产生时变的干扰序列，另外，再依据同步信息产生同步的随机序列，该序列以同步信号周期为序列长度。它们合成的信号作为数字信号的输出。

4.2 软件设计

图2 CPU程序框图

5.结束语

该方案是在总结了以往的干扰器性能与功能基础上设计的。采用了扩频技术和依据场同步信号提供同步基准来产生非平稳随机噪声和强相关同步干扰，防止信号截获方采取自适应增强获取视频中不变的信息与采用自适应抵消技术提取视频中变化的信息。具体的实现过程中采用了可编程器件和CPU协同工作方式，使设备的体积小，可靠性高。软件设计采用高级语言设计，充分利用标准库函数，在达到信息安全的同时，增强了软件的可靠性和可维护性。

参考文献

[1]吕立波.微机视频显示信息防辐射泄密干扰技术的研究[J].广东公安科技，2008（1）.

[2]朱海涛，朱大立.新一代视频信息干扰器技术展望[J].保密科学技术，2011（09）.

[3]李海泉.计算机的防电磁泄漏技术[J].微型机与应用，2000（10）.

[4]单国栋.计算机电磁信息泄露与防护研究[J].电子技术应用，2006（4）.

作者简介：陈猛（1982―），男，山东济宁人，2005年毕业于山东理工大学电子信息工程专业，大学本科，现供职于中国人民第4806工厂军械修理厂，主要从事特装装备保障工作。