TEMPEST用于預(yù)防(減少)電子設(shè)備的傳導(dǎo)及電磁輻射引起的信息泄漏，它包括相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、截獲設(shè)備和防護(hù)方法．1985年，荷蘭學(xué)者vanEckW第1次向世界介紹了顯示器電磁輻射造成信息泄漏的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析了視頻電磁信息泄漏的機(jī)理…．此后，TEMPEST技術(shù)引起了更廣泛的關(guān)注，人們通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)測(cè)試了數(shù)據(jù)線(xiàn)、硬盤(pán)、顯像管及中央處理器在傳輸和處理信息時(shí)的電磁輻射現(xiàn)象，并證明了這些電磁輻射可導(dǎo)致信息泄漏。

TEMPEST技術(shù)涉及電子電路、電磁場(chǎng)、天線(xiàn)、計(jì)算機(jī)、通信、信號(hào)與信息處理、模式識(shí)別及材料等多個(gè)領(lǐng)域"’，一般人們?cè)谧约鹤钍煜さ念I(lǐng)域研究信息設(shè)備的輻射泄漏、信息接收、截獲、信息還原及設(shè)備防護(hù)等，而難以運(yùn)用一個(gè)成熟的系統(tǒng)分析方法對(duì)整個(gè)泄漏、截獲與還原過(guò)程進(jìn)行全面的分析研究．本文將成熟的通信技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)電磁輻射研究，能有效再現(xiàn)信息泄漏，保證信息安全．

1電磁輻射信息傳播模型與通信模型一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁發(fā)射信息模型包括5個(gè)基本要素：有用的信源；存在受信源調(diào)制的電磁波載體發(fā)射源；在干擾和受干擾設(shè)備間存在耦合通道傳遞電磁能量；足夠靈敏的偵聽(tīng)設(shè)備；信息提取與再現(xiàn)設(shè)備．仙農(nóng)通信模型．其中，信源是發(fā)出待傳送信息的主體，信宿是該信息的接收者，信源和信宿決定了通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)性質(zhì)；信道是傳送信息的通道，如電纜信道、光纜信道、無(wú)線(xiàn)信道等；編碼泛指把信源輸出變換成適合信道傳送的信號(hào)所需的設(shè)備；譯碼是編碼的反變換所需的設(shè)備．

對(duì)于計(jì)算機(jī)視頻信息的泄漏與截獲還原，計(jì)算機(jī)視頻信息就是信源，顯卡把信息表示成信號(hào)的過(guò)程完成了通信中的編碼；電磁干擾(EMI)源由計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)及電磁環(huán)境決定，它與耦合通道共同確定了輻射信號(hào)的頻譜成分；電磁耦合通道與通信的信道一樣，都是信號(hào)的傳輸通道；偵聽(tīng)設(shè)備相當(dāng)于通信中的接收天線(xiàn)，實(shí)際中更接近智能天線(xiàn)，能接收并識(shí)別出有用的泄漏信息．

信息的提取再現(xiàn)做通信中的解調(diào)與譯碼的工作，把視頻信息還原出來(lái)，傳遞給信宿，即信息截獲人員．

計(jì)算機(jī)泄漏截獲過(guò)程中的信號(hào)包括紅信號(hào)與黑信號(hào)，對(duì)信息安全構(gòu)成威脅的是紅信號(hào)，所以不同于通信過(guò)程只傳輸有用信號(hào)，它需對(duì)輻射信號(hào)進(jìn)行紅黑區(qū)分；信號(hào)的編碼也不是為了適合信道傳輸(泄漏)，也沒(méi)有對(duì)信號(hào)調(diào)制(當(dāng)然，信號(hào)也可能被時(shí)鐘信號(hào)調(diào)制，本文不討論該情況)，只把基帶信號(hào)的諧波成分泄漏出來(lái)，這是個(gè)被動(dòng)的過(guò)程．對(duì)比兩者的異同，可把電磁輻射信息泄漏截獲過(guò)程與通信過(guò)程對(duì)應(yīng)起來(lái)，把成熟的通信技術(shù)(如編碼、譯碼，調(diào)制、解調(diào)，通信信道，智能天線(xiàn)等)應(yīng)用到電磁輻射信息截獲中．

2計(jì)算機(jī)視頻輻射信息泄漏與還原過(guò)程分析

下面利用信息截獲與通信的對(duì)應(yīng)關(guān)系，按通信系統(tǒng)模型分析一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)視頻信息輻射泄漏與截獲過(guò)程．其中，信源是計(jì)算機(jī)顯示器顯示的文字信息，信宿是視頻信息的截獲者．本文重點(diǎn)分析文字信息的編碼與譯碼過(guò)程．

文字信息在計(jì)算機(jī)中產(chǎn)生，并由顯卡表示成視頻信號(hào)，傳輸?shù)斤@示器顯示．該信息的信號(hào)表示可對(duì)應(yīng)于通信中的信源編碼．如圖3所示，計(jì)算機(jī)用高電平表示白色像素，低電平表示黑色像素，可看作周期為f。的單極性不歸零碼…，表示為+∞S，(t)=乏：a．g，(t—nT。)(1)n=一∞其中，g，(t)為視頻脈沖信號(hào)的碼型，其形狀如圖3所示的梯形脈沖，幅度歸一化為l，脈寬為．r。，碼元周期為瓦，上升沿為丁，．當(dāng)黑自信號(hào)表示256級(jí)灰度信息時(shí)，S。(t)為256進(jìn)制的脈沖幅度調(diào)制(PAM)．幅度序列口。為0～0．7V范圍內(nèi)的256個(gè)離散值，其中0表示該像素點(diǎn)為黑色，0．7表示該像素點(diǎn)為白色．另外，視頻信號(hào)還需要有行場(chǎng)同步：行同步信號(hào)．s。(t)為脈寬為r。、周期為r。的周期脈沖，其幅度歸一化為1；場(chǎng)同步信號(hào)S。(t)為脈寬為|r，、周期為r。的周期脈沖，其幅度歸一化為1．由于其在行回掃間隔與場(chǎng)同掃間隔內(nèi)，視頻信號(hào)都為低電平，即口。=0．所以實(shí)際的視頻信號(hào)應(yīng)表示為S(t)=S。(t)Sh(￡)S，(t)(2)以顯示模式為640X480X60的視頻信號(hào)為研究對(duì)象，用快速傅里葉變換(FFT)得到的頻譜．視頻信號(hào)最主要特征是以行頻為主譜線(xiàn)，行頻主譜線(xiàn)兩邊為以場(chǎng)頻及其諧波組成的譜線(xiàn)族．

頻譜中包括場(chǎng)頻60Hz、行頻31．32kHz和點(diǎn)頻25MHz．還能從頻譜的包絡(luò)中得到以下參數(shù)：由場(chǎng)消隱區(qū)寬度1．76ms產(chǎn)生的主瓣寬度568Hz，由行消隱區(qū)寬度6．9斗s產(chǎn)生的主瓣寬度144．93kHz，由顯示點(diǎn)40ns產(chǎn)生的主瓣寬度25MHz．這說(shuō)明，可通過(guò)譜分析從視頻信號(hào)中提取完整的同步信息．另外，還能分析出折線(xiàn)近似的含義：折線(xiàn)l對(duì)應(yīng)場(chǎng)頻信息，折線(xiàn)2對(duì)應(yīng)行頻信息，F(xiàn)f'rr計(jì)算的第3條近似折線(xiàn)對(duì)應(yīng)點(diǎn)圖像信息．

為了研究計(jì)算機(jī)輻射的頻譜成分，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：計(jì)算機(jī)與陰極射線(xiàn)管(CRT)顯示器放置在1m高的桌子上，天線(xiàn)放在CRT顯示器正面3m遠(yuǎn)處，離地面2m高，用5m長(zhǎng)的同軸電纜連接天線(xiàn)與頻譜儀(HP8594)．測(cè)試了在辦公室環(huán)境內(nèi)計(jì)算機(jī)顯示文字時(shí)的輻射頻譜，測(cè)試結(jié)果如圖5所示．可從圖5中虛線(xiàn)框內(nèi)觀察出明顯的視頻信號(hào)的行頻譜線(xiàn)特征，經(jīng)提高頻譜分辨率觀察可發(fā)現(xiàn)視頻信號(hào)輻射主要集中在220—280MHz．所以，計(jì)算機(jī)顯示的文字信息的編碼過(guò)程可描述為把文字信息表示為式(2)的信號(hào)，然后通過(guò)60MHz(或更寬)帶通濾波器得到頻率250MHz、帶寬60MHz(或更寬)的射頻信號(hào)．譯碼過(guò)程為編碼的逆過(guò)程．首先對(duì)天線(xiàn)接收的射頻信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，然后檢波、放大、去噪得到基帶視頻信號(hào)，接著通過(guò)頻譜分析得到視頻同步信息，最后根據(jù)視頻信號(hào)與同步信息還原出文字信息．

具體還原算法如下：首先按l／L的速率對(duì)視頻信號(hào)重新采樣，得到一維口。序列；然后按1幀Y。=T，／Th行，1行石。=T。／Tp點(diǎn)，把o．序列排列成一幅幅戈。×Y。像素的圖片；最后把這些圖片以1／T。的速度按順序顯示，把視頻信息還原出來(lái)．

通過(guò)示波器對(duì)射頻信號(hào)采樣，用計(jì)算機(jī)軟件粗還原的文字結(jié)果如圖6所示．由圖6可見(jiàn)，還原出的文字不太清楚，但還能通過(guò)人眼識(shí)別出來(lái)經(jīng)過(guò)圖像處理，可以提高文字的識(shí)別度。由于計(jì)算機(jī)在1s或幾秒內(nèi)顯示的圖像完全相同，表明有幾十幀甚至上百幀的視頻信號(hào)是完全相同的．而多數(shù)噪聲具有一定的隨機(jī)性，所以對(duì)于這類(lèi)靜止圖像采用“時(shí)域累加平均法”提高信噪比將起到很好的效果．另外，如圖4所示，視頻信號(hào)的頻譜最主要特征是以行頻為主譜線(xiàn)，而梳狀濾波器則是一種多帶通濾波器，根據(jù)視頻信號(hào)和梳狀濾波器的特點(diǎn)，可采用一階遞歸梳狀濾波器，通過(guò)調(diào)整濾波器的通帶與阻帶，使濾波器的通帶剛好覆蓋視頻信號(hào)的譜線(xiàn)，從而高效濾除譜線(xiàn)以外的全部噪聲與干擾．“時(shí)域累加平均法”濾除隨機(jī)噪聲效果明顯，而梳狀濾波對(duì)濾除窄帶干擾效果明顯．圖7為經(jīng)過(guò)圖像處理后還原的文字信息，信噪比有所提高．利用反向傳播(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)計(jì)算機(jī)電磁泄漏信息圖像進(jìn)行識(shí)別和重構(gòu)，還可用計(jì)算機(jī)再現(xiàn)完整的文字信息…1．