Публикации

Средства защиты информации на оптических и магнитооптических носителях

Хлопов Б.В., Кузьминых А.С.

Применение новых современных технологий во всех областях производственной деятельности стало чрезвычайно зависимо от использования и хранения информации. Системы записи информации на основе оптических и магнитооптических носителей, являются важными системами, входящими в состав современных персональных ЭВМ.

Промышленные предприятия, организации и структуры в качестве носителей информации, помимо магнитных и флешь носителей, предпочитают сохранять информацию, в том числе и на оптические и магнитооптические носители. На этих носителях хранится большое количество информационных ресурсов, видео материалов, фонограмм, технических характеристик изделий промышленного производства, неконтролируемое распространение которых нежелательно.

В комплекс мероприятий по закрытию каналов утечки информации входит не только охрана и скрытие информации размещенной на носителях, но также её надежное уничтожение. Уничтожение информации, записанной на оптических и магнитооптических носителях, может осуществляться, например, с помощью физического уничтожения носителя информации.

При стирании небольших объемов информации (десятки мегабайт) возможно программное стирание заданных файлов, причем эта процедура может быть осуществлена за достаточно короткое время средствами операционной системы. Однако выполнение стандартной операции не дает необходимого положительного эффекта. Информация не уничтожается и не исчезает, пропадают только ссылки на неё в каталоге и таблице размещения файлов. Сама же информация по-прежнему находится на носителе информации и может быть легко восстановлена при помощи специальных устройств и программ.

Возникшая проблема определила цель создание оборудования обеспечивающего надежное и гарантированное уничтожение записанной информации с оптических и магнитооптических носителей.

Оптические и магнитооптические носители информации

Основными типами оптических и магнитооптических носителей информации на сегодняшний день являются: Compact disc (CD), Digital Versatile Disc (DVD), Blu-ray Disc (BD), MiniDisc (MD), Hi-MD (Hi-MD), Magneto-optical disc (MO).


Рис. 1 – Внешний вид компакт-диска	Рис. 2 – Внешний вид магнитооптического диска

В основе записи информации на оптический диск, лежит нагревание лучом лазера рабочего слоя. Таким образом, получаются области, соответствующие данным, записывающимся на компакт-диск.

В основе направления магнитооптической записи лежит явление фазового перехода ферромагнетик–парамагнетик при нагревании рабочего слоя лучом лазера.

Методами уничтожения информации записанной на оптические и магнитооптические носители могут являться: механическое повреждение рабочего слоя либо физическое разрушение носителя информации, нагрев носителя информации, воздействие СВЧ излучением, воздействие магнитным полем.

Экспериментальные исследования оптических характеристик компакт-дисков различного типа

Для измерения свойств оптических носителей информации нами был создан стенд, блок-схема которого, приведена на рис. 1.

Рис. 3 – Стенд для измерения свойств оптических носителей информации

На рис. 4, 5 приведены спектры поглощения сложной слоистой структуры, применяемой в оптических дисках с однократной записью.

Рис. 4 – Спектры поглощения рабочих веществ оптических дисков в диапазоне длин волн от 250 до 600 нм с однократной записью: слой AgOx (15 nm) – сплошная линия и слоистая структура, слой ZnS–SiO2 (170 nm)/AgOx (15 nm)/ZnS–SiO2 (40 nm) – точки

Рис. 5 – Спектры поглощения рабочих веществ оптических дисков в диапазоне длин волн от 400 до 1100 нм с однократной записью: слой AgOx (15 nm) – сплошная линия и слоистая структура,
слой ZnS–SiO2 (170 nm)/AgOx (15 nm)/ZnS–SiO2 (40 nm) – точки

Для однократно записываемых дисков со сложной слоистой структурой максимум поглощения соответствует длине волны около 340 нм и составляет порядка 25%.

Для оптических носителей с возможностью многократной записи, область сильного поглощения, пригодная для эффективного разогрева рабочего слоя внешним лазерным излучением, лежит в диапазоне 400 – 650 нм. На рис. 6, 7 показаны спектры поглощения GST в аморфной и кристаллической фазах. Видно, что с уменьшением длины волны контраст заметно уменьшается. Отметим, что коэффициент поглощения в кристаллической фазе превышает 106 см-1, что соответствует более чем 70% поглощению падающей мощности.

Рис. 6 – Спектр поглощения рабочего вещества GST перезаписываемых оптических дисков в диапазоне длин волн от 250 до 600 нм. Пунктир – кристаллическая фаза, сплошная линия – аморфная фаза.

Рис. 7 – Спектр поглощения рабочего вещества GST перезаписываемых оптических дисков в диапазоне длин волн от 400 до 1600 нм. Пунктир – кристаллическая фаза, сплошная линия – аморфная фаза.

Нами исследовались спектры поглощения материалов рабочего слоя перезаписываемых DVD+RW и DVD-RW дисков. В исходном состоянии, когда материал рабочего слоя находится в аморфной фазе, край поглощения соответствовал длине волны 780 - 800 нм. При записи на диск информации, представляющей чередование «0» и «1», край поглощения сдвигался в область 830 - 850 нм. Подложка имеет полосу поглощения в области 1380 нм, которая может быть использована для стирания информации путем нагрева диска оптическим излучением.

Исследование устойчивости оптических носителей информации к воздействию тепловыми ударами и СВЧ излучением

Для исследования устойчивости оптических носителей информации к внешним тепловым ударам был создан стенд по блок-схеме приведенной на рис. 8.

Рис. 8 – Структурная схема стенда по исследованию воздействия тепловых ударов на оптические носители информации

Для исследования устойчивости оптических носителей информации к воздействию СВЧ излучением был создан стенд по блок-схеме приведенной на рис. 9.

Рис. 9 – Структурная схема стенда по исследованию воздействия СВЧ излучения на оптические носители информации

На оптические носители различных типов и фирм производителей записывалась информация. Далее диски с записанной на них информацией производилось воздействие. После чего оптические носители извлекались.

На рис. 10, 11 представлены фотографии оптических дисков после воздействия на них теплового удара.

Рис. 10 – Digitex CD-RW после воздействия теплового удара

Рис. 11 – Verbatim DVD-RW после воздействия теплового удара

На рис. 12, 3 представлены фотографии оптических дисков после воздействия на них СВЧ излучения.

Рис. 12 – Digitex CD-RW после воздействия СВЧ излучения

Рис. 13 – Verbatim BD-RE после воздействия СВЧ излучения

Для подтверждения полноты уничтожения информации диски, после воздействия СВЧ полей, изучались на стенде для исследования оптических свойств. При этом диски расщеплялись на две части, одна из которых содержала фрагменты модифицированного рабочего вещества. Измерялись спектры поглощения материала подложки (1) (полистирол) и суммарный спектр поглощения подложки и рабочего вещества (2). Результирующий спектр определялся делением спектра 2 на спектр 1. В результате исследований выяснилось, что спектр поглощения качественно смещается в область характерную для спектра соответствующего аморфному состоянию рабочего вещества, однако точность этих измерений была ограниченна значительным рассеянием сигнала вследствие образования кластерной структуры после точечного плавления отражающего металлического слоя.

Исследование воздействия внешних магнитных полей на магнитооптические носители информации.

Были созданы стенды для получения постоянных магнитных полей в пределах 40 - 450 кА/м и стенд для получения импульсных магнитных полей в пределах 68 - 750 кА/м. В результате исследований было установлено:

Для исследования устойчивости магнитооптических дисков к внешним постоянным магнитным полям был создан стенд по блок-схеме приведенной на рис. 14.

Рис. 14 – Блок схема стенда для исследования устойчивости магнитооптических дисков
к воздействию внешних постоянных магнитных полей

Для исследования устойчивости магнитооптических дисков к внешним импульсным магнитным полям был создан стенд, блок-схема которого приведена на рис. 15.

Рис. 15 – Блок схема стенда для исследования устойчивости магнитооптических дисков
к воздействию внешних импульсных магнитных полей

Было установлено, что:

- при воздействии постоянных магнитных полей с вектором напряжённости, направленным перпендикулярно плоскости диска в диапазоне 300 – 350 кА/м записанная на дисках информация повреждается, а при увеличении поля до 420 кА/м и более информация на дисках уничтожается и диски не пригодны для повторного использования;

- при воздействии импульсных магнитных полей с вектором напряжённости, направленным перпендикулярно плоскости диска, в диапазоне 300 – 350 кА/м, записанная на дисках информация повреждается, а при увеличении поля до 550 кА/м, информация на дисках уничтожается и диски не пригодны для повторного использования.

- при воздействии постоянных и импульсных магнитных полей с вектором напряжённости, направленным параллельно плоскости диска, в диапазоне 68 - 450 кА/м, записанная на дисках информация не повреждается.

Аппаратура для стирания и уничтожения информации с оптических и магнитооптических носителей

Разработано переносное устройство уничтожения информации с оптических носителей (рис. 16). Оно создает электромагнитное сверхвысокочастотное излучение, воздействующее на оптические носители информации и обеспечивающее их надежное уничтожение.

Рис. 16 – Макет переносного устройства уничтожения информации
с оптических носителей

Разработан прибор для уничтожения информации с магнитооптических носителей. Он создает импульсное магнитное поле с характеристиками, обеспечивающими надежное уничтожение записанной информации и невозможность ее восстановления. На рисунке 17 приведен общий вид прибора.

Рис. 17– Общий вид прибора и его комплектность: 1 - устройство, 2 - устройство ДУ, 3 - кабель сетевой, 4 - комплект предохранителей, 5 - разъем типа 2РМ14, 6 – кассета, 7 – крышка, 8 – документация

Литература:

1. Кузьминых А.С., Митягин А.Ю., Хлопов Б.В., «Фазовые переходы в оптических и магнитооптических носителях информации», М. – «T-Comm – Телекоммуникации и Транспорт», № 3, стр. 26,27, 2010 г.

2. Герус С.В., Митягин Ал.Ю., Соколовский А.А., Хлопов Б.В.,
Кузьминых А.С., «Об устойчивости магнитооптических дисков к внешним магнитным полям», М. – «Радиотехника и электроника», № 11, стр. __ 2010г.

3. Козюхин С.А., Кузьминых А.С., Митягин А.Ю., Хлопов Б.В., Чучева Г.В., «Фазовые переходы в Ge-Sb-Te сплавах», Труды ХVI Международная научно-техническая конференция «Высокие технологии в промышленности России», стр.314-318 , г. Москва, 2010 г.

4. Козюхин С.А., Кузьминых А.С., Митягин А.Ю., Хлопов Б.В., Чучева Г.В., «Эффекты переключения в Ge2Sb2Te5 пленках» », Труды ХVI Международная научно-техническая конференция «Высокие технологии в промышленности России», стр.386-391, г. Москва, 2010 г.

5. Кузьминых А.С., Митягин А.Ю., Соколовский А.А., Хлопов Б.В., «Оптические характеристики материалов, применяемых в перезаписываемых оптических носителях информации.», Труды 11 Международной науч.-практич. конфер. «Современные информационные и электронные технологии», том 11, стр. 130, г. Одесса, Украина, 2010г.

6. Хлопов Б.В., Кузьминых А.С., Фесенко М.В., «Способ стирания записанной информации и устройство для его осуществления» Патент №2390058 от 20.05.2010г. с приоритетом от15.09.2008г.

7. Хлопов Б.В., Кузьминых А.С., Сверчков В.Ф., Фесенко М.В. «Устройство уничтожения информации с оптических и магнитооптических дисков» Патент № 2389556 от 20.05.2010г. с приоритетом от 15.09.2008г.

8. Хлопов Б.В., Кузьминых А.С., Сверчков В.Ф., Фесенко М.В., «Устройство уничтожения информации с оптических и магнитооптических дисков» Патент № 2394286 от 10.07.2010г. с приоритетом от 25.06.2009г.

9. Хлопов Б.В., Кузьминых А.С., Сверчков В.Ф., Фесенко М.В. «Устройство уничтожения информации с оптических и магнитооптических дисков» Патент № 2394285 от 10.07.2010г. с приоритетом от 25.06.2009г.

Со 2 ноября 2010г. по 8 февраля 2011г. Российский союз научных и инженерных общественных организаций при поддержке Правительства Российской Федерации проводил XI Всероссийский конкурс "Инженер года - 2010". В конкурсе участвовало более 2000 инженеров и ученых из различных регионов Российской Федерации.

По результатам II тура решением жюри присвоено звание Лаурета конкурса "Инженер года" по версии "Профессиональные инженеры" Фесннко Максиму Владимировичу, заместителю отдела научно-тематического отделения.

Нашраждение дипломом и памятной медалью "Лауреат конкурса" проводилось в зале "Инженерной славы" Российского союза научных и инженерных общественных организаций 18 февраля 2011г. Поздравление и чествование лауреатов конкурса проходило в "Президент-отеле".