Во многих коммерческих и промышленных установках происходят постоянные отключения защитных систем. Зачастую отключения кажутся случайными и необъяснимыми, но, конечно, причина существует, а в нашем случае их две. Первая возможная причина – это противотоки, которые возникают при включении некоторых видов нагрузки, например персональных компьютеров (этот вопрос будет рассмотрен в одной из будущих публикаций данного руководства). Второй возможной причиной является то, что реальный ток, протекающий по цепи, был недоизмерен, т. е. реальные значения тока выше измеренного.
Один ток – два значения. На фото показано измерение цепи с нелинейной нагрузкой с гармоническими искажениями. Показания измерителя истинного RMS (слева) правильны, а измерителя усредненных значений (справа) – на 32 % ниже.
Занижение значений измерения случается очень часто в современных установках. Но почему это происходит, если современные цифровые измерительные приборы так точны и надежны? Ответ заключается в том, что многие инструменты не подходят для измерения искаженных токов, а большинство токов в наши дни являются таковыми.
Искажения происходят из-за гармонических токов, производимых нелинейными нагрузками, особенно электронным оборудованием, таким как персональные компьютеры, флуоресцентными лампами с электронным балластом и регулируемым приводом. Процесс возникновения гармоник, а также их воздействие на электрические системы будет описываться в одной из будущих публикаций руководства (раздел 3.1). На рис. 3 изображена типичная кривая тока, потребляемого персональным компьютером. Очевидно, что это не синусоида, а стало быть все обычные синусоидные измерительные приборы и методы вычисления больше не применимы. Это означает, что при ремонте или анализе работы системы электроснабжения необходимо использовать приборы, которые могут измерять несинусоидальные токи и напряжения.
На рис. 1 изображены два измеряющих прибора (токовые клещи) на одной и той же цепи. Оба прибора работают правильно и откалиброваны по спецификациям производителя. Ключевое различие заключается в том, как измеряют данные инструменты.
Левый прибор является устройством измерения истинного RMS, а правый – это калиброванный прибор, измеряющий усредненный RMS. Для того чтобы оценить разницу, необходимо понять, что означает RMS.
Что такое RMS?
Среднеквадратичная величина (RMS) переменного тока – это величина, эквивалентная значению постоянного тока, который производил бы такое же количество теплоты при фиксированной нагрузке. Количество теплоты, производимой в резисторе переменным током, пропорционально квадрату тока, усредненного по полному циклу кривой. Другими словами, производимая теплота пропорциональна среднему значению квадрата, и, таким образом, величина тока пропорциональна корню среднеквадратичного значения (полярность не имеет значения, т. к. квадрат всегда положителен).
Для правильной синусоиды (рис. 2) величина RMS составляет 0,707 от максимального значения, или максимальное значение равно √2, или 1,414, от значения RMS. То есть максимальное значение 1-амперного RMS тока чистой синусоиды будет равно 1,414 А. Если амплитуда синусоиды усредняется (с преобразованием отрицательной половины цикла), среднее значение будет равно 0,636 от максимального или 0,9 от значения RMS. На рис. 2 показаны две важных пропорции:
При измерении правильной синусоиды (и только для правильной синусоиды) правомерно делать простое измерение среднего значения (0,636 х максимум) и умножать результат на коэффициент формы, равный 1,111 (что составит 0,707 от максимума), и назвать его RMS-величиной. Подобный подход используется в аналоговых измерительных приборах, где усреднение осуществляется путем инерции и гашения колебаний в катушке индуктивности, а также во всех старых и более современных цифровых универсальных измерительных приборах. Метод описывается как измерение, усредненное, RMS-калиброванное.
Проблема заключается в том, что этот метод работает только для правильных синусоид, которые не существуют в реальных электроустановках. Кривая на рис. 3 – это типичная кривая тока, потребляемого персональным компьютером. Точное RMS-значение все еще равно 1 А, но максимальное значение гораздо выше – 2,6 А, а среднее значение гораздо ниже – 0,55 А.
Если эта кривая измеряется усредняющим RMS-прибором, то она будет читаться как 0,61 А, в то время как реальная величина равна 1 А (т. е. почти на 40 % меньше). В таблице приведены некоторые примеры того, как два различных типа измерителей реагируют на различные формы волн.
В измерителе истинного RMS берется квадрат моментальной величины входящего тока, усредняется по времени, а затем на дисплее показывается квадратный корень от этого среднего значения. При идеальных условиях применения показания абсолютно точны, какая бы ни была кривая. Однако применение никогда не бывает идеальным, и следует принимать во внимание два ограничивающих фактора: частотную характеристику и коэффициент амплитуды.
Для функционирования систем электроснабжения обычно достаточно произвести измерения до 50-й гармоники, т. е. до частоты приблизительно в 2 500 Гц. Максимальное значение амплитуды, пропорция между максимальным значением и RMS-значением очень важны. Более высокие значения максимальной амплитуды требуют приборы с более широким динамическим диапазоном, а следовательно, более высокой точности в преобразовании диаграммы.
Несмотря на то что приборы дают различные показания при измерени искаженных кривых, показания обоих приборов совпадут при измерении правильной синусоиды. Это условие, при котором они калибруются, т. е. каждый тип измерительного прибора может быть сертифицирован как калиброванный, но только для использования на синусоидах.
Счетчики истинного RMS появились по крайней мере 30 лет назад, но они были специализированными и относительно дорогими приборами. Достижения в электронике привели к тому, что функции истинного RMS-измерения встраиваются во многие переносные мультиметры. К сожалению, эта техническая характеристика встречается только в наиболее современных продуктах большинства производителей, но при этом они не так дороги, как раньше, и стали доступными инструментами для использования в повседневной деятельности.
Таблица Сравнение реакций на различные формы волн измерителей усредненного и истинного RMS
Тип измерения мультиметра
Реакция на синусоиду
Реакция на прямоуголь- ное колебание
Реакция на однофазный диодный выпрямитель
Реакция на трехфазный диодный выпрямитель
Усредненное RMS
Правильная
На 10 % выше
На 40 % ниже
На 5–30 % ниже
Истинное RMS
Правильная
Правильная
Правильная
Правильная
Последствия заниженного замера
Эксплуатационные ограничения большинства элементов электрической цепи определяются количеством тепла, которое может быть рассеяно с тем, чтобы элемент или компонент не перегрелся.
Номиналы допустимых значений тока для кабелей, к примеру, приводятся для определенных условий эксплуатации (фактор, определяющий, насколько быстро может происходить отвод тепла) и максимальной допустимой рабочей температуры. Так как гармонически загрязненные токи имеют большее значение RMS, чем то, которое замеряется счетчиком усредненного RMS, примененные провода и кабели могут иметь недостаточные номиналы и будут работать более нагретыми, чем ожидалось. Результатом будет разрушение изоляции, преждевременный износ и опасность пожара.
Размерность шины измеряется путем подсчета соотношения скорости охлаждения конвекцией и излучения, а также скорости нагрева из-за потерь сопротивления. Температура, при которой эти скорости равны, является рабочей температурой шины, или она спроектирована так, чтобы рабочая температура была достаточно низкой для избежания преждевременного износа изоляционных и опорных материалов. Как и в случае с кабелями, ошибки при измерении истинного RMS-значения приведут к более высоким рабочим температурам. Вследствие того что шины обычно имеют значительные размеры, поверхностный эффект более очевиден, чем в маленьких проводниках.
Это приводит к еще большему увеличению температуры.
Другие компоненты электрической системы, такие как плавкие предохранители и тепловые элементы автоматов отключения оцениваются в токе RMS, потому что их характеристики имеют отношение к рассеиванию теплоты. Это является основной причиной раздражающих псевдоаварийных отключений – сила тока выше ожидаемой, поэтому автомат отключения функционирует в температурном режиме, при котором отключения будут происходить неминуемо. Как при любом перерыве в подаче электроэнергии, стоимость сбоя из-за аварийного отключения может быть довольно высокой и повлечь за собой потерю данных в компьютерных системах, сбои в работе систем управления технологическими процессами и т. д. Эти вопросы будут обсуждаться в будущих публикациях руководства (раздел 2)
Таким образом, только с помощью инструментов измерения истинного RMS возможен точный выбор номиналов кабелей, шин, фидеров и защитной аппаратуры. Важным является вопрос, является ли данное устройство прибором измерения истинного RMS? Обычно, если счетчик является измерителем истинного RMS, это указывается в спецификации продукта. Практически ответ может быть получен путем сравнения показаний известного усредняющего измерителя (как правило, самого дешевого, который может быть в распоряжении) и предполагаемого измерителя истинного RMS при замере тока в нелинейной нагрузке, например, тока от персонального компьютера с током лампы накаливания. Оба измерителя покажут одинаковую силу тока для нагрузки лампы накаливания. Если один из приборов имеет значительно более высокие показатели (скажем на 20 % выше) для нагрузки персонального компьютера, чем для другой нагрузки, тогда, вероятно, он является прибором истинного RMS, а если показания одинаковы – приборы относятся к одному и тому же типу.
Заключение
RMS-замеры важны для любой установки, в которой имеется значительное число нелинейных нагрузок (персональные компьютеры, электронные балласты, компактные флуоресцентные лампы и т. д.). Усредняющие RMS-измерители дают недомер до 40 %, что приводит к недооценке номиналов кабелей и защитных устройств. Это грозит сбоями в их работе, аварийными отключениями и преждевременным износом.
Нелишне помнить и о том, что при функционировании в режимах нерасчетной электрической и, главное, тепловой нагрузки, вызванной недооценкой истинных значений токов в результате недомера, снижается общая энергоэффективность электроустановки.
Перепечатано с сокращениями из издания Европейского института меди
«Прикладное руководство по качеству электроэнергии»
В современных условиях ведения бизнеса необходимо обеспечивать доступность определенной информации за контуром периметра корпоративной сети банка, внутри которого ресурсы могут быть защищены от внешних атак IPS\IDS-системами, периметровыми межсетевыми экранами и другими средствами защиты. При этом информация может передаваться в файлах и выходить в Интернет. Как в этих условиях сохранить безопасность данных и обеспечить защиту конфиденциальной информации?
Известны нашумевшие случаи утечки данных через файлы, утерянные или похищенные злоумышленниками. Например, в октябре 2017 года неизвестный нашел на земле флеш-накопитель, на котором обнаружились подробные сведения о системах безопасности крупнейшего в Великобритании аэропорта Хитроу. По утверждению журналистов Daily Mail, которым была передана флешка, на ней располагались 76 файлов общим объемом 2,5 гигабайта, содержавших сведения о мерах безопасности, принятых для защиты королевы Елизаветы II и высших политиков страны при использовании ими аэропорта, а также об антитеррористических мерах. Или информация, датируемая июлем 2018 года, об утечке конфиденциальных документов более чем 100 компаний, включая General Motors, Fiat, Chrysler, Ford, Tesla, Toyota, ThyssenKrupp и Volkswagen. Данные находились в открытом доступе на сервере, принадлежащем компании Level One Robotics. В результате в общем доступе оказалось 157 гигабайт данных, содержащих как коммерческую тайну этих компаний, так и персональные данные сотрудников.
Всего этого могло бы не случиться, если бы защита была применена непосредственно к файлам, в которых содержалась конфиденциальная информация.
Сбербанк, как крупнейший банк страны, также сталкивается с такими рисками. Наш опыт показывает, что решить эту проблему помогают системы класса IRM (Information Rights Management). Они не только позволяют ограничить доступ к документам, но и выполняют аудит действий пользователя. В качестве примера рассмотрим, как работает IRM-решение от компании Microsoft — RMS (Rights Management Services).
Для сотрудников Сбербанка существует стандарт работы с документами, содержащими конфиденциальную информацию, который обязывает шифровать файлы, которые потенциально могут попасть в Интернет. Кроме этого, используется шифрование файлов с помощью RMS в ряде автоматизированных систем, имеющих интерфейсы доступа вне защищенного периметра банка.
В ближайшее время в Сбербанке планируется внедрить RMS в процессы мобильных клиентских менеджеров, что позволит безопасно работать с материалами, содержащими коммерческую и банковскую тайну, значительно повысив быстроту и качество принимаемых ими решений, требующих анализа конфиденциальной информации.
С помощью RMS можно ограничить права на использования файла (например, разрешить только для чтения); обозначить круг лиц, которым этот файл будет доступен; вести аудит действий над файлом, а также ограничить время использования файла (посредством облачного решения Azure Information Protection отозвать файл либо ограничить по времени доступ к нему). При этом важно не забывать, что RMS не может полностью защитить информацию. Получатель может, например, открыть файл и сфотографировать экран с помощью мобильного телефона.
RMS — это не замена уже давно известных средств контроля доступа, шифрования и других технологий защиты данных, он предоставляет собой агрегированное решение, которое позволяет не только шифровать, но и контролировать документ на протяжении всего жизненного цикла, ограничивать доступ к нему только для определенных пользователей в определенный диапазон времени и открытие файла только в определннных приложениях. Ведь можно зашифровать файл, но как только вы отправите его другому человеку и этот файл будет расшифрован, его можно будет копировать, изменять и распространять дальше.
AD (Active Directory) RMS — on-premise-решение. Серверная служба RMS входит в Windows Server (начиная с Windows Server 2008), в качестве базы данных выступает SQL Server. Модель on-premise часто выбирают, чтобы обеспечить комплексную безопасность внутри организации. Кроме того, AD RMS — логичный выбор при использовании инфраструктуры на базе Active Directory.
Решение построено на использовании сертификатов и реализует две степени защиты. Первая — это аутентификация пользователя: защищенный RMS-файл сможет открыть только тот, кому автор документа разрешил доступ к нему. Вторая — права, которые назначил сам автор: например, чтение без права копирования. Параметры защиты встраиваются непосредственно в документ и заверяются сертификатами пользователя и сервера RMS. Последние версии RMS позволяют защищать файлы любого формата, правда, при этом сохраняется лишь первый уровень защиты — аутентификация пользователей при открытии документов. Единожды открыв, например, TXT-файл, имеющий право доступа пользователь уже не ограничен в действиях и потенциально может сделать с таким файлом все что угодно.
Решение включает в себя три основных компонента: RMS-сервер, RMS-клиент (приложения со встроенной поддержкой RMS) и RMS-приложения с SDK.
RMS-сервер отвечает за сертификацию доверенных лиц, обеспечивает лицензирование защищенного правами контента и регистрирует пользователей и серверы. Он также служит точкой управления RMS.
Сервер AD отвечает за аутентификацию пользователя.
Рис.1. Компоненты AD RMS
Чтобы исключить доступ пользователей к данным в обход клиента RMS, данные зашифровываются и подписываются, а затем привязываются к лицензии на публикацию. RMS использует в качестве основы для контроля доступа к документам для его дешифрования инфраструктуру открытого ключа (PKI). PKI применяет асимметричное шифрование, в котором для процесса шифрования/дешифрования используются два ключа: открытый и закрытый. В среде RMS документ зашифровывает пользователь. Любые запросы на доступ к документу поступают на сервер, который проверяет запрос и его назначение, включая печать, пересылку и даже сохранение документа. Чтобы получатель смог открыть файл, ему нужна лицензия пользователя этим контентом. Клиентское программное обеспечение RMS запрашивает и получает эту лицензию с сервера AD RMS.
Чтобы не устанавливать ограничения каждый раз отдельно по каждому файлу, поддерживаются шаблоны политик, имеющие определенный набор ограничений: например, не сохранять, не копировать или не печатать. Шаблоны настраиваются в зависимости от задач и хранятся в базе данных на сервере AD RMS. Защита конфиденциальных документов с применением механизма шаблонов в Сбербанке реализована в системе внутреннего электронного документооборота.
AD RMS работает по следующей схеме: отправитель с помощью клиентского программного обеспечения, например Word, формирует документ и хочет применить определенные ограничения. Клиентское приложение связывается с сервером RMS и формирует заявку на лицензию, которая необходима для публикации документа. Сервер выдает лицензию публикации, которая применяется к документу. Документ шифруется клиентским приложением, и к нему применяются соответствующие ограничения. После этого документ уходит к получателю. Чтобы получить доступ к данным, получателю необходимо пройти аутентификацию и связаться с сервером RMS для получения лицензии на использование документа. Запрос на использование лицензии выполняется через приложение с поддержкой RMS и после его завершения позволяет получателю обращаться к документу — в соответствии с ограничениями, которые применил автор документа.
Рис. 2. Разрешения для почтового сообщения (на примере почтового клиента Outlook, интегрированного с RMS)
В качестве клиента RMS выступает программное обеспечение с RMS-поддержкой, например Microsoft Office, для различных операционных систем (Windows, MacOS, IOS, Android).
Поддержку RMS можно встроить в любое приложение, используя SDK. На данный момент Microsoft выпускает SDK для платформ Windows, MacOS, IOS, Android. В Сбербанке используется локальная инфраструктура AD RMS.
В Сбербанке, как и в большинстве организаций, есть мобильные пользователи, работающие удаленно, компании-подрядчики, которым необходимо предоставлять доступ к корпоративным документам. Не всегда есть возможность обеспечивать безопасность только лишь с помощью имеющейся в локальной инфраструктуре AD RMS, или же этот вариант экономически нецелесообразен. Решить проблему поможет облачное SaaS-решение Azure RMS. Поэтому после реализации ряда успешных проектов по использованию локальной инфраструктуры AD RMS, которая в данный момент используется в Сбербанке, активно разрабатываются решения по интеграции с облачным сервисом Azure RMS.
Azure RMS использует функции AD RMS, однако во многом представляет собой более продвинутое решение. Так же, как AD RMS использует Windows Active Directory, Azure RMS использует для аутентификации пользователей Azure AD. Azure RMS не хранит защищенные клиентские данные и не имеет к ним доступа. В облаке хранятся только клиентские ключи шифрования, поэтому риск компрометации информации сводится к минимуму.
В зависимости от потребностей организации и наличия в инфраструктуре AD RMS Azure RMS может использоваться в двух сценариях: облачном и гибридном.
Облачный сценарий предполагает отсутствие собственной инфраструктуры RMS. Он особенно актуален для организаций, предоставляющих частичный доступ к корпоративной информации сторонним пользователям: например, временным сотрудникам или представителям контрагентов. Использование собственного AD RMS и AD домена компании для этих целей менее целесообразно и более рискованно в сравнении с управлением учетными записями посредством Azure AD и организации защиты c помощью Azure RMS. Использование Azure AD позволяет не предоставлять доступа сторонним пользователям внутрь периметра компании к AD RMS и AD компании. Предоставлять доступ к данным проще, если у организации-партнера уже есть каталог Office 365 или Azure (каталог Azure AD для поддержки аутентификации пользователей и облачной подписки Azure, поддерживающей RMS). При этом совместная работа не означает автоматического доступа внешних пользователей к защищенному контенту: они должны быть явно упомянуты в политике разрешения.
Механизм работы похож на AD RMS: служба RMS аутентифицирует пользователя, который хочет получить доступ к файлу, используя Azure AD; служба RMS авторизует пользователя на основе политики, прикрепленной к защищенному файлу; служба RMS регистрирует активность пользователя для целей аудита.
К основным преимуществам Azure RMS можно отнести поддержку Azure Information Protection (AIP). Эта технология включает автоматическую классификацию документа в соответствии с критериями, которые определил администратор безопасности. И назначение грифа, и последующая защита происходят в приложении (Word, Excel, Outlook и т.д.) в момент правки или создания документа. В AIP есть дополнительные возможности по отзыву прав на ранее защищённый документ и ограничение времени выданных на документ прав: вне зависимости от того, на чьём компьютере находится документ, он перестанет открываться по истечении указанного срока. Через специальный портал можно отслеживать, кто, когда и откуда обращался к защищенному документу.
Azure RMS позволяет легче управлять обменом защищенными документами по сравнению с локальным решением и обладает рядом преимуществ:
— не требуется развертывать и поддерживать собственную инфраструктуру;
— решение полностью интегрировано с Azure AD,
— поддерживает технологию AIP для автоматической классификации данных,
— поддерживает локальные серверные продукты Microsoft,
— может быть интегрировано с AD DS в гибридном сценарии.
Что касается гибридного решения, то оно позволяет полностью контролировать ключи шифрования и процесс авторизации при работе с внутренними конфиденциальными документами. Для этих целей используется локальная инфраструктура AD RMS. В то же время для защиты основной части конфиденциальных данных применяются механизмы защиты Azure, что позволяет обмениваться защищенной корпоративной информацией с контрагентами, отслеживать документы, использовать шаблоны защиты, организовывать работу с защищенными данными на мобильных устройствах.
Гибридное решение заключается в развертывании нескольких сервисов RMS:
— Для управления классификацией и шаблонами безопасности на серверах Azure RMS и AD RMS развертываются службы Azure Information Protection. Это облачное решение позволяет интегрироваться с локальной установкой RMS (через RMS-коннектор) в гибридном исполнении для автоматической защиты. Потребуется соединение между облачным сервисом и локальной инфраструктурой.
— Azure RMS позволяет определять политики для конфиденциальных данных в большинстве сценариев работы с документами и вести аудит доступа.
— AD RMS используется для определения политик конфиденциальных данных, которые не должны выходить за пределы периметра организации.
Опыт использования решения RMS от Microsoft в Сбербанке позволяет сделать вывод: решения класса IRM в сочетании с классическими системами защиты информации позволяют надежно защищать информацию не только внутри корпоративной сети, но и за ее пределами. Использование облачных решений даcт возможность существенно снизить совокупную стоимость владения и реализовать безопасный обмен документами с контрагентами, а интеграция c собственным Security Operation Center (SOC) Сбербанка позволит организовать непрерывный мониторинг защищенного документооборота.
главный инженер управления экспертизы кибербезопасности Сбербанка
