RU210532U1 - USB CABLE - Google Patents

Abstract

Заявляемое устройство относится к электрическим контактам, а именно к USB-кабелям (универсальной последовательной шины). Задачей полезной модели является улучшение защитных свойств USB-проводов от утечек информации. Данная задача решается с помощью USB-кабеля, включающего медную жилу, покрытую наружной оболочкой из полимерного материала, корпус разъема, с расположенными в нем контактами на плате, отличающегося тем, что в плату встроена последовательная RC-цепь, включенная между сигнальными проводниками дифференциальной линии передачи USB и землей. Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности защиты информации, циркулирующей в каналах системы обработки информации, от утечки за счет ПЭМИН.The claimed device relates to electrical contacts, namely USB cables (Universal Serial Bus). The objective of the utility model is to improve the protective properties of USB wires against information leaks. This problem is solved using a USB cable, which includes a copper core covered with an outer sheath of polymer material, a connector housing with contacts on the board located in it, characterized in that the board has a built-in serial RC circuit connected between the signal conductors of the differential transmission line USB and ground. The technical result, which the proposed utility model is aimed at, is to increase the efficiency of protecting information circulating in the channels of the information processing system from leakage due to PEMIN.

Description

Заявляемое устройство относится к электрическим контактам, а именно к USB-кабелям (универсальной последовательной шины).The claimed device relates to electrical contacts, namely USB cables (Universal Serial Bus).

На сегодняшний день клавиатура является приоритетным устройством для ввода текстовой информации в компьютер. К операциям клавиатурного ввода информации относится парольная аутентификация компьютера, набор текста будущих документов, зачастую содержащих сведения конфиденциального характера и т.д. Таким образом, компьютерная клавиатура является критическим устройством с точки зрения информационной безопасности, о чем свидетельствует широкое распространение программных средств несанкционированного доступа к информации, формируемой клавиатурой (далее Keylogger).To date, the keyboard is a priority device for entering text information into a computer. Keyboard input operations include password authentication of a computer, typing future documents, often containing confidential information, etc. Thus, a computer keyboard is a critical device in terms of information security, as evidenced by the widespread use of software tools for unauthorized access to information generated by the keyboard (hereinafter referred to as Keylogger).

Методы доставки (утечки) перехваченной Keylogger информации разнообразны и в основном сводятся к передаче перехваченных данных через телекоммуникационные каналы связи и отчуждаемые носители информации (Flash-накопители, компакт-диски и т.д.). Указанные каналы утечки могут быть успешно устранены путём соблюдения требований компьютерной безопасности, а также режимных мер. Данные меры защиты не устраняют канал утечки через побочные электромагнитные излучения и наводки (далее ПЭМИН). The methods of delivery (leakage) of information intercepted by Keylogger are varied and mainly come down to the transfer of intercepted data through telecommunication channels and alienated media (Flash drives, CDs, etc.). These leak channels can be successfully eliminated by complying with computer security requirements, as well as security measures. These protective measures do not eliminate the leakage channel through side electromagnetic radiation and interference (hereinafter referred to as PEMIN).

Наиболее распространенным интерфейсом подключения клавиатуры к компьютеру является USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина), поэтому рассмотрим возможность образования канала утечки через ПЭМИН в указанном интерфейсе.The most common interface for connecting a keyboard to a computer is USB (Universal Serial Bus), so let's consider the possibility of forming a leakage channel through PEMIN in this interface.

Интерфейс USB, в случае подключения клавиатуры. Интерфейс USB состоит из программной и аппаратной частей. Аппаратная часть может конфигурироваться в зависимости от задач программно через коммутацию номиналов сопротивлений, расположенных в микросхемах контролеров как внутри компьютера, так и устройства. Для задачи передачи информации от клавиатуры к компьютеру, схема аппаратной части USB будет сконфигурирована управляющим программным обеспечением согласно фиг. 1, при этом устанавливается низкоскоростной режим передачи информации в 1.5 Мбит/с. USB interface, if a keyboard is connected. The USB interface consists of software and hardware parts. The hardware part can be configured depending on the tasks programmatically by switching the resistance values located in the microcircuits of the controllers both inside the computer and the device. For the task of transferring information from the keyboard to the computer, the USB hardware circuitry will be configured by the control software according to FIG. 1, while the low-speed information transfer mode is set to 1.5 Mbps.

Кабельный сегмент USB представляет собой дифференциальную линию связи с волновым сопротивлением Z₀=90 Ом+/ 15%. Сопротивления Rz 1 и Rz 2 служат для согласования входного сопротивления дифференциального приемника контролёра компьютера с линией связи кабельного сегмента. В случае низкоскоростного режима передачи к значениям сопротивлений Rz 1 и Rz 2 особых требований не предъявляется.The USB cable segment is a differential communication line with a characteristic impedance Z ₀ =90 Ohm+/15%. Resistors Rz 1 and Rz 2 are used to match the input impedance of the differential receiver of the computer controller with the communication line of the cable segment. In the case of a low-speed transmission mode, there are no special requirements for the values of the resistances Rz 1 and Rz 2.

Таким образом, при значениях Rz 1 и Rz 2 больших Z₀ на фронтах нарастания и спадах передаваемого сигнала может возникнуть переходной процесс типа высокочастотного «Звона», представленный на фиг. 2.Thus, for values of Rz 1 and Rz 2 greater than Z ₀ , a transient process of the high-frequency "Ringing" type, shown in FIG. 2.

Как видно из рисунка, переходной процесс не может влиять на информативность передаваемого сигнала из-за качественной разницы в их уровнях. Между тем, образованный переходной процесс входит в разряд измеряемых радиотехнических сигналов, к которым относится и ПЭМИН. Таким образом, существует возможность реализации Keylogger с каналом передачи перехваченной информации через ПЭМИН.As can be seen from the figure, the transient process cannot affect the information content of the transmitted signal due to the qualitative difference in their levels. Meanwhile, the formed transient process is included in the category of measured radio signals, which include PEMIN. Thus, it is possible to implement Keylogger with a channel for transmitting intercepted information through PEMIN.

Отличительной особенность сигнала ПЭМИН, рассматриваемого в полезной модели, является его экспоненциальная огибающая с большой постоянной затухания α. В этом случае спектр сигнала имеет широкую полосу, что затрудняет его обнаружение при исследовании клавиатуры на наличие ПЭМИН.A distinctive feature of the PEMIN signal considered in the utility model is its exponential envelope with a large decay constant α. In this case, the signal spectrum has a wide band, which makes it difficult to detect it when examining the keyboard for the presence of PEMIN.

Из уровня техники известна клавиатура для защиты информации, циркулирующей в системе обработки информации, характеризующаяся тем, что она содержит расположенную на корпусе панель, на которой размещена, по меньшей мере, одна клавиша, подключенная электрическими выводами к входам формирователя скан-кодов, соединенного выходом с входом преобразователя последовательного кода в параллельный, выходы которого через многоразрядную линию связи соединены с входами преобразователя параллельного кода в последовательный, генератор тактовой частоты, выход которого соединен с синхровходами преобразователя последовательного кода в параллельный, преобразователя параллельного кода в последовательный и формирователя скан-кодов (Патент на полезную модель № 74722, 10.07.2008). Данное техническое решение показывает одно из альтернативных решений защиты информации от ПЭМИН, однако не имеет общих черт с нашим техническим решением.From the prior art, a keyboard is known for protecting information circulating in an information processing system, characterized in that it contains a panel located on the body, on which at least one key is located, connected by electrical leads to the inputs of the scan code generator, connected by an output to the input of the serial-to-parallel converter, the outputs of which are connected via a multi-bit communication line to the inputs of the parallel-to-serial converter, the clock frequency generator, the output of which is connected to the clock inputs of the serial-to-parallel converter, the parallel-to-serial converter and the scan code generator (Patent for utility model No. 74722, 10.07.2008). This technical solution shows one of the alternative solutions for protecting information from PEMIN, but has nothing in common with our technical solution.

Наиболее близким аналогом является провод USB, включающий медную жилу, покрытую наружной оболочкой из полимерного материала, корпус разъема, вилку, единый защитный чехол с продольной щелью корпуса разъема, наружной оболочки и медной жилы, отличающийся тем, что провод USB выполняют с едиными защитными чехлами, производимыми литьем полиуретана НИЦ ПУ-5, с диапазоном рабочих температур -60°С до +80°С, единые защитные чехлы копируют форму корпуса разъема или вилки, имеют продолжение в форме усеченного конуса с малым основанием, равным сечению оболочки провода, а также единые чехлы изготовляют с продольной узкой щелью путем разрезания чехла по одной из сторон, узкую щель склеивают на двухкомпонентный полиуретановый клей после оборачивания и обжатия корпуса и наружной оболочки провода (Патент на полезную модель № 184733, 07.11.2018). Однако в данном проводе отсутствует защита от ПЭМИН. Наше устройство автоматически определяет и нейтрализует ПЭМИН в отличие от наиболее близкого аналога.The closest analogue is a USB wire, which includes a copper core covered with an outer sheath made of polymeric material, a connector housing, a plug, a single protective cover with a longitudinal slot in the connector housing, an outer sheath and a copper core, characterized in that the USB wire is made with uniform protective covers, produced by polyurethane casting NITs PU-5, with an operating temperature range of -60°C to +80°C, uniform protective covers copy the shape of the connector body or plug, have a continuation in the form of a truncated cone with a small base equal to the cross section of the wire sheath, as well as uniform covers are made with a longitudinal narrow slot by cutting the cover along one side, the narrow gap is glued with a two-component polyurethane adhesive after wrapping and crimping the body and the outer sheath of the wire (Patent for utility model No. 184733, 07.11.2018). However, this wire lacks PEMIN protection. Our device automatically detects and neutralizes PEMIN, unlike the closest analogue.

Задачей полезной модели является улучшение защитных свойств USB-проводов от утечек информации. The objective of the utility model is to improve the protective properties of USB wires against information leaks.

Данная задача решается с помощью USB-кабеля, включающего медную жилу, покрытую наружной оболочкой из полимерного материала, корпус разъема, с расположенными в нем контактами на плате, отличающийся тем, что в плату встроена последовательная RC-цепь, включенная между сигнальными проводниками дифференциальной линии передачи USB и землей.This problem is solved using a USB cable, which includes a copper core covered with an outer sheath of polymer material, a connector housing with contacts on the board located in it, characterized in that the board has a built-in serial RC circuit connected between the signal conductors of the differential transmission line USB and ground.

Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности защиты информации, циркулирующей в каналах системы обработки информации, от утечки за счет ПЭМИН.The technical result, which the proposed utility model is aimed at, is to increase the efficiency of protecting information circulating in the channels of the information processing system from leakage due to PEMIN.

Для устранения возможных источников ПЭМИН, в виде переходных процессов, предлагаем использовать дополнительные пассивные элементы, установленные на плате USB-кабеля, который подключается к другому USB-устройству, пример которого изображен на фиг. 3. To eliminate possible sources of PEMIN, in the form of transients, we suggest using additional passive elements installed on the USB cable board, which is connected to another USB device, an example of which is shown in Fig. 3.

Полезная модель поясняется фиг. 1, 2, 3, 4, 5.The utility model is illustrated in FIG. 1, 2, 3, 4, 5.

На фиг. 1 указана схема аппаратной части USB при передаче информации от клавиатуры к компьютеру: 1 - контроллер USB ПК, 2 - контроллер USB-провода, 3 - кабельный сегмент, 4 - дифференциальный приемник, 5 - управляемый дифференциальный передатчик.In FIG. Figure 1 shows the USB hardware diagram when transferring information from the keyboard to the computer: 1 - PC USB controller, 2 - USB wire controller, 3 - cable segment, 4 - differential receiver, 5 - controlled differential transmitter.

На фиг. 2 показан информационный сигнал и переходной процесс в низкоскоростном интерфейсе USB в случае несогласованной передачи: 6 - информационный сигнал линии связи, 7 - переходный процесс. In FIG. 2 shows the information signal and the transient in the low-speed USB interface in the case of mismatched transmission: 6 - the information signal of the communication line, 7 - the transient.

Фиг. 3 - пример схемотехнического описания полезной модели: 3 - кабельный сегмент, 1 - контроллер USB ПК, 2 - контроллер USB-провода.Fig. 3 - an example of a schematic description of the utility model: 3 - cable segment, 1 - PC USB controller, 2 - USB wire controller.

Фиг. 4 - принципиальная схема и результат моделирования.Fig. 4 - circuit diagram and simulation result.

Фиг. 5 - результат моделирования.Fig. 5 - simulation result.

Полезная модель состоит из последовательной RC цепи, включенной между сигнальными проводниками дифференциальной линии передачи USB и «землей». На фиг. 3, представленной как пример осуществления полезной модели, указаны две RC цепи, однако RC цепь со стороны контроллера USB ПК не обязательна. Указанные RC цепи обозначены Ct 1, Rt 1 и Ct 2, Rt 2 соответственно. Номиналы сопротивлений Rt 1 и Rt 2 равны волновому сопротивлению линии передачи интерфейса USB , т.е. 90 Ом±15%. Величина ёмкостей Ct 1 и Ct 2 выбирается из расчета низкого емкостного сопротивления на частоте, равной обратной величине времени нарастания фронта сигнала. Исходя из разброса величины волнового сопротивления линии, емкостное сопротивление можно принять Rc 13.5 Ом (15% от волнового сопротивления линии передачи). Для сигнала, передаваемого по линиям связи USB, величина времени нарастания фронта (далее t 1) составляет 4-20 нс. Таким образом, емкости Ct 1 и Ct 2 можно рассчитать по формуле:The utility model consists of a serial RC circuit connected between the signal conductors of the USB differential transmission line and ground. In FIG. 3, presented as an exemplary embodiment of the utility model, two RC circuits are indicated, however, the RC circuit on the USB controller side of the PC is not required. These RC circuits are labeled Ct 1, Rt 1 and Ct 2, Rt 2, respectively. The resistance values Rt 1 and Rt 2 are equal to the impedance of the transmission line of the USB interface, i.e. 90 Ohm±15%. The value of the capacitances Ct 1 and Ct 2 is selected from the calculation of low capacitance at a frequency equal to the reciprocal of the signal rise time. Based on the spread of the wave impedance of the line, the capacitance can be taken as Rc 13.5 Ohm (15% of the wave impedance of the transmission line). For a signal transmitted over USB communication lines, the value of the rise time of the front (hereinafter t 1) is 4-20 ns. Thus, the capacitances Ct 1 and Ct 2 can be calculated by the formula:

Исходя из вышеизложенного, емкости Ct 1 и Ct 2 должны быть около 200 пФ.Based on the above, the capacitances Ct 1 and Ct 2 should be about 200 pF.

Полезная модель работает следующим образом: при возникновении ПЭМИН типа высокочастотного «Звона» ёмкостное сопротивление конденсаторов Ct 1 и Ct 2 резко падает, подключая к линии активные сопротивления Rt 1 и Rt 2, вследствие чего происходит согласование передачи сигнала в линии связи и подавление ПЭМИН.The utility model works as follows: when a PEMIN of the high-frequency “Ringing” type occurs, the capacitance of the capacitors Ct 1 and Ct 2 drops sharply, connecting active resistances Rt 1 and Rt 2 to the line, as a result of which the signal transmission in the communication line is coordinated and PEMIN is suppressed.

В качестве примера работы, рассмотрим результаты схемотехнического моделирования низкоскоростного устройства USB, нагруженного на приёмник с входным сопротивлением большим (Rz1=10 кОм), чем волновое сопротивление линии связи Т1 (Z=90 Ом). Принципиальная схема и результат моделирования представлены на фиг.4, на выдохе линии в точке 1 отчетливо наблюдается ПЭМИН. При подключении элементов полезной модели Ct1 и Rt1 ПЭМИН подавляется, что показано на фиг.5.As an example of work, consider the results of circuit simulation of a low-speed USB device loaded on a receiver with an input impedance greater (Rz1=10 kOhm) than the wave impedance of the communication line T1 (Z=90 Ohm). The schematic diagram and the simulation result are shown in Fig.4, on the exhalation of the line at point 1, PEMIN is clearly observed. When connecting elements of the utility model Ct1 and Rt1 PEMIN is suppressed, as shown in Fig.5.

Отличительной особенностью полезной модели является:A distinctive feature of the utility model is:

эффективно воздействует только на сигнал ПЭМИН, подавляя его, и функционально не воздействует на полезный сигнал;effectively affects only the PEMIN signal, suppressing it, and does not functionally affect the useful signal;

является пассивным радиоэлектронным устройством, не требующим дополнительного электропитания.is a passive electronic device that does not require additional power supply.

Claims (1)

USB-кабель, включающий медную жилу, покрытую наружной оболочкой из полимерного материала, корпус разъема, с расположенными в нем контактами на плате, отличающийся тем, что в плату встроена последовательная RC-цепь, включенная между сигнальными проводниками дифференциальной линии передачи USB и землей, при этом RC цепь содержит сопротивление и емкость с низкой величиной емкостного сопротивления на частоте, равной обратной величине времени нарастания фронта сигнала, а номинал сопротивления равен волновому сопротивлению линии передачи интерфейса USB.A USB cable comprising a copper core covered with an outer sheath made of a polymeric material, a connector housing with contacts on the board located in it, characterized in that the board has a built-in serial RC circuit connected between the signal conductors of the USB differential transmission line and ground, with This RC circuit contains a resistance and capacitance with a low capacitance at a frequency equal to the reciprocal of the rise time of the signal, and the resistance value is equal to the characteristic impedance of the USB transmission line.

Images