ГлавнаяКонтактыКарта сайта
ЕПОС
О компанииКомпьютерная криминалистикаВосстановление информацииЗащита информацииПроизводство и ITСервисНаши разработки

Расследование инцидентов, компьютерная криминалистика, информационная безопасность

Книжная серия Взгляд на жесткий диск изнутри




Сергей КОЖЕНЕВСКИЙ, к.т.н.
Сергей ЧЕХОВСКИЙ, к.т.н.
Сергей ПРОКОПЕНКО
 

Часто, когда необходима повышенная надежность уничтожения информации, к НЖМД применяют методы уничтожения, при которых разрушается сам носитель информации.

Стоимость НЖМД значительно снизилась за последние годы. Поэтому, как и в случае гибких магнитных дисков, для многих компаний экономически может быть более целесообразно уничтожать их, а не удалять информацию. Но здесь возникает проблема высокой стоимости оборудования для механического уничтожения и процессом контроля уничтожения в случае наличия этого оборудования в других компаниях.

Известны следующие методы уничтожения информации:

1. Механическое воздействие.

Осуществляется путем измельчения носителя устройством измельчения (шредером).

НЖМД разрушается механически так, чтобы исключить возможность прочтения информации каким-либо способом с его рабочих дисков.

При этом методе существует опасность, что при измельчении могут оставаться фрагменты, достаточно крупные, чтобы восстановить информацию в лабораторных условиях. К методам механического воз действия относятся и различные нарушения герметичности камеры. Вскрытие корпуса гермокамеры в рабочем помещении (вне чистой комнаты) приводит к загрязнению пластин и выводу НЖМД через несколько часов из строя. В современном НЖМД диск стирается попавшей пылью до основы (прозрачной стеклянной подложки), как наждаком, при последующей работе после вскрытия гермокамеры (рис. 1).

Для механического уничтожения информации можно использовать сверление устройства НЖМД в зонах хранения информации на магнитных пластинах (рис. 2).


Рис. 1. Жесткий диск с разрушенным магнитным покрытием (стеклянная подложка)


Рис. 2. Сверление устройства НЖМД в зонах хранения информации на магнитных пластинах

2. Термический способ уничтожения информации осуществляется путем нагрева носителя до температуры плавления в специальных печах. При этом способе гарантия уничтожения информации наступает при разогреве носителя до температуры 800-1000°С. Хранившиеся на накопителе данные невозможно восстановить по целому ряду причин, в том числе и из-за перехода магнитных свойств материала покрытий через критическую точку Кюри. Такой способ уничтожения информации может быть рекомендован для носителей, содержащих государственную тайну. Пожар в помещении, где находятся ПК или костер из НЖМД не приводят к уничтожению информации (рис. 3 и 4).


Рис. 3. Полностью восстановленный и работоспособный компьютер после пожара в помещении (рекламная акция по восстановлению информации, выставка EnterEx 2000)


Рис. 4. Извлеченные НЖМД из компьютеров офиса, в котором случился пожар. Информация была полностью восстановлена в центре восстановления информации ООО "ЕПОС"

3. Пиротехнический. Осуществляется путем разрушение носителя взрывом.

4. Металлотермический. Уничтожение основы носителя, на который непосредственно нанесено магнитное покрытие, высокой температурой самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). При этом на основу наносится специальный слой термитного покрытия.

5. Химический. Разрушение рабочего слоя или основы носителя осуществляется путем применения химически агрессивных сред.

6. Радиационный. Разрушение носителя производится ионизирующими излучениями различной природы.

В табл. 1 представлены основные показатели механических методов уничтожения информации на НЖМД. При всех указанных в табл. 1 методах уничтожения информации на НЖМД, возможность повторного использования НЖМД отсутствует.

Табл. 1. Разрушающие методы уничтожения информации на НЖМД

Физические методы уничтожения информации на НЖМД

В ряде публикаций физические методы уничтожения информации на НЖМД, относят к разрушающим методам.

В данной публикации рассматриваются физические методы уничтожения как самостоятельный вид, т.к. они не всегда приводят к необратимым разрушениям.

В настоящее время оптимальным подходом для обеспечения надежности уничтожения информации является использование физических методов, основанных на перестройке структуры магнитного материала рабочих поверхностей носителя в состояние, когда теряется его остаточная намагниченность.

Суть метода заключается в том, что у НЖМД необходимо устранить неоднородности вектора намагниченности участков рабочей поверхности, несущих информацию о предшествующих записях.

Указанное изменение структуры поля вектора намагниченности магнитного слоя может быть выполнено несколькими принципиально различными способами:

  1. путем быстрого нагрева материала рабочего слоя носителя до точки потери намагниченности носителя (точки Кюри);
  2. путем размагничивания или же намагничивания рабочих поверхностей носителя;
  3. комбинированный. Нагревание и намагничивание, либо нагревание и размагничивание.

Первый способ (нагревание) основывается на одном из важных эффектов магнетизма - при нагревании ферромагнетика до определенной температуры, превышающей точку Кюри, когда интенсивность теплового движения атомов становится достаточной для разрушения его самопроизвольной намагниченности, и он становится парамагнетиком. При этой температуре ферромагнитный материал рабочего слоя теряет свою остаточную намагниченность, и все следы ранее записанной информации гарантированно уничтожаются.

Температура, соответствующая точке Кюри большинства ферромагнитных материалов рабочего слоя носителей информации, составляет несколько сот градусов. На рис. 5 приведен график зависимости намагниченность магнитных материалов от температуры.


Рис. 5. Зависимость намагниченности магнитных покрытий от температуры

При определении температуры, соответствующей точке Кюри для конкретного НЖМД необходимо учитывать тот факт, что каждый производитель НЖМД держит в секрете состав ферромагнитного покрытия. Вероятнее всего, уязвимы ми для температурных воздействий окажутся связующие материалы органической природы. В этом случае при нагревании до высоких температур НЖМД выйдет из строя по причине плавления элементов конструкции, имеющих температуру плавления или деформации меньше точки Кюри для данного магнитного носителя.

Второй способ (размагничивание). Размагнитить ферромагнетик можно, поместив его в медленно убывающее переменное магнитное поле.

В случае с НЖМД возникают трудности, связанные с большой коэрцитивной силой (остаточной намагниченностью) ферромагнитного покрытия диска.

Расчет условий получения стационарных и убывающих магнитных полей, необходимых для размагничивания ферромагнитных материалов, приведен в следующей формуле:

Мощность, потребляемая соленоидом, может быть найдена по формуле:

(1)

где

a - радиус соленоида;

γ0 - удельная проводимость материала обмотки;

γСu - удельная проводимость меди.

Расчеты показывают, что для получения стационарного магнитного поля с напряженностью Hm = 4000 кА/м в соленоиде с радиусом 1 см с водяным охлаждением потребуется мощность 250 кВт.

Получение сильных стационарных полей в зазорах электромагнитов ограничено индукцией насыщения магнитопровода, составляющей около 2 Тл. Академией Наук СССР был разработан электромагнит, который создает поле напряженностью 1000 кА/м в рабочем объеме 18 см3 и потребляет мощность из сети 36 кВт.

Более продуктивным является подход, связанный с намагничиванием рабочих поверхностей носителя до максимально возможных значений (насыщения) носителя.

Способ основан на положении, что в случае НЖМД внешнее магнитное поле рассматривается как аналог поля, создаваемого магнитными головками при записи. Если характеристики внешнего поля будут превышать напряженность поля, создаваемого головками на такую величину, при которой произойдет магнитное насыщение материала поверхности диска, то все магнитные домены будут переориентированы по направлению этого внешнего поля и вся информация на НЖМД будет уничтожена.

Ввиду того, что характеристика материала, из которого изготавливаются покрытия поверхностей современных НЖМД, как правило, фирмами-производителями не разглашается, оценку величины напряженности намагничивающего поля приходится рассчитывать с некоторым запасом.

Предложено расчет напряженности магнитного поля для уничтожения информации на НЖМД приводах производить по аналогии с расчетом стирающего поля для магнитных лент. Величина напряженности поля стирания для магнитной ленты при условии однопроходного воздействия превышает величину коэрцитивной силы в 4 раза.

Коэрцитивная сила современных ферромагнитных покрытий Br определена в диапазоне от 50 до 150 кА/м. Поэтому величина поля намагничивания для НЖМД при однократном воздействии выбирается 200-450 кА/м.

При многократных воздействиях величина напряженности поля стирания может быть несколько меньше в силу действия накапливаемого намагничивания.

При расчете величины внешнего намагничивающего поля необходимо учитывать тот факт, что герметический металлический корпус (гермоблок), обычно изготавливаемый из алюминиевых сплавов, будет оказывать влияние на внешнее магнитное поле. Расчеты показывают, что амплитуда напряженности поля H будет убывать при проникновении вглубь защитного корпуса НЖМД по экспоненциальному закону.

(2)

где:

H0 - амплитуда напряженности магнитного поля, А/м;

z - расстояние от поверхности, м;

k = eμ0μγπfσ - коэффициент затухания;

f - частота электромагнитных колебаний, Гц;

σ - удельная электрическая проводимость, см/м.

Графики изменения амплитуды напряженности магнитного поля в зависимости от толщины корпуса НЖМД при различных длительностях воздействия приведены на рис. 6.


Рис. 6. Графики изменения амплитуды напряженности магнитного поля в зависимости от толщины корпуса НЖМД

Следовательно, высокочастотные электро магнитные поля (τимп ≤ 10 мкс) распространяются фактически только в тонком поверхностном слое.

Постоянные и слабопеременные (с частотами менее 1 герца) магнитные поля проникают через защитный корпус без существенного ослабления.

Весь ряд выше перечисленных устройств для уничтожения информации на НЖМД обеспечивает:

  1. возможность создания сильных намагничивающих полей с малыми энергетическими затратами;
  2. кратковременность воздействия импульсного поля на образец;
  3. возможность помещения НЖМД целиком в камеру намагничивания;
  4. возможность приме - нения простых индукторных систем разомкнутого типа без магнитопровода;
  5. формирования магнитного поля необходимой направленности.

Наиболее простыми импульсными источниками тока для намагничивающих устройств являются источники, в которых энергия сети и емкостного накопителя поступает в виде импульса непосредственно в индуктор.

Блок-схема устройства намагничивания импульсного типа приведена на рис. 7.


Рис. 7. Блок-схема устройства намагничивания импульсного типа

В такой установке емкостной накопитель, представляющий собой батарею конденсаторов с емкостью С, заряжается до необходимого напряжения от специального зарядного устройства (ЗУ).

Зарядное устройство подключается и отключается от сети с помощью коммутирующего устройства (КУ).

Разряд емкостного накопителя энергии С на индуктор с сопротивлением R и индуктивностью L производится после подачи отпирающего импульса на управляющий вентиль, работающий либо в ручном, либо в автоматическом режимах.

В этой схеме в качестве индуктора используется многовитковый соленоид. При расчете соленоида под R и L понимают суммарные эквивалентные параметры, учитывающие сопротивление и индуктивности подводящих проводов, вентиля, конденсаторов и контактных перемычек между ними.

Для полного уничтожения следов остаточной намагниченности носитель необходимо намагнитить до насыщения, а затем постепенно снизить напряженность поля до нуля.

В индукторе это будет происходить тогда, когда

(3)

т.е. индуктор будет работать в колебательном режиме переходного процесса.

Процесс разряда описывается формулами:

(4)

Задавая значения R, L, C, получают необходимые параметры: амплитуду намагничивающего импульса Im, длительность импульса t0 и время нарастания тока tm.

Направление внешнего магнитного поля задается конструкцией и формой витков индуктора. Для наибольшей эффективности намагничивания внешнее поле должно прикладываться в той же плоскости, в которой работают головки записи НЖМД. В этом случае эффект намагничивания максимален.

Магнитное поле, генерируемое намагничивающими установками при достаточной амплитуде намагничивающего импульса, приводит к уничтожению служебной разметки поверхности диска и данных в секторах. При этом НЖМД выходит из строя, так как механика привода не может функционировать без служебной разметки диска.

Методы контроля гарантированности уничтожения информации, хранимой на НЖМД

Под гарантированным уничтожением информации, хранимой на НЖМД, следует понимать невозможность ее стопроцентного восстановления квалифицированными специалистами с применением любых известных способов и средств в неограниченный период времени. Невозможность восстановления информации следует понимать дифференцированно в зависимости от важности и уровня конфиденциальности (секретности) информации:

  1. невозможность определения признаков информативного сигнала;
  2. невозможность уверенного (гарантированного) определения признаков информативного сигнала;
  3. невозможность определения смыслового содержания сообщения.

Все имеющиеся в настоящее время в распоряжении специалистов методы восстановления уничтоженной информации различаются в основном физическими подходами к регистрации тонкой структуры полей намагниченности носителя информации.

Указанные методы позволяют анализировать записи, стертые в результате воздействия внешних магнитных полей, перезаписи или же форматирования носителя.

Все эти методы применимы к отдельным фрагментам носителей.

Для получения гарантированного результата уничтожения информации требуется экспериментальная проверка качества стирания или уничтожения, проведенная независимой и профессиональной организацией.

Получение квалифицированных гарантий на качество уничтожения информации с НЖМД является весьма трудной для решения задачей.

Предложено использовать три метода контроля:

  1. Метод непосредственного измерения формы и амплитуды импульсов индукции магнитного поля в камере НЖМД;
  2. Метод контроля уничтожения информации на основе применения магнитных суспензий;
  3. Метод магнитно-силовой микроскопии.

Метод непосредственного измерения формы и амплитуды импульсов индукции магнитного поля в камере НЖМД

При этом методе внешнее магнитное поле выступает как аналог поля, создаваемого магнитными головками при записи. Если характеристики внешнего поля значительно превышают напряженность поля, создаваемого головками, то магнитные домены будут переориентированы и информация уничтожится. Следует учесть, что при воздействии импульсным магнитным полем на накопитель величина напряженности магнитного поля у рабочих поверхностей будет зависеть от толщины верхней и нижней крышей НЖМД, длительности и амплитуды импульса.

Для реализации данного метода необходимо провести:

  1. изучение характеристик магнитного материала рабочих поверхностей носителя;
  2. определение оптимального уровня напряженности и ориентации стирающего магнитного поля, а также числа необходимых для уничтожения магнитных импульсов.

Для измерения импульсного магнитного поля внутри камеры НЖМД был разработан и собран стенд, структурная схема которого приведена на рис. 8. Для проведения эксперимента был выбран типовой НЖМД, имеющий толщину верхней и нижней крышек корпуса по 4 мм каждая. На верхней крышке и внутри корпуса НЖМД между магнитными поверхностями были размещены измерительные датчики.


Рис. 8. Структурная схема стенда для измерения импульсного магнитного поля внутри камеры НЖМД

Состав стенда:

  1. Устройство «Лавина». Производитель ООО «ЕПОС» (Деклараційний патент на винахід 66512А G11B5/024 17.05.04 Бюл. №5: Спосіб стирання записів на магнітному носієві жорстокого магнітного диску та пристрій для його здійснення);
  2. НЖМД (Western Digital 1,2 Gb);
  3. Измерительные датчики магнитных полей вертикальной и горизонтальной направленности;
  4. Интегратор;
  5. Осциллограф С1-65.

Схема размещения датчиков внутри камеры НЖМД показана на рис. 9.

Внешний вид стенда и порядок проведения эксперимента показаны на рис. 10.


Рис. 9. Схема размещения датчиков внутри камеры НЖМД


Рис. 10. Внешний вид стенда и порядок проведения эксперимента

Для исследования качественных и сравнительных характеристик магнитного поля устройства были изготовлены индуктивные датчики импульсного магнитного поля с вертикальной и горизонтальной поляризации приведены на рис. 11.

Индуктивный измерительный датчик с целью увеличения чувствительности был изготовлен в виде многовиткового, многослойного соленоида.


Рис. 11. Индуктивные датчики для горизонтальной и вертикальной поляризации магнитного поля

Измерительный датчик представляет собой узкую текстолитовую плату, на одном конце которой расположена измерительная катушка с параметрами:

  1. диэлектрическая оправка диаметром 5 мм и толщиной 3 мм намотанная проводом ПЭВ 0,07;
  2. количество витков L=500.

Показано, что ЭДС E, наводимая в катушке индуктивности, может быть рассчитана по формуле:

(5)

где: n - число витков на катушке индуктивности, Φ - магнитный поток.

Магнитный поток Φ связан с напряженностью поля H зависимостью:

(6)

где: S - площадь витка индуктивного датчика, mo - магнитная постоянная.

Подставляя (6) в (5), получаем зависимость:

(7)

Из соотношения (7) видно, что напряженность поля H пропорциональна интегралу по времени от ЭДС E(t) численным (графическим) интегрированием.

Эквивалентная схема датчика представлена на рис. 12.


Рис. 12. Эквивалентная схема датчика

Напряженность магнитного поля пропорциональна ∫Vidt. Этот интеграл определяется интегрирующей RC-цепочкой, подключаемой к катушке датчика.

Постоянная времени интегрирования τ=RC выбирает как минимум в десять раз больше чем длительность фронта нарастания типа в размагничивающих индуктивностях.

Измеренная длительность фронта импульса составила τp = 400 мкс (рис. 14). Постоянная времени интегрирования была выбрана с запасом τ = 8000 мкс.

Напряженность измеряемого поля будет пропорциональна:

(8)

На рис. 13 показан вид импульса тока со снимаемого с выхода измерительного датчика.

Показано, что форма напряжения на катушке с хорошей степенью точности может быть аппроксимирована треугольником. Следовательно, искомый интеграл численно равен площади треугольника и может быть вычислен по двум точкам на осциллограмме: амплитуде импульса Umax и длительности импульса tu.

На рис. 14 приведен график нарастания поля внутри соленоида (передний фронт). Магнитный импульс имеет короткий передний фронт переходной колебательный процесс в LC контуре.

На рис. 15 показана форма и величина импульса магнитного поля внутри соленоида. Площадь под кривой определяет величину напряженности магнитного поля.

Рис. 13. Вид импульса тока с выхода датчика (горизонтальной поляризации) Рис. 14. Скорость нарастания поля внутри соленоида Рис. 15. Выход интегратора. Форма и величина импульса магнитного поля внутри соленоида

Метод контроля уничтожения информации на основе применения магнитных суспензий

На пластину жесткого диска с по мощью шприца наносится пара капель магнит ной суспензии. Затем суспензия покрывается специальным покровным стеклом.

На поверхности НЖМД в отраженном свете проявляется магнитный контраст (рис. 16). Его достаточно, чтобы даже невооруженным взглядом оценить наличие или отсутствие информационной разметки на поверхности НЖМД.

На рис. 16 четко видны сервометки, разделяющие диск на сектора. При 800-кратном увеличении оптического микроскопа становятся четко различимы отдельные сервометки, несколько хуже выделяются дорожки с данными, записанные более слабым полем (рис. 17а). Затем диск помещается в камеру намагничивающей установки, где на него воздействует мощный импульс магнитного поля. Этот импульс намагничивает поверхность пластины диска до состояния насыщения, полностью уничтожив на нем служебную раз метку (рис. 17б).

а) б)

Рис. 16.
а) Пластина жесткого диска с нанесенной на нее магнитной суспензией;
б) То же, увеличение 30х

а) б)

Рис. 17. Участок жесткого диска в районе сервометок до (а) и после (б) воздействия импульсного магнитного поля, увеличение 800х

s

Таким образом, метод контроля уничтожения информации на основе применения магнитных суспензий представляет собой недорогой и эффективный способ контроля уничтожения информации, обеспечивающий возможность работы с любыми НЖМД. К его достоинствам можно также отнести возможность визуализировать большие участки рабочих поверхностей магнитных носителей, что позволяет за один цикл измерений получить полное изображение пластины жесткого диска или дискеты. Практическое применение метода ограничивается его разрушающим воздействием, т.е. после «просмотра» носителя использовать его по прямому назначению (для хранения данных) уже нельзя.

Метод контроля уничтожения информации на основе применения магнитно-силовой микроскопии

Для обеспечения гарантированного уничтожения секретных данных необходимы методы, позволяющие контролировать качество стирания информации. Благодаря высокой чувствительности и возможности работать во внешних магнитных полях магнитная силовая микроскопия является высокочувствительным инструментом для контроля за уничтожением информации с магнитных накопителей. К недостаткам метода относится то, что для исследования пластин НЖМД методом магнитной растровой микроскопии требуется дорогостоящее оборудование.

На рис. 18 приведен результат сканирования магнитным растровым микроскопом поверхности пластины НЖМД до, и после воздействия магнитного импульса.

Для надежного уничтожения информации с жесткого диска необходимо воздействовать на него магнитным полем напряженностью не менее 2100 Э (~170 кА/м).

а) б)

Рис. 18. Размагничивание жесткого диска при воздействии внешнего магнитного поля. Напряженность поля для рис а и б составляет 0 и 2100 Э (~170 кА/м) соответственно



Поделиться информацией