View
109
Download
4
Category
Preview:
Citation preview
1/?? 05.12.2012
Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Vergleich der Wirkung von EMP/HPM auf digitale
Kommunikationssysteme
Endpräsentation 23.01.2013
Seminar: Sicherheitsfragen eingebetteter Systeme
Sebastian Rohde, Fabian Brög, Eric Guimatsia, Alena-K. Schnurr
2/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Gliederung
EMP Radio Jamming E-Bombe EMP-Kanone
HPM Interferenzen WLAN/Mikrowelle HPM in der Waffenindustrie Manipulation von Alarmsystemen
Vergleich Ausblick Fazit
3/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
EMP
Elektromagnetischer Puls
4/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
• 1932 von Christofv entdeckt
• 1962 auf Hawaii getestet
• Beschleunigte Elektronen erzeugen ein elektromagnetisches Feld welches Elektrische Bauelemente zerstört
• Abschirmung durch Faradaykäfigs
• Keine bekannten Auswirkungen auf den Menschen
EMP
5/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Wirkungen von elektromagnetischen Puls auf digitale Kommunikationssysteme
6/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
• GSM: Global System for Mobile communications
Radio Jamming – Target Description
Nachforschungsauftrag
Fig. 1 GSM-R Architektur
7/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
• GSM: Global System for Mobile communications
GSM Jamming Attacke
• Ziele • Anforderungen • Implementation & Auswirkung
Fig. 2 Block diagram of the mobile Jammer
8/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Elektromagnetische Bombe: Eine Waffe Der elektronischen Massenzerstörung
“E-Bomb: The key element of the comtemporary military-technical revolution“
Necati Ertekin, Master-Absolvent der Naval Postgraduate School
“““We hit every target we wanted to... Today we made science fiction, science fact”
Keith Coleman, Boeing CHAMP Program Manager
-- September 2008
-- Oktober 2012
9/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Von elektromagnetischer Verträglichkeit zur EMP-Bombe
• Was ist eine elektromagnetische Bombe?
• Verbindung mit
elektromagnetischer Verträglichkeit
• Theorie von
Elektromagnetismus
Fig. 3 Typical Electromagnetic Pulse Shape (Kopp, 1996)
10/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Fundamentale Technologien der elektromagnetischen Bombe
• Fluss-Kompression Generatoren (FCG)
• EMP-Effekt • „Vircator“: Verstärkung
der Mikrowellen
11/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
EMP-Bombe-Einsatz: Zerstörerischer Schaden einer nicht-tödlichen Waffe
• Zerstörung von elektronischen Geräte
• Auswirkung auf
Menschen • Weiterer
Kollateralschaden
Fig. 4 An e-bomb delivery method (Kopp, 1996)
12/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
EMP-Bombe: Grenzen und Gegenmaßnahme
• Stromversorgung • Waffenimplementation • Logistik und Zuführung
• E-Bunker • Site Hardening • Faradayscher Käfig
Fig. 5 Faradayscher Käfig
13/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
HPEMS (High Powered Electromagnetic System)
Prototyp
Reichweite bis zu 200 m
Eureka Aerospace
Nicht tödliche Waffe
EMP-Kanone
Fig. 6 EMP-Kanone nach Bauplan von Amazing One
14/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
HPM
High Power Microwaves
15/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
● Elektromagnetische Wellen ● Frequenzbereich: von 1 bis 300 GHZ ● Leistung: mehr als 100 000 000 Watt Maximalleistung ● Molecular Heating
● Überlagerungen, Interferenzen
High Power Microwaves
16/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Magnetron
Fig. 7 Aufbau eines Magnetrons
17/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
• Fehlermeldung der Fritz!Box7390:
"WLAN: Eine Mikrowelle wurde erkannt, für 300 Mbit/s optimierte Funkkanäle vorübergehend deaktiviert (2,4 GHz)."
• Gleicher Frequenzbereich bei 2,4 GHz → Interferenzen
Interferenzen zwischen Mikrowelle und WLAN
Fig. 8 Fritz!Box7390
18/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
• Vorteile:
• gegen unterirdische Bunker- und Militäranlagen verwendbar
• mehrmals verwendbar bei ausreichender Energiequelle
• hohe Schnelligkeit der Wellen
• gute Skalierbarkeit der Stärke
• zivile Opfer weitgehend ausgeschlossen
HPM in der Waffenindustrie
19/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Test einer Rakete namens CHAMP am 16. Oktober 2012 in Utah durch US-Flugzeugbauer Boeing CHAMP = Counter-electronics High-powered Advanced Missile Project Ziel: elektronische Geräte abschalten, ohne weitere Schäden anzurichten Ablauf: • Abfeuern der Rakete von einem Flugzeug aus • Gezielte Abgabe von Hochleistungsmikrowellen auf mehrere Gebäude Folge: Abschaltung aller Computer und elektrischer Systeme (insgesamt 7 Ziele)
HPM-Missile
20/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Manipulation von Alarmsystemen
Fig. 9 Alarmsystemkomponenten
21/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
• Überlagerung des Signals von
Funkschlüsseln für Autos
• problemloser Zugang zu lukrativen
Teilen wie Airbags oder Radios
• Versicherung
• Verwendung von HPM-Jammern nicht
nachweisbar
Manipulation von Alarmsystemen
Fig. 10 Funkschlüssel
22/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Vergleich
23/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Störung Reichweite Auswirkung Schutz
EMP
Radio Jamming 10 bis 20 m
Störung der Wellen
Elektrisch leitfähiges
Gehäuse, bspw. ein
faradayscher Käfig.
Allerdings nicht immer
wirkungsvoll.
EMP-Kanone bis zu 200 m
Zerstörung der
Steuerelemente /
Bordelektronik
E-Bombe
bis zu 2000km
Durchmesser, abhängig
von der Abwurfhöhe
Zerstörung
elektronischer Geräten
HPM
Interferenzen
WLAN/Mikrowelle
nur einige Meter,
abhängig von Mikrowelle
Störung des WLAN-
Signals
Möglichst große
Entfernung zwischen
Mikrowellenherd und
Router, Wechseln des
Frequenzbereichs auf 5
GHz
HPM-Missile
2000 Pfund Munition
erzielen einen Radius von
ca. 200 Metern (oder eine
Grundfläche von
126.000m²)
Störung, Deaktivierung
und Zerstörung
elektronischer Geräte mit
Hilfe von elektrischer
Stimulation der Ziel-
Elektronik.
noch nicht bekannt
Manipulation von
Alarmsystemen
Funkschlüsseljammer
abhängig von dem
verwendeten Sender
bis zu 100m
Störung von Signalen und
Funktionen der Hardware
und in manchen Fällen
sogar irreparable
Schäden
Abschirmung der
Rechenkomponenten
Verschlussprüfung
24/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Ausblick
25/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Ausblick
Fig. 11 und 12 Hipow-Logo und Logo der Directed Energy Professional Society
26/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Ausblick
Fig. 13 Darstellung einer HPM-Waffe des Nature Journals
27/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Ausblick
28/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Fazit und Fragen
EMP und HPM spielen in Zukunft eine immer wichtigere Rolle.
Der Einfluss von EMP und HPM auf Menschen ist nicht vollständig geklärt.
Es wird immer wichtiger sich dagegen zu schützen.
Für die Nutzung ist ein sehr hoher Energieaufwand nötig.
“Neuer Krieg” - Deutliche Verringerung von zivilen Opfern möglich
Seit 50 Jahren die „Waffe der Zukunft“ - bis heute existieren nur wenige Prototypen.
Was denkt Ihr über die Zukunft von
HPM- und EMP-Waffen?
29/29
23.01.2013 Elektromagnetische Verträglichkeit von Kommunikationssystemen
Quellen 1.High Power Microwaves, Second Edition [2007] James Benford, John A. Swegle, Edl Schamiloglu
2.AVM-Wissensdatenbank - Fehlermeldung "WLAN: Eine Mikrowelle wurde erkannt […]", Stand 21.01.2013 http://service.avm.de/support/de/SKB/FRITZ-Box-7390/837:Fehlermeldung-WLAN-Eine-Mikrowelle-wurde-erkannt
3.Jahresbericht 2006 des Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik [2007],Petra Immerz, Volker Bentlage
4.crn.de: Schnelleres WLAN: So optimieren Sie das WLAN, veröffentlicht: 17.09.2010, Stand: 21.01.2013 http://www.crn.de/netzwerke-tk/artikel-85811.html
5.High Power Microwaves on the Future Battlefield: Implications for the U.S. Defense [2010], Robert J. Capozzella http://www.ausairpower.net/PDF-A/Capozzella_awc_10.pdf
6.Global Security: High-power microwave (HPM) / E-Bomb, Stand 21.01.2013 http://www.globalsecurity.org/military/systems/munitions/hpm.htm
7.http://www.ursi.org/proceedings/procGA08/papers/E01p3.pdf
8.Autoknacker - Spurenlos dank High-Tech, Peter Weyer, Dirk Vincken , veröffentlicht: 2. Juli 2009, Stand: 21.01.2013 http://www.stern.de/auto/service/autoknacker-spurenlos-dank-high-tech-704207.html
9.http://www.redorbit.com/media/uploads/2012/10/CHAMP-missile-617x416.jpg, Michael Harper (für redOrbit.com), veröffentlicht: 25. Oktober 2012, Stand: 21.01.2013
10.Protection of Critical Infrastructure against High Power Microwave Threats , Stand: 21.01.2013 http://www.hipow-project.eu/hipow/
11.Boeings Counter-Electronics: Rakete schaltet Computer aus, Martin Holland, veröffentlicht: 24.10.2012 , Stand: 21.01.2013 http://www.heise.de/newsticker/meldung/Boeings-Counter-Electronics-Rakete-schaltet-Computer-aus-1735801.html
12.http://defense-update.com/20110922_boeing-tests-champ-hpm-missil.html
13.Directed Energy Professional Society: High Power Microwave Weapons Conference, zuletzt geändert: 30.03.2009, Stand: 21.01.2013 http://www.deps.org/DEPSpages/HPMconf09.html
14.ABC-News: Microwave 'Gun' Could End High-Speed Police Chases, Paul Eng, veröffentlicht: 01.03.2005, Stand: 21.01.2013 http://abcnews.go.com/Technology/FutureTech/story?id=538452&page=1
15.http://johannes.lampel.net/emp.html#_Toc6823836
16.Nature Journal: Microwave weapons: Wasted energy, Sharon Weinberger, veröffentlicht: 12 September 2012, Stand: 21.01.2013 http://www.nature.com/news/microwave-weapons-wasted-energy-1.11396
17.Hyperphysics: The Magnetron, Stand: 21.01.2013 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/waves/magnetron.html
18.http://www.gizmodo.de/2010/01/22/emp-kanone-hilft-der-polizei-autos-zu-stoppen.html
19.http://www.daily-innovation.de/50226711/die_empkanone_a_von_der_sciencefiction_zur_realitat.php
20.http://www.next-up.org/pdf/De_Untitled.pdf
21.Microwavetubes: Magnetron, Stand 21.01.2013 http://microwavetubes.iwarp.com/How_Magnetron_Work.html
22.http://www.allmystery.de/dateien/pr43265,1272030099,090225.EMP.threat.jpg
23.http://www.blogcdn.com/de.engadget.com/media/2010/01/100120-vanishpoint-01.jpg
24.http://iessecurity.com/commercial%2520alarms%27.jpg
Recommended