ضرورت اعمال پدافند غیرعامل در حفاظت الکترومغناطیس مراکز داده

پدافند غیرعامل یا Defense Passive به مجموعه اقداماتی اطلاق می گردد که مستلزم بکارگیری جنگ افزار و تسلیحات نبوده و با اجرای آن می توان از وارد شدن خسارات مالی به تجهیزات و تأسیسات حیاتی، حساس و مهم نظامی و غیرنظامی و تلفات انسانی جلوگیری نمود و شامل کلیه اقدامات به منظور حفظ امنیت، ایمنی و پایداری تجهیزات و شبکه ها می باشد. با پیشرفت های علمی بشر، فتح فضا و ابزارهای هوشمند، جنگ ها شکلی تازه به خود گرفتند به طوری که از ویژگی های جنگ های عصر فراصنعتی(2025-2012میلادی) می توان به مواردی اشاره نمود.

• تأکید بر اصل حملات دقیق
• تأکید بر شبکه های جمع آوری اطلاعات
• عدم نابودی انبوه و خطرپذیری کمتر
• تأکید بر نبرد هوایی(در آینده فضایی)
• کوتاه بودن مدت نبرد و بالا بودن اثرات مخرب
• خطر پذیری کمتر

به کارگیری تمهیدات و ملاحظات پدافند غیرعامل در متن طراحی ها، مزایای ذیل را به همراه دارد:

• افزایش توان دفاعی مجموعه در زمان بحران
• کاهش پیامدهای بحران
• امکان بازسازی مناطق آسیب دیده با کمترین هزینه

پدافند غیرعامل در حوزه الکترومغناطیس

در حفاظت الکترومغناطیسی، مخاطرات دیگر مانند جریان های هدایتی و القایی ناشی از رعد و برق، ژنراتورهای برق، سیگنال سیستم های مخابراتی و هر آنچه که به عنوان سیگنال مزاحم محسوب می شود، به حدأقل می رسد. طیف فرکانسی تهدیدات طبیعی و ناخواسته معمولاً محدودتر از طیف تهدیدات الکترومغناطیسی است، بنابراین حفاظت در مقابل تهدیدات الکترومغناطیسی، بقیه موارد را نیز پوشش می دهد.تهدیدات الکترومغناطیسی عبارتند از امواج الکترومغناطیسی مخرب که از سلاح الکترومغناطیسی بوجود می آید.

این امواج به صورت پالس بوده و دارای انرژی زیادی می باشند. میدان الکترومغناطیسی حاصل از این امواج، می تواند ولتاژ و جریان بالاتر را به صورت لحظه ای بر کلیه رساناهای موجود(سیم ها، مدارات و لوازم الکتریکی و الکترونیکی) القاء کند. این پالس باعث سوزاندن و یا اختلال، فعال و غیرفعال کردن یک اتصال نیمه هادی و یا تعداد زیادی از آنها در محدوده وسیع می گردد که موجب اختلال در سیستم های الکترونیکی و ارتباطی می شود و منابع بوجود آورده این بحران ها در دسته بندی سلاح های غیرکشنده قرار می گیرند.]2[ مراکز مورد هدف موارد فوق را می توان به سه دسته زیر تقسیم بندی نمود:

• مراکز حیاتی: مراکزی هستند که در صورت انهدام کل یا قسمتی از آنها، موجب بروز بحران، آسیب و صدمات جدی و مخاطره آمیز در نظام سیاسی، هدایت و کنترل و فرماندهی، تولیدی و اقتصادی، پشتیبانی، ارتباطی و مواصلاتی، اجتماعی و یا دفاعی با سطح تأثیرگذاری سراسری در کشور گردد.
• مراکز حساس: مراکزی هستند که در صورت انهدام کل یا قسمتی از آنها، موجب بروز بحران آسیب و صدمات قابل توجه در نظام سیاسی، هدایت و کنترل و فرماندهی، تولیدی و اقتصادی، پشتیبانی، ارتباطی و مواصلاتی، اجتماعی و یا دفاعی با سطح تأثیرگذاری منطقه ای در کشور گردد.
• مراکز مهم: مراکزی هستند که در صورت انهدام کل یا قسمتی از آنها، موجب بروز بحران، آسیب و صدمات جدی و مخاطره آمیز در نظام سیاسی، هدایت و کنترل و فرماندهی، تولیدی و اقتصادی، پشتیبانی، ارتباطی و مواصلاتی، اجتماعی و یا دفاعی با سطح تأثیرگذاری محلی در کشور گردد.

• راهبردهای حفاظتی، برای تعیین محدوده تعریف شده ای از سطح عملکرد یک سازمان بر اساس خط مشی های پدافندی، مدیریتی و فنی سازمان در شرایط وقوع تهدیدات الکترومغناطیسی می باشد. این راهبرد می تواند برای یک سازمان بر اساس موارد ذیل تدوین گردد:
  • حفظ کل فرآیند تولید و اجرای فعالیت های مهم به همراه حدأقل آسیب پذیری تجهیزات
  • صرفاً تداوم تولید و فعالیت اصلی
  • حفظ تجهیزات پشتیبان مرتبط با فعالیت اصلی سازمان

  سطوح حفاظتی به معنای میزان حفاظت یا مقاوم سازی مورد نیاز برای یک بخش از سایت یا مرکز می باشد و این مقدار به صورت عددی و برحسب dB بوده و بر اساس پارامترهای فنی مختلف استخراج می گردد.

ملاحظات مدیریتی-فنی

رعایت پاره ای الزامات و پیاده سازی آنها در شرایط صلح و پیش از وقوع بحران از نظر مدیریتی، به صورت موثری می تواند هزینه های ناشی از آسیب دیدگی تجهیزات بخش های مختلف را در شرایط وقوع بحران به میزان زیادی کاهش دهد. نکات مورد نظر شامل موارد ذیل می باشند:

• برنامه ریزی استراتژیک و تدوین دستورالعمل های مدیریتی
• برآورد آسیب پذیری، مقاوم سازی و دستورالعمل های نگهداری
• آموزش های عرضی

بر اساس برآوردهای صورت گرفته و با در نظر گرفتن معیارها و عوامل مهمی مانند:

• صرفه اقتصادی
• نیاز واقعی برای مقابله با بحران
• توانمندی های تکنولوژیک به منظور مقاوم سازی
• توانمندی های اجرایی و قابلیت های موجود در ساختار سایت
• سرعت عمل اجرا، طرح پدافند الکترومغناطیسی
• ملاحظات عملکردی فعالیت های مراکز در شرایط وقوع بحران

سه راهبرد حفاظتی برای سیستم ها، تجهیزات، ساختارها و تأسیسات در برابر تهدید الکترومغناطیسی به منظور تداوم کار در زمان بحران، تعیین شده اند که عبارتند از:

• راهبرد حفاظتی اول: در این راهبرد، کل فرایند تولید و اجرای فعالیت های مهم و همچنین تجهیزات و ساختارهای مورد نیاز برای ادامه فعالیت در شرایط وقوع بحران مقاوم می شوند.
• راهبرد حفاظتی دوم: در این راهبرد تنها تجهیزات ضروری مورد نیاز فعالیت مرکز و یا سایت حفاظت می شوند.
• راهبرد حفاظتی سوم: در این راهبرد تنها سیستم ها و تجهیزات پشتیبان تولید حفاظت می شوند تا پس از وقوع بحران بتوان مجدداً سیستم ها و تجهیزات مورد نیاز را راه اندازی نمود.

به منظور دستیابی به هر یک از راهبردهای حفاظتی مورد نیاز، رعایت سطوح مقاوم سازی در محدوده فرکانسی GHz40-1 ضروری می باشد. این سطوح مقاوم سازی عبارتند از:

• سطح اول مقاوم سازی: حفاظت در محدوده dB100-80
• سطح دوم مقاوم سازی: حفاظت در محدوده dB80-60
• سطح سوم مقاوم سازی: حفاظت در محدوده dB60-40

بر اساس مباحث ارائه شده، تهدیدات الکترومغناطیسی دارای محدوده های فرکانسی و توان های مختلف می باشند. راه های نفوذ و تأثیرگذاری امواج الکترومغناطیسی بر روی قسمت های حساس الکترونیکی بخش های مختلف مراکز شامل موارد ذیل می باشد:

• دیواره‌ها
• درب‌ها
• پنچره
• کانال‌های تهویه
• آنتن
• زمین
• کابل ها و لوله‌ها

به منظور برآورد وضعیت موجود سایت در برابر این تهدیدها، علاوه بر تئوری، شبیه سازی و تحلیل فنی بخش های مختلف سایت، نیاز به انجام آزمایش و اندازه گیری پارامترهای مختلف است. این آزمایش ها پس از اجرای راهکارهای مقاوم سازی الکترومغناطیسی به منظور محاسبه میزان حفاظت صورت می گیرد. تعیین سطوح مقاوم سازی بر اساس حساسیت تجهیزات داخل مرکز و میزان حفاظت اولیه ساختار قبل از مقاوم سازی صورت می گیرد

مروری بر مراکز داده

در دنیای امروز دیگر ابتکار عمل در دست کشورهایی نیست که منابع فسیلی و معدنی در اختیار دارند، بلکه از آن کشورهایی است که بر منابع اطلاعات تسلط دارند. همانطور که در بند “ب” ماده 44 قانون برنامه چهارم توسعه اشاره شده است، توسعه فناوری اطلاعات و ارتباطات و تحقق جامعه اطلاعاتی که(رکن اصلی آن اطلاعات است و نه فناوری) بر پایه دو زیرساخت مهم شکل می‌گیرد:

• مراکز داده
• زیرساخت ارتباطی

مرکز داده عبارتست از یک ساختار نظام یافته از منابع فناوری‌های اطلاعات، ارتباطات، داده و تأسیسات امنیتی و حمایتی که امکان بهره‌مندی بدون وقفه از سیستم‌ها و سرویس‌های اطلاعاتی را با قابلیت مدیریت بهینه منابع به کاربران مجاز ارائه می‌کند. با توجه به اینکه مراکز داده محل نگهداری و پردازش انواع اطلاعات ارزشمند و بعضاً حساس و حیاتی هستند، باید از آنها در برابر انواع تهدیدها و بلایا محافظت نمود. چرا که در صورت بروز یک حادثه جزئی ممکن است خسارات جبران ناپذیری، به ویژه به داده‌ها و اطلاعاتشان وارد آید.

مزایای عمومی مراکز داده عبارتند از:

• امنیت فیزیکی و الکترونیکی بالا
• مقابله با افزونگی و تکرار اطلاعات
• ارائه بالاترین سرعت پردازش در یک مکان
• ارائه بالاترین سرعت انتقال اطلاعات
• خرید تنها یک نسخه از نرم افزارها

مراکز داده به عنوان قلب تپنده در زیرساخت‌های فناوری اطلاعات یک کشور هستند و از این رو نقش مهمی در امنیت یک کشور می‌توانند داشته باشند. با به خطر افتادن امنیت یک مرکز داده سرویس‌های حیاتی مبتنی بر آن به مخاطره می‌افتند. اما همه مراکز داده در یک درجه از اهمیت قرار ندارند، و بسته به نقش آنها، خدمات ارائه شده و گستره آنها و دیگر پارامترها در رده‌های گوناگون اهمیت قرار دارند که ملزومات امنیتی هر یک نیز متفاوت از دیگری است. از طرف دیگر همیشه برقراری امنیت هزینه بالایی می‌طلبد. از این رو لازم است مطابق نیازمندی‌های واقعی امنیتی یک مرکز داده، تدابیر امنیتی لازم اتخاذ شده و از صرف هزینه زیادی جلوگیری شود.

تهدیدات مراکز داده

تهدیدات متصور در مراکز داده در سه حوزه دسته بندی می‌شوند:

• تهدیدات ناشی از جنگ(اطلاعات و فیزیکی) و مخاصمات بین‌المللی
• تهدیدات امنیتی
• تهدیدات محیطی و طبیعی

حفاظت الکترومغناطیس مرکز داده

اساسی ترین پارامترهایی که در نفوذ و القاء امواج الکترومغناطیسی در بخش های مختلف بایستی مورد ارزیابی قرار گیرند عبارتند از: اندازه‌گیری میزان ضریب مقاوم سازی الکترومغناطیسی ساختار: این پارامتر به منظور تعیین اثرات ناشی از وجود شکاف، درزها، بدنه ساختار، کانال های مختلف ورودی و خروجی هوا، درب ها و پنجره ها در ممانعت از ورود میدان های الکترومغناطیسی به داخل ساختار می باشد. این پارامتر به صورت زیر محاسبه می گردد:

رابطه(1)    (S.E(dB)=20Log(E₂/E₁

که در آن:
E₂: دامنه میدان الکتریکی اندازه گیری شده در شرایط عدم وجود ساختار(v/m)
E₁: دامنه میدان الکتریکی اندازه گیری شده در شرایط وجود وجود ساختار مقاوم سازی شده(v/m)

• اندازه گیری میزان القای جریان/ولتاژ ایجاد شده بر روی کابل های وارد شونده/خارج شونده به ساختار
• آزمایشات مکمل: بررسی اتصالات بین قسمت های مختلف ناپیوسته(بدنه ساختار و چارچوب درب، درب و چارچوب متصل به آن، اتصالات بین زره فلزی کابل ها و بدنه فلزی ساختار و قسمت های مختلف بدنه با یکدیگر، همین شرایط برای پنجره ها و کانال ها و…) با استفاده از تجهیزات اندازه گیری مقاومت الکتریکی انجام می شود.
• پاسخ فرکانسی چاه های زمین طراحی شده در مراکز داده باید در محدوده فرکانسی تا  GHz15، نیازمندی برای مقاوم سازی در برابر تهدیدات الکترومغناطیس را برطرف می نماید. اندازه گیری ها باید نشان دهنده مقاومت در حدود 5 اهم DC و تطبیق امپدانس ساختار در طیف فرکانسی تهدید را داشته باشد. این اندازه گیری ها در محدوده فرکانسی باند پایه اساسی تر است.(بازه فرکانسی: Ghz15-Mhz1)

مهم‌ترین بخش در حفاظت الکترومغناطیسی از یک اتاق مهم، نصب لایه های شیلد الکترومغناطیسی در وجوه شش‌گانه و اصطلاحاً تشکیل یک قفس هادی (فارادی) است. این لایه‌ها میدان‌های الکترومغناطیسـی نفوذی را تضعیف می نماید و لذا در نظر گرفتن کلیه معیارهای ذیل برای انتخاب و محاسبات اجرایی آن ضروری است]6[:

• جنس(مس، آلومینیوم و…)
• میزان رسانایی
• نفوذپذیری نسبی
• ضخامت شیلد
• فرکانس

همچنین باید متذکر شد که مکانیزم حفاظت در مقابل امواج الکتریکی و مغناطیسی کاملاً متفاوت است.

با توجه به اهمیت استراتژیک کشورمان ایران در منطقه، همواره ایجاد اختلال در چرخه ارتباطی کشور یکی از اهداف دشمنان داخلی و خارجی می باشد که با اعمال موارد ذیل  می توان بخشی از این خلل را پر نمود:

• تبیین مفهوم پدافند غیرعامل در بین مسئولین ذیربط و متولیان امور مخابراتی و ارتباطی از طریق دوره های کوتاه مدت، کارگاه ها و پکیج های آموزشی
• لزوم انجام محاسبات در طراحی و اجرای دقیق شیلدینگ و ارتینگ در مراکز داده با توجه به اهمیت استراتژیک آن ها
• لزوم انجام آزمایشات لازم به کمک تجهیزات پیشرفته مخابراتی و بررسی نتایج حاصل توسط کارشناسان و مسئولین به همراه بیان راهکارهای موجود
• همواره یکی از بهترین آموزش ها، استفاده از تجربیات مشابه در زمینه های مختلف می باشد، از این رو بررسی موارد مشابه اختلالات الکترومغناطیسی در داخل و خارج از کشور می تواند راهکارهای مناسبی را پیش روی ما قرار دهد.