Бойков Константин Анатольевич, к.т.н., доцент, кафедра радиоволновых процессов и технологий Института радиотехнических и телекоммуникационных систем
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Scopus Author ID 57208926258
Konstantin A. Boikov, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Radio Wave Processes and Technologies, Institute of Radio Engineering and Telecommunication Systems
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Scopus Author ID 57208926258
Костин Михаил Сергеевич, д.т.н., доцент, кафедра конструирования и производства радиоэлектронных средств Института радиотехнических и телекоммуникационных систем
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Scopus Author ID 57208434671
Mikhail S. Kostin, Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Design and Production of Radio-Electronic Means, Institute of Radio Engineering and Telecommunication Systems
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Scopus Author ID 57208434671
Куликов Геннадий Валентинович, д.т.н., профессор, кафедра радиоэлектронных систем и комплексов Института радиотехнических и телекоммуникационных систем
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Scopus Author ID 36930533000
Gennady V. Kulikov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, the Department of Radio Electronic Systems and Complexes, Institute of Radio Engineering and Telecommunication Systems
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Scopus Author ID 36930533000
Впервые разработан и представлен пассивный метод радиосенсорной диагностики целостности сигналов микропроцессорных устройств, основанный на регистрации электрической составляющей ближнего поля электромагнитных излучений, индуцируемых вследствие тактового формирования (непостоянства) импульсной характеристики цифровой цепи, обусловленной динамической перестройкой активной конфигурации ее внутрисхемной и периферийной архитектуры. Показано, что реальное излучение есть суперпозиция полей излучателей активной архитектуры микропроцессора, у каждого из которых своя импульсная и амплитудно-частотная характеристика со своими пиками и провалами, резонансами и возбуждениями. Представлено выражение для свободной составляющей при колебательном характере процесса перераспределения энергии между реактивными накопителями, зависящей от значений емкостей подзатворных диэлектриков МДП-транзисторов, барьерных и диффузионных емкостей p-n переходов, индуктивностей и омических сопротивлений элементов цепи и схемы их архитектурного соединения. Подготовлен и проведен эксперимент по методу пассивной радиоволновой технической диагностики микропроцессорных устройств на специально разработанном тестовом образце с известным алгоритмом выполнения команд. Представлены результаты регистрации серий сигнальных радиопрофилей при запуске образца цифрового устройства и проведена корреляционная оценка воспроизводимости эксперимента. Доказано, что на реперном сигнальном радиопрофиле формируются временные интервальные переходы свободных осцилляций, соответствующие обращению микроконтроллера к периферии по алгоритму командного функционирования образца. Показана возможность получения подробной информации о характере периферийной нагрузки и ее работоспособности посредством исследования соответствующих участков реперного сигнального радиопрофиля. Установлено, что на регистрируемых радиоизображениях четким образом идентифицируются спектрально-временные фреймы программно-аппаратного функционирования исследуемого цифрового устройства.
For the first time, a passive method for radiosensor diagnostics of the integrity of signals from microprocessor devices was developed and presented. The method is based on the registration of the electrical component of the near field of electromagnetic radiation induced as a result of the clock formation (variability) of the impulse response of a digital circuit caused by the dynamic restructuring of the active configuration of its in-circuit and peripheral architecture. It is shown that real radiation is a superposition of fields of emitters of the active architecture of a microprocessor, each of which has its own impulse and amplitude-frequency characteristics with its own peaks and dips, resonances and excitations. An expression of the free component is presented for the oscillatory nature of the process of energy redistribution between reactive storage devices, which depends on the capacitances of the gate dielectrics of MIS transistors, barrier and diffusion capacities of p-n junctions, inductances and ohmic resistances of circuit elements and the scheme of their architectural connection. An experiment was prepared and carried out on the method of passive radio-wave technical diagnostics of microprocessor devices on a specially developed test sample with a known command execution algorithm. The results of registration of a series of signal radio profiles when starting a sample of a digital device are presented, and a correlation assessment of the reproducibility of the experiment is carried out. It is proved that time interval transitions of free oscillations are formed on the reference signal radio profile. These transitions correspond to the microcontroller’s reference to the periphery according to the algorithm of the command functioning of the sample. The possibility of obtaining detailed information about the nature of the peripheral load and its performance by examining the corresponding sections of the reference signal radio profile is shown. It was found that the spectral-time frames of the software and hardware functioning of the digital device under study are clearly identified on the recorded radio images.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.