Endpräsentation EMV

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

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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

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EMP

Elektromagnetischer Puls

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• 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

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Wirkungen von elektromagnetischen Puls auf digitale Kommunikationssysteme

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• GSM: Global System for Mobile communications

Radio Jamming – Target Description

Nachforschungsauftrag

Fig. 1 GSM-R Architektur

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• GSM: Global System for Mobile communications

GSM Jamming Attacke

• Ziele • Anforderungen • Implementation & Auswirkung

Fig. 2 Block diagram of the mobile Jammer

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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

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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)

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Fundamentale Technologien der elektromagnetischen Bombe

• Fluss-Kompression Generatoren (FCG)

• EMP-Effekt • „Vircator“: Verstärkung

der Mikrowellen

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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)

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EMP-Bombe: Grenzen und Gegenmaßnahme

• Stromversorgung • Waffenimplementation • Logistik und Zuführung

• E-Bunker • Site Hardening • Faradayscher Käfig

Fig. 5 Faradayscher Käfig

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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

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HPM

High Power Microwaves

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● Elektromagnetische Wellen ● Frequenzbereich: von 1 bis 300 GHZ ● Leistung: mehr als 100 000 000 Watt Maximalleistung ● Molecular Heating

● Überlagerungen, Interferenzen

High Power Microwaves

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Magnetron

Fig. 7 Aufbau eines Magnetrons

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• 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

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• 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

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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

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Manipulation von Alarmsystemen

Fig. 9 Alarmsystemkomponenten

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• 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

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Vergleich

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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

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Ausblick

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Ausblick

Fig. 11 und 12 Hipow-Logo und Logo der Directed Energy Professional Society

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Ausblick

Fig. 13 Darstellung einer HPM-Waffe des Nature Journals

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Ausblick

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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?

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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

http://www.daily-innovation.de/50226711/die_empkanone_a_von_der_sciencefiction_zur_realitat.php




http://www.next-up.org/pdf/De_Untitled.pdf




http://microwavetubes.iwarp.com/How_Magnetron_Work.html

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