Elektromagnetyczna bomba

Technologie umożliwiające zdalne niszczenie sprzętu elektronicznego to broń rozwijana do zastosowań militarnych, która może obecnie dość łatwo wymknąć się spod kontroli, powodując trudne do oszacowania zagrożenie.

Marcin Marciniak
05.02.2008

Technologie umożliwiające zdalne niszczenie sprzętu elektronicznego to broń rozwijana do zastosowań militarnych, która może obecnie dość łatwo wymknąć się spod kontroli, powodując trudne do oszacowania zagrożenie.

Bezpośrednie ataki na fizyczną infrastrukturę IT są stosunkowo rzadkie, przynajmniej jeśli pominąć kradzież notebooków, PDA lub telefonów. Ale wzrost znaczenia systemów informatycznych, które już obecnie są podstawowym elementem umożliwiającym efektywne funkcjonowanie firm praktycznie w każdym segmencie gospodarki, powoduje, że koncentrując się na bezpieczeństwie danych i kontroli dostępu do systemu IT, nie należy też lekceważyć fizycznych metod ochrony. Co więcej, pojawiają się też nowe potencjalne zagrożenia, które choć teoretycznie są znane od dawna, to obecnie zaczynają nabierać praktycznego znaczenia. Dotyczy to m.in. możliwości celowego zniszczenia sprzętowej infrastruktury IT przy wykorzystaniu impulsów elektromagnetycznych o dużej mocy. Mimo że może się to wydawać tematem typu science fiction, to w rzeczywistości zagrożenie jest bardzo realne, a atak może zostać bez większych problemów zrealizowany przez jakiegoś wariata, terrorystę lub też zdeterminowaną do przestępczych działań konkurencję.

Choć trudno oczekiwać, by każda firma lub instytucja zaczęła zabezpieczać swoją infrastrukturę IT przed wszystkimi potencjalnymi zagrożeniami, to przynajmniej w przypadku niektórych przedsiębiorstw, jak np. dostawców energii, firm telekomunikacyjnych itd., na pewno warto zdawać sobie z nich sprawę, a także przeanalizować, jakie środki zabezpieczeń są możliwe do realizacji bez trudnych do ekonomicznego uzasadnienia kosztów.

Generatory gigantycznych impulsów elektromagnetycznych

Współczesna infrastruktura teleinformatyczna jest uzależniona od komputerów, z których niemal wszystkie wykorzystują technologię MOS (Metal Oxide Semiconductor). Oprócz jej wielu zalet, warto wspomnieć o wadach, takich jak stosunkowo wysoka wrażliwość na impulsy napięciowe. Impuls o napięciu zaledwie kilkunastu woltów może spowodować zniszczenie układu, a kilkadziesiąt woltów - zrobi to na pewno. Gdyby komuś udało się wywołać takie przepięcie w wielu obwodach naraz, unieruchomieniu uległaby znacząca część infrastruktury teleinformatycznej. Na pozór jest to trudne do realizacji, zwłaszcza zdalnie, ale w praktyce tak nie jest, bo wystarczy wygenerować odpowiednio silny impuls elektromagnetyczny.

Badania związane z gigantycznym impulsem elektromagnetycznym rozpoczęły się na dobre wraz z rozwojem techniki nuklearnej. W połowie ubiegłego wieku używano jednak lamp elektronowych, które są mało wrażliwe na przepięcia, a ponadto elektroniczna komunikacja nie była ani tak powszechna, ani wystarczająco ważna, by przygotowywać broń specjalnie dla jej zniszczenia. Sytuacja diametralnie zmieniła się w miarę rozwoju komputerów, które są stosowane prawie wszędzie. Badania związane z bronią wykorzystującą impulsy elektromagnetyczne są więc prowadzone obecnie w wielu krajach, choć ich wyniki (a często nawet sam fakt badań) są często utrzymywane w tajemnicy.

Do niedawna uznawano, że najgroźniejszym i najważniejszym źródłem impulsu elektromagnetycznego jest eksplozja nuklearna. Ale obecnie istnieją już urządzenia, które wywołują podobny efekt, tyle że na znacznie mniejszą skalę. W odróżnieniu od bomby atomowej, są stosunkowo proste do wykonania przy użyciu względnie łatwo dostępnych materiałów oraz elementów, ważą niewiele i nie można ich wykryć przy użyciu detektora promieniowania radioaktywnego. Do zastosowań militarnych produkowane są w formie bomb elektromagnetycznych, przeznaczonych do zrzutu z samolotu lub instalowane w rakietach, ale do ataku nakierowanego na wrażliwy cel z bliskiej odległości wystarczy urządzenie mieszczące się w małej walizce.

W ogólności generator gigantycznych impulsów elektromagnetycznych jest stosunkowo prostym urządzeniem. Ładuje on baterię kondensatorów, a potem rozładowuje ją w bardzo krótkim czasie przez odpowiednio skonstruowaną cewkę. Gdy natężenie prądu osiąga maksymalną wielkość, następuje eksplozja materiału wybuchowego umieszczonego w generatorze, powodująca powstanie fali uderzeniowej, przemieszczającej się wzdłuż cewki i zwierającej część jej zwojów. Wyzwala to olbrzymie natężenia pola elektromagnetycznego. Impuls elektryczny może mieć natężenie milionów amperów, a gęstość energii o rząd wielkości przekroczyć tę, którą ma piorun. Urządzenie takie nazywa się generatorem z kompresją strumienia (FCG - Flux Compression Generator) z wykorzystaniem materiałów wybuchowych.

Bardziej zaawansowane rozwiązania zawierają dwa stopnie FCG, gdzie drugi stopień jest zasilany energią pierwszego. Wyzwolony impuls ma charakterystykę odbiegającą od impulsów powstających przy eksplozji nuklearnej, ale niszczy wrażliwą elektronikę równie skutecznie.

Oprócz tego można wykorzystać lampowy, impulsowy emiter mikrofal o skrajnie dużej mocy (wirkator - generator mikrofal z wirtualną katodą) zasilany impulsem z FCG, co pozwala na uzyskanie potężnej, ukierunkowanej wiązki mikrofalowej, która dobrze przenika przez większość osłon. Dzięki temu możliwe jest zdalne niszczenie wybranych jako cel urządzeń elektronicznych, które nie są oczywiście chronione przez odpowiednie ekrany.

Wykonanie wirkatora nie jest łatwe, ale niestety nie można tego powiedzieć o FCG. Poza tym prosta bomba elektromagnetyczna z FCG o względnie małej mocy zmieści się w niewielkim neseserze i ma wagę poniżej 20 kg. Uzyskanie impulsu o mocy kilku gigawatów, bez użycia materiałów wybuchowych, także jest możliwe, choć odpowiednie urządzenie będzie ciężkie (ok. 200 kg).

High Voltage dla początkujących?

Wiele czasopism podaje jako przykład ataku użycie impulsów wysokiego napięcia HV (High Voltage) podłączanych do przewodów zasilania lub sieciowych. Wymaga to obecności w pomieszczeniu i galwanicznego połączenia z infrastrukturą sieciową, ale może to być bardzo skuteczna, łatwiejsza, a na pewno znacznie tańsza metoda ataku, bo gotowy generator wysokiego napięcia można kupić za kilkaset złotych (jest nim np. kieszonkowy paralizator elektryczny). Podłączenie takiego narzędzia do sieci komputerowej zniszczy część elementów aktywnych, może także wywołać awarię zasilaczy. Impulsy wysokiego napięcia bardzo dobrze przenoszą się po przewodach sieci energetycznej i niszczą większość wrażliwych zasilaczy impulsowych. Jedyną obroną przed takim atakiem jest stosowanie sieci światłowodowych, ochrona zasilania przez UPS z ciągłą konwersją napięcia (true online) i dobre zabezpieczenia przeciwprzepięciowe za pomocą ochronników, takich jak popularne DehnGuard. Należy jednak pamiętać, że mechanizmy te nie zadziałają w przypadku prawdziwego impulsu elektromagnetycznego, bowiem są na to zbyt wolne (opóźnienie rzędu kilkudziesięciu milisekund) i dosyć słabe (prąd impulsowy zaledwie 20 kA).

Raport specjalny: Kariera w IT


Zapraszamy do zapoznania się z najnowszą publikacja Computerworld „Kariera w IT”
W wydaniu m.in.:
  • Specjalista pilnie poszukiwany
  • Mapa zatrudnienia informatyków
  • Eksport kompetencji
  • Wynagrodzenia...