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无线键盘电磁辐射信息的测试与研究论文.doc
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无线键盘电磁辐射信息的测试与研究论文.doc
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Ⅰ
【摘 要】在科学技术日新月异的今天,键盘作为计算机输入输出系统中不可缺少的组
成部分被广泛应用。无线键盘经常用于传输用户各种类型的个人信息。这些个人信息如
果让不怀好意的人所截获,就有可能会带来很大的精神损失或者财物损失。无线键盘与
计算机主机进行信息通信时,必然会或多或少产生辐射,攻击者就会对辐射出来的信息
进行采集,捕获辐射出来的信息,导致计算机能够被攻击者利用的信息的泄漏。在本文
中,使用来接收信号,信号处理和显示的仪器是一个频谱分析仪,它是用来测试在无线
键盘操作过程中产生的辐射信号。最后对所采集到的频谱数据进行了比较分析,提出了
解决无线键盘电磁信息安全问题的一些方法和措施。
【关键词】无线键盘 电磁辐射信息 信息安全防护 按键区分
【Abstract】Nowadays,with the development of the scientific technology,keyboard has been
widely used as an important part of computer input and output system. Wireless keyboard is
often used to transfer many types of user’s personal information.If these information is
intercepted by others , it’ll cause a huge damage of spirit or property. when the wireless
keyboard is changing information to computer case.Then the attacker will collect and obtain
the information of radiation signal , which can cause the leakage of computer useful
information. In this paper, the instrument is used to receive signals, signal processing and
display is a spectrum analyzer, which is used to test the radiation signal generated during the
operation of the wireless keyboard. Finally, the collected data are compared and analyzed, and
some countermeasures and measures are put forward to solve the problem of wireless
keyboard information security.
【 Keywords 】 Wireless keyboard Electromagnetic radiation information information
security protection Key-press distinction
北京电子科技学院 无线键盘电磁辐射信息的测试与研究
Ⅰ
目 录
前 言.......................................................1
1 绪论........................................................3
1.1 研究背景及意义...............................................................................................................3
1.2 国内外相关研究现状.......................................................................................................3
1.2.1 国外相关研究现状........................................................................................................4
1.2.2 国内相关研究现状........................................................................................................4
2 无线键盘电磁辐射的理论基础..................................5
2.1 电磁信息基础...................................................................................................................5
2.1.1 电偶极子和磁偶极子....................................................................................................5
2.1.2 跳频技术原理................................................................................................................9
2.2 无线键盘的构造及通信协议.........................................................................................11
2.2.1 无线键盘的构造及其工作过程..................................................................................11
2.2.2 无线键盘通信协议研究..............................................................................................13
2.3 常见短距离无线通信技术对比....................................................................................14
3 无线键盘辐射信号的测试与分析...............................15
3.1 测试方案的总体设计.....................................................................................................15
3.1.1 设计思路......................................................................................................................15
3.1.2 测试方法的分析..........................................................................................................15
3.1.3 测试环境的选取..........................................................................................................16
3.1.4 测试设备和工具的选取..............................................................................................16
3.2 测试平台的搭建.............................................................................................................17
3.2.1 搭建测试平台..............................................................................................................17
3.2.2 测试步骤......................................................................................................................18
3.3 测试内容及分析.............................................................................................................19
3.3.1 同一按键不同距离下的信号频谱分析......................................................................20
3.3.2 不同按键同等距离下的信号频谱分析......................................................................24
3.3.3 不同无线键盘的区分分析..........................................................................................27
4 无线键盘辐射信号的信息安全研究.............................30
4.1 无线键盘辐射信号的信息安全问题.............................................................................30
4.1.1 无线键盘辐射信号的信息泄漏..................................................................................30
4.1.2 无线键盘辐射信号带来的危害..................................................................................30
北京电子科技学院 无线键盘电磁辐射信息的测试与研究
Ⅱ
4.2 无线键盘辐射信号的信息安全防护.............................................................................30
4.2.1 设定安全距离..............................................................................................................31
4.2.2 噪声干扰法..................................................................................................................31
4.2.3 选择抖动模式..............................................................................................................31
4.2.4 使用加密技术..............................................................................................................31
结 论......................................................33
致 谢......................................................34
参考文献.....................................................35
1
前 言
随着信息技术的发展越来越迅猛,各种仪器设备的电磁辐射也充斥在我们的身边。
逐渐的,这些电磁辐射引起了我们的注意,也有了更多的人对它进行各方面细致深入的
研究。尤其是在电磁信息安全领域。无线键盘作为计算机输入输出系统中不可或缺的组
成部分,它拥有摆脱线长带来的局限性和方便携带等优点,给用户的操作、使用带来了
极大方便。用户常常借助它来输入各种各样的用户信息,包括身份信息、口令、互联网
上交易时的支付密码等等。随着计算机越来越全方位的普及,无线键盘也越来越被广泛
应用到现实生活中的方方面面。它的通信安全关乎的不仅仅是我们私人信息的安全。对
于更多的企业和国家来说,它关乎的更是企业的商业秘密和国家秘密的安全。
[1]
这个时
候,无线键盘的信息安全性就显得尤为重要。正因为如此,近年来对无线键盘电磁辐射
信息的研究也越来越多。
从字面上理解就可以知道,无线键盘与计算机之间没有物理连接,无线键盘与计算
机之间的信息交换是靠辐射电磁波来完成的。而这些辐射出来的电磁波里携带有很多的
键位信息,且它传播的距离可以达到 10 米,甚至 10 米之外。它的信号强度也非常的明
显,所以采用天线是可以捕捉到这些电磁波的。
本文通过学习无线键盘电磁辐射的相关理论基础,然后搭建测试的平台,利用天线
对无线键盘在与计算机通信时辐射出来的信号进行捕获,选择频谱分析仪来接收、显示
和处理捕获到的信号,最后应用 MATLAB、EXCEL 等数据分析软件对各个频谱图进行
频谱特性的对比和分析,并结合分析结果提出一些信息安全的防护措施。
本文一共分为六章:
第一章,绪论。探讨无线键盘电磁辐射信息的测试与研究的背景及意义,了解有关
无线键盘的国内外研究现状。并对比分析目前常见的一些无线通信技术。
第二章,无线键盘电磁辐射的理论基础。介绍电磁泄漏发射的理论知识,包括电偶
极子和磁偶极子,以及惠更斯原理等,讨论无线键盘的构成及通信协议,分析无线键盘
的电路设计和工作过程。还介绍了跳频技术原理。
第三章,无线键盘电磁辐射信号的测试与分析。进行测试环境的选取还有测试设备
的确定,简单介绍测试设备和测试平台搭建的整个过程,搭建测试平台并研究无线键盘
按键辐射信号的测试方案。
[2]
设计具体的测试步骤和测试的具体内容。介绍无线键盘辐
2
射信号的分析方法,根据测试的内容及得到的测试结果利用频域法分析总结。分析无线
键盘辐射的情况及其信号特点,对比找出区分同一键盘不同按键和不同键盘的方式方法。
第四章,无线键盘电磁信息安全研究。根据无线键盘的工作原理和电磁泄漏发射的
相关理论研究,再结合测试结果的分析还有现行防护技术提出一些切实可行的信息安全
防护措施。
第五章,总结。从整体角度来总结前几章的研究、测试和分析等工作。
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