服务器机房电磁特性分析及防护

服务器机房电磁特性分析及防护

作者：毕爱红董奎义

来源：《网络空间安全》2016年第08期

【摘要】随着电子设备数字化、集成化程度的提高，服务器机房的电磁安全性问题日益凸显。论文从电磁辐射的危害和服务器机房电磁辐射的特点入手，分析了服务器机房在建设阶段和应用阶段的主要防护措施，为服务器机房在电磁安全性方面的建设和安全应用提供理论支持。

【关键词】服务器机房；电磁辐射；电磁防护

【中图分类号】 O441.4

【文献标识码】 A

【 Abstract 】 The server room electromagnetic security is becoming more and more importance with the improvement of digitization and integration degree in electron equipment. In this paper，The shielding properties in construct stages and appliance stages are analyzed start with electromagnetic radiation hazards and electromagnetic propertiesof server room， and provide theoretical support for the sever room in safety construction and safety application.

【 Keywords 】 server room；electromagnetic radiation；electromagnetic shielding

1 引言

服务器机房内部运行着大量的服务器、交换机、接收机、存储设备、网络设备以及打印设备等电子产品，是网络系统和信息传输的核心，是信息汇聚的中心。电子设备构造特殊，工作方式特殊，只要处于工作状态，就不可避免地向外辐射频谱成分丰富的电磁波，这些频谱丰富的电磁波不但对人、机、环境，而且对信息安全带来了大量的负面效应[1，2]。例如电磁干扰带来的设备工作紊乱、电磁泄漏带来的信息安全威胁以及电磁污染对人体健康的危害等。

随着服务器机房的扩建、电子产品的大量涌入，防止和降低电磁辐射带来的负面效应，已经成为当前迫切需要解决的问题。

2 电磁辐射的危害

根据电磁理论，电子设备在工作过程中模拟和数字信号处理时电流频率的变化将产生电磁辐射[3-5]，电磁辐射超过一定的值就会对设备的运行安全、人员的人身安全以及信息安全构成重大威胁。

2.1 电磁干扰

电磁干扰影响的是敏感设备的物理安全，可引起系统或设备物理性能的下降”。电磁辐射对敏感设备的影响是相对，当辐射量衰减到一定程度后就不再影响敏感设备[5]。当电磁辐射能量超过一定值后，其对计算机等敏感设备的危害主要有[6，7] 主器件的损坏、数据存储设备损坏及数据丢失、误操作或运算错误、程序紊乱、显示画面不稳定、主机死机等。

更严重的是，当敏感设备遭遇强电磁辐射时，严重情况下可以将整台设备烧毁，并严重威胁机房内的其它设备的安全。目前，越是数字化、信息化程度高的基础设备越容易受到攻击[8]。

2.2 电磁泄漏

电磁泄漏是电子设备在工作过程中，电磁能量被有意截收而造成的信息失泄密现象[5，6，9]。电磁泄漏关注电磁辐射中的信息相关部分，导致的结果是源设备信息的外泄和窃收设备信息的获取[5]。

文献报道[9]：“电子设备只要处于工作状态，都存在一定程度的辐射泄漏（主要是通过机房的孔洞、缝隙等直接辐射出去）和传导泄漏（主要是通过各种线路、金属管道等传导出去），同时，由于两种泄漏方式间存在“能量交换”现象，从而减慢了电磁能量的衰减速度，也就增加了其在空间的传播距离”。窃收者运用窃收装备可以截获电磁信号，再利用信息还原技术还原信息，随着窃收技术的发展，越来越微弱的电磁信号可被接收处理，如果电磁能量携带密级信息，就对信息安全构成了极大威胁。

2.3 电磁污染

当电磁辐射超过一定强度后，会通过生物组织的反射、吸收和穿透作用，对生物体产生诸多负面效应，并诱发一些慢性疾病，这种现象就称为电磁污染[6，10]。电磁辐射对生物体的影响主要两种：热效应和非热效应[11]。热效应首先引起的是生物体内水分子的不停转向，继而导致生物体升温，最终导致体内器官的非正常工作；非热效应干扰的是生物体固有的微弱电磁场，最后导致生物体神经系统紊乱，甚至是遗传基因突变。鉴于电磁污染的诸多危害，早在1969年，联合国就把电磁辐射列为“主要污染物”之一[4]。

3 服务器机房的电磁辐射特性

服务器机房部署了大量的服务器、交换机、强电设备、电力电缆、网线及各种机柜等。

交换机本身不具备辐射特性；服务器是集稳定性高、运算速度快、容量大为一体的大型计算机，所以也具备普通计算机的电磁辐射特性。强电设备、电力电缆也具有较强的电磁辐射。

根据麦克斯韦电磁场理论“所有交变电磁场都会向空间辐射电磁波，所有载有交变电磁信号的导体都可作为发射天线”。计算机是基于高速脉冲数字电路工作原理工作的，工作状态下必定会向空间辐射大量电磁波[2，9，12]。

窄带信号辐射是计算机电磁辐射的主要特点，其中辐射最强的频带范围集中在20-

500Hz，并且单个频点通常只包含一定量的视频信息，所以辐射较为严重的是计算机的视频信息。

随着科技的进步，显示器的分辨率不断提升，导致其辐射也不断增强，所以视频信息被接收还原的概率也越来越大[2，13]。

计算机电磁辐射可多种分类方式。

按照信息种类[13]，包括视频、键盘输入、光盘读写等信息。

按照辐射方式[13]，包括一次辐射和二次辐射，且二次辐射的强度可能超过一次辐射的强度。

按照辐射部件[13，14]，包括处理器、显示器、通信线路、转换和输出部件等的辐射。

按照信号传输方式[7，9]，包括串行和并行数据，且串行数据的威胁最大，机房内常见的显示器、键盘、通信线、电源线、打（复）印机、电话机和传真机等都是能产生串行信号的部件，越是常见的部件越容易被忽视，失泄密的可能性就越大。

4 服务器机房的电磁防护

综上所述，服务器机房内存在的电磁辐射无时无刻不在影响着设备的安全、信息的安全以及人身的安全。因此，做好服务器机房的安全防护是确保人、机、环境和各类信息安全稳定的前提。

4.1 建设阶段的电磁防护

在建设阶段最应该考虑的就是机房的屏蔽、接地和滤波。

（1）屏蔽

电磁屏蔽是消弱电磁能量传播的手段之一。好的电磁屏蔽不但可以防止内部电磁能量的外流，还可以避免外部电磁辐射的侵入[2，15]。在建设阶段，主要是选择屏蔽材料和设计屏蔽结构。高导电率金属材料如铜、铅、铝、铁等是屏蔽材料的首要选择，密级高的场所通常选择玻莫合金、磁钢等高端材料。