DE102011009432A1

DE102011009432A1 - Computer-monitor for requirements of federal office for information security zone model, has display unit instead of special design commercial monitor, which is retained by shock and vibration damping holders

Info

Publication number: DE102011009432A1
Application number: DE201110009432
Authority: DE
Inventors: Ulf Joksch
Original assignee: Die Spezi At Listen E K; Diespezi(at)listen Ek
Current assignee: Die Spezi At Listen E K; Diespezi(at)listen Ek
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2012-07-26

Abstract

The computer-monitor has a display unit instead of a special design commercial monitor (21), which is retained by shock and vibration damping holders. An enclosure (20) accommodates all additional devices, particularly the mains filter and the converter for the conversion of the video signals of fiber optics at the standard video interfaces of the monitor including the necessary voltage supply.

Description

Es ist bekannt, dass jedes elektronische Gerät im Betrieb elektromagnetische Wellen abstrahlt, die es einem Angreifer prinzipiell ermöglichen, durch den Einsatz geeigneter Empfangsgeräte, Nutzerdaten aus den elektromagnetischen Wellen zu extrahieren. Im Falle von Computer Monitoren ist dieses Problem als Van-Eck-Phreaking bekannt.It is known that each electronic device emits electromagnetic waves in operation, which in principle enable an attacker to extract user data from the electromagnetic waves by using suitable receiving devices. In the case of computer monitors, this problem is known as Van Eck phreaking.

Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hat ein Zonenmodell entwickelt, nach dem elektronische Gerate in verschiedene Klassen eingeteilt werden können, je nach Stärke des trotz Abschirmung noch emittierten Signals. Handelsübliche Monitore erfüllen zumindest die strengsten Anforderungen des Zonenmodells nicht.The Federal Office for Information Security (BSI) has developed a zone model according to which electronic devices can be divided into different classes, depending on the strength of the signal that is still emitted despite the shielding. Commercially available monitors do not meet at least the strictest requirements of the zone model.

Es wurden in der Vergangenheit aber geeignete Lösungen entwickelt, um die Abstrahlung von Computer-Monitoren stark zu vermindern.However, suitable solutions have been developed in the past to greatly reduce the radiation of computer monitors.

In ( DE 40 08 335 A1 ) wird ein elektromagnetisch abgeschirmter PC beschrieben. Hier wird ein handelsüblicher Monitor mit einer zusätzlichen abschirmenden Umhausung umgeben und das Display mit einer Kunststoff-Scheibe mit eingelegter feinmaschiger Metallgaze abgedeckt. Die Metallgaze ist elektrisch leitend mit der Umhausung verbunden, so dass ein geschlossener Faraday-Käfig entsteht.In ( DE 40 08 335 A1 ) describes an electromagnetically shielded PC. Here, a commercial monitor is surrounded by an additional shielding housing and covered the display with a plastic disc with inserted fine mesh metal gauze. The metal gauze is electrically connected to the enclosure, creating a closed Faraday cage.

Eine Zusätzliche Erschwernis liegt darin, dass die meisten Computer-Systeme, welche den höchsten Sicherheitsanforderungen genügen müssen, von Sicherheitsbehörden, wie z. B. Militär genutzt werden, welche zusätzlich besondere Anforderungen an die mechanische Robustheit der Gerate stellen. Auch Computer-Monitore, die in geschlitzter Umgebung (Gebäude, mobile Shelter, etc.) betrieben werden, missen zu verschiedenen Einsatzorten transportiert werden, wobei Transportwege abseits von befestigten Straßen üblich sind, weshalb sie strengen Belastungstests bezüglich Vibration und Schock widerstehen müssen. Hierfür werden Schock- und Vibrations-dämpfende Materialien, wie z. B. Gummilager, verwendet, um die einzelnen Komponenten in einem robusten Gehäuse zu befestigen.An additional complication is that most computer systems that have to meet the highest security requirements are protected by security authorities, such as security vendors. B. military are used, which also make special demands on the mechanical robustness of the devices. Also, computer monitors operating in slotted environments (buildings, mobile shelters, etc.) have to be transported to various locations of use, with transport routes away from paved roads being common, and thus must withstand rigorous vibration and shock load tests. For this purpose, shock and vibration damping materials such. As rubber bearings, used to secure the individual components in a rugged housing.

Computer-Monitore, welche sowohl höchsten Anforderungen an die elekromagnetische Abschirmung als auch an die mechanische Robustheit genügen, werden nach dem Stand der Technik einzeln oder allenfalls in Kleinserien als Spezialanfertigung produziert. Sie zeichnen sich durch einen hohen Preis und mangelhafte Kompatibilität und Bedienerfreundlichkeit aus.Computer monitors, which meet both the highest demands on the electromagnetic shielding as well as the mechanical robustness, are produced according to the prior art individually or at best in small series as a custom-made. They are characterized by a high price and lack of compatibility and user-friendliness.

Mit mangelhafter Kompatibilität ist gemeint, dass erfahrungsgemäß bei der Inbetriebnahme eines Monitors häufig die Darstellungsqualität (Auflösung, Bildwiederholrate, Farbtreue) nicht dem vom zivilen Markt gewohnten Niveau entspricht. Mitunter gelingt es nicht, den Monitor mit einem gegebenen PC in Betrieb zu nehmen.Lack of compatibility means that experience shows that when a monitor is put into operation, the quality of the presentation (resolution, refresh rate, color fidelity) often does not correspond to the usual level used by the civilian market. Sometimes it is not possible to use the monitor with a given PC in operation.

Die mangelhafte Bedienerfreundlichkeit zeigt sich unter anderem an der unbefriedigenden Zugänglichkeit der Bedientasten für Ein/Aus und der Display-Einstellungen (”On-Screen-Display”, OSD) und/oder der Zustandsanzeigen für Ein, Aus, Standby und andere. Dies liegt daran, dass bei einer Einzel- oder Kleinserienfertigung der Aufwand für die Sicherstellung einer größtmöglichen Kompatibilität mit einer Vielzahl von PC-Systemen unverhältnismäßig hoch ist. Der Computer-Markt verändert sich sehr schnell, so dass Einzelentwicklungen immer einen Rückstand gegenüber dem Stand der Technik aufweisen.The lack of user-friendliness is demonstrated, among other things, by the unsatisfactory accessibility of the control buttons for on / off and the on-screen display (OSD) and / or the status indicators for on, off, standby and others. This is because, in a single or small batch production, the effort to ensure the greatest possible compatibility with a variety of PC systems is disproportionately high. The computer market is changing very fast, so that individual developments always lag behind the state of the art.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen sowohl elektromagnetisch stark abgeschirmten als auch mechanisch robusten Monitor mit hoher Kompatibilität, Darstellungsqualität und Bedienerfreundlichkeit zu niedrigen Kosten fertigen zu können.The indicated in claim 1 invention is based on the problem to be able to produce both a highly electromagnetic screened and mechanically robust monitor with high compatibility, quality of presentation and ease of use at low cost.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This problem is solved by the features listed in claim 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass anstatt der wegen der Einzelfertigung nur eingeschränkt möglichen Kompatibilitätsprüfung mit der Verwendung von kommerziellen, für den globalen Massenmarkt produzierten, Monitoren jederzeit aktuelle marktgängige Lösungen verfügbar sind. Der Entwicklungsaufwand bei Modelländerungen beschränkt sich im Wesentlichen nur auf Anpassungen der mechanischen Ausgestaltung des abschirmenden Gehäuses mit den Bedientasten, Zustandsanzeigen und der Befestigungselemente mit schock- und vibrarionsdämpfenden Vorkehrungen.The advantages achieved by the invention are, in particular, that instead of the compatibility test, which is only possible to a limited extent because of the individual production, with the use of commercial monitors produced for the global mass market, current marketable solutions are available at all times. The development effort for model changes is essentially limited to adaptations of the mechanical design of the shielding housing with the control buttons, status indicators and fasteners with shock and vibration damping measures.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Je größer der Abstand zwischen Display und abschirmender Scheibe ist, desto schlechter wird die Abbildungsqualität aufgrund der Lichtbrechung an den Grenzflächen. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 führt zu einer hohen Bildqualität, da der qualitätsmindernde Luftspalt minimiert wird.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2. The greater the distance between the display and the shielding disk, the poorer the imaging quality due to the refraction of light at the interfaces. The development according to claim 2 leads to a high image quality, since the quality-reducing air gap is minimized.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 angegeben. Die Ausbildung nach Patentanspruch 3 ermöglicht es, durch die Verwendung von Formstücken eine sichere Halterung für eine Vieizahl von Monitormodellen zu gewährleisten, wobei die Geometrie der Umhausung beibehalten werden kann.A further advantageous embodiment of the invention is specified in claim 3. The embodiment according to claim 3 makes it possible to ensure by the use of fittings secure mounting for a Vieizahl of monitor models, the geometry of the enclosure can be maintained.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Patentansprüchen 4 bis 6 beschrieben, welche verschieden Möglichkeiten betreffend der Zugänglichkeit der Zustandsanzeigen und der Bedientasten beschreiben, um zu einer größmöglichen Bedienerfreundlichkeit zu führen. Further advantageous embodiments are described in the claims 4 to 6, which describe different possibilities regarding the accessibility of the status displays and the control buttons in order to lead to the greatest possible user-friendliness.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Patentansprüchen 7 und 8 beschrieben. Viele kommerzielle Monitore verfügen über eine Audioschnittstelle und eingebaute Lautsprecher. Diese können beim elektromagnetisch abgeschirmten Monitor verwendet werden, wenn die Datenübertragung über LWL vorgenommen wird. Verfügt der kommerzielle Monitor nicht über Lautsprecher oder sollen beispielsweise aus Qualitäts- oder Leistungsgründen andere Lautsprecher Verwendung finden, dann können diese in die abschirmende Umhausung integriert werden.Further advantageous embodiments are described in the claims 7 and 8. Many commercial monitors have an audio interface and built-in speakers. These can be used with the electromagnetically shielded monitor when data transmission is via fiber optic cable. If the commercial monitor does not have speakers or if, for example, other speakers are to be used for reasons of quality or performance, then these can be integrated into the shielding housing.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung wird in Patentanspruch 9 beschrieben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 9 ermöglicht es, weitere Computer-Schnittstellen an der Umhausung zur Verfügung zu stellen. Hierbei kann es sich z. B. um eine oder mehrere USB-Schnittstellen, Kopfhörerausgang, oder andere handeln. Allen gemeinsam ist, dass die Verbindung zwischen Computer und Umhausung über LWL vorgenommen wird und die abschirmende Umhausung sämtliche notwendige Elektronik zur Umwandlung der LWL-Signale aufnimmt. A further advantageous embodiment is described in claim 9. The development according to claim 9 makes it possible to provide more computer interfaces to the housing available. This may be z. For example, one or more USB ports, headphone jack, or others. What they all have in common is that the connection between the computer and the housing is made via fiber optic cables and the shielding housing accommodates all the necessary electronics for converting the fiber optic signals.

Zeichnungdrawing

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Various embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below.

Es zeigenShow it

1 einen kommerziell erhältlichen Computermonitor nach dem Stand der Technik in Frontalansicht (a), Seitenansicht (b), Ansicht von hinten (c) und von unten (d). Hierbei bezeichnen
(10) das Monitorgehäuse
(11) das Bedienfeld am Monitorghehäuse
(12) die Zustandsanzeigen, typischerweise aus verschiedenfarbigen LED
(13) der Standfuß
(14) die eingebauten Lautsprecher, sofern vorhanden
(15) die Kaltgerätebuchse zur Stromversorgung
(16) die Audiobuchse
(17) eine Videobuchse
gegebenenfalls kann der Monitor mit analogen und/oder digitalen Videobuchsen sowie weiteren Schnittstellen, wie z. B. USB oder Kopfhörer versehen sein, welche in der Zeichnung nicht mit aufgeführt sind. 1 a commercially available computer monitor according to the prior art in front view (a), side view (b), rear view (c) and from below (d). Denote this
( 10 ) the monitor housing
( 11 ) the control panel on the Monitorghehäuse
( 12 ) the status indicators, typically of different colored LED
( 13 ) the pedestal
( 14 ) the built-in speakers, if available
( 15 ) the IEC socket for power supply
( 16 ) the audio jack
( 17 ) a video jack
if necessary, the monitor with analog and / or digital video jacks and other interfaces, such. B. USB or headphones, which are not listed in the drawing.

2 schematisch den kommerziellen Monitor (21) in der EMV-abschirmenden Umhausung (20) mit der abschirmenden Scheibe (22) vor dem Display in Frontalansicht (a) und Seitenansicht (b). Der Monitor (21) wird mit teilelastischen Formstücken (23) schock- und vibrationsgedämpft an mit der Umhausung verbunden. Ebenfalls in der Umhausung (20) untergebracht werden die Adapter und Elektroniken (24) und (25) für die Dekodierung/Kodierung der per LWL übertragenen Daten. 2 schematically the commercial monitor ( 21 ) in the EMC shielding housing ( 20 ) with the shielding disc ( 22 ) in front of the display in front view (a) and side view (b). The display ( 21 ) is made with partially elastic shaped pieces ( 23 ) shock and vibration dampened connected to the housing. Also in the enclosure ( 20 ) are housed the adapters and electronics ( 24 ) and ( 25 ) for the decoding / coding of the data transmitted by fiber optic cable.

3 die schematische Verkabelung innerhalb und außerhalb der EMV-abschirmenden Umhausung mit den Anschlüssen für Netzstrom, Video und Audio. Es bezeichnen
(30) EMV abschirmende Umhausung
(31) kommerzieller Monitor
(32) interne Lautsprecher von (31)
(33) Kaltgerätebuchse für Netzstrom
(34) Netzfilter
(35) LWL-Buchse für Audio
(36) LWL-Buchsen für Video
(37) Transformator für die Stromversorgung der Elektronik (38) und (39)
(38) Audio D/A-Konverter
(39) Videokonverter LWL-DVI mit Stecker für (31)
(301) Netzkabel mit Kaltgerätestecker für (31)
(302) Stromversorgungskabel für (37)
(303) Erdungskabel für (30)
(304) Niederspannungs-Stromversorgungskabel für (38) und (39)
(305) Audiokabel mit Stecker für (31)
(306) Netzkabel mit Kaltgerätestecker für (30)
(311) LWL-Kabel für Audio
(312) LWL-Kabel für Video
(313) LWL-Kabel für Audio mit Stecker beidseitig
(315) LWL-Kabel für Video mit Stecker beidseitig
(321) Computer mit LWL-Anschlüssen für Audio und Video 3 the schematic wiring inside and outside of the EMC shielding enclosure with the power, video and audio connections. To designate it
( 30 ) EMC shielding housing
( 31 ) commercial monitor
( 32 ) internal speakers from ( 31 )
( 33 ) IEC power socket for mains power
( 34 ) Mains filter
( 35 ) Fiber optic socket for audio
( 36 ) Fiber optic jacks for video
( 37 ) Transformer for the power supply of the electronics ( 38 ) and ( 39 )
( 38 ) Audio D / A converter
( 39 ) Video Converter LWL-DVI with plug for ( 31 )
( 301 ) Power cord with IEC connector for ( 31 )
( 302 ) Power supply cable for ( 37 )
( 303 ) Grounding cable for ( 30 )
( 304 ) Low voltage power supply cable for ( 38 ) and ( 39 )
( 305 ) Audio cable with plug for ( 31 )
( 306 ) Power cord with IEC connector for ( 30 )
( 311 ) Fiber optic cable for audio
( 312 ) Fiber optic cable for video
( 313 ) Fiber optic cable for audio with plug on both sides
( 315 ) LWL cable for video with plug on both sides
( 321 ) Computer with fiber optic ports for audio and video

4 verschiedene Möglichkeiten des Anschlusses der Monitorbedientasten und der Zustandsanzeigen. 4(a)–(c) zeigen die Bedienung über mechanische Taster, entweder direkt auf die Mikrotaster der Platine (a), (b), oder über die Bedientasten des kommerziellen Monitors (c). Es bezeichnen
(41) die Platine des kommerziellen Monitors, welche die (Mikro-)Taster (42) und LEDs (43) enthält.
(44) die elektromagnetisch abschirmende Umhausung
(45) einen starren oder flexiblen Lichtleiter
(46) einen mechanischen Taster, welcher als ”verlängerter Finger” zur Bedienung von (42) dient; der mechanische Taster besteht aus Metall und ist elektrisch leitend mit (44) verbunden.
(47) elektrischer Taster, welcher mittels der Kabel (48) parallel zu (42) geschaltet ist; das Gehäuse des elektrischen Tasters besteht aus Metall, welches leitend mit (44) verbunden ist.
(491) das Gehäuse des kommerziellen Monitors
(492) eine Bedientaste des kommerziellen Monitors
(493) einen Lichtleiter des kommerziellen Monitors 4 different ways of connecting the monitor control buttons and status indicators. 4 (a) - (c) show the operation via mechanical buttons, either directly on the microswitches of the board (a), (b), or via the control buttons of the commercial monitor (c). To designate it
( 41 ) the board of the commercial monitor, which the (micro-) buttons ( 42 ) and LEDs ( 43 ) contains.
( 44 ) the electromagnetic shielding housing
( 45 ) a rigid or flexible light guide
( 46 ) a mechanical button, which as an "extended finger" for the operation of ( 42 ) serves; the mechanical button is made of metal and is electrically conductive with ( 44 ) connected.
( 47 ) electrical button, which by means of the cable ( 48 ) parallel to ( 42 ) is switched; the housing of the electrical button is made of metal, which conducts with ( 44 ) connected is.
( 491 ) the housing of the commercial monitor
( 492 ) a control button of the commercial monitor
( 493 ) a light guide of the commercial monitor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4008335 A1 [0004]

Claims

Computer monitor that complies with the requirements of the BSI Zone Model according to Zone 1-3 through a housing designed as a Faraday cage with EMC-shielding plastic or glass pane with inserted metal gauze for the display and data cables made of optical fibers (FO) and against shock and Vibration is secured, characterized in that a commercial monitor is used as a display unit instead of a custom-made, which is held securely by shock and vibration-damping mounts and bearings in the housing and this housing all additional devices, in particular the line filter and the Converter for converting the video signals from fiber optic to the standard video interfaces of the monitor including the required power supply, these additional devices are secured by means of shock and vibration-damping mounts and bearings.

Computer monitor according to claim 1, characterized in that the shielding plastic or glass is placed directly on the display, and thus only a minimal to vanishing air gap between the display and shield is created.

Computer monitor according to claim 1 and 2, characterized in that the monitor is reversibly connected at least at the four corners of the display by adapted to the housing shape of the monitor series partially elastic moldings with the housing.

Computer monitor according to claim 1 to 3, characterized in that the status displays are guided by means of one or more rigid or flexible optical fibers to the outside, such that the EMC shield is weakened or only to the extent that meets the requirements of BSI zone model stay.

Computer monitor according to claims 1 to 3, characterized in that the control buttons are replaced by commercially available metal keys or bridged by means of parallel connection, such that the EMC shield is weakened or only to the extent that meets the requirements of BSI zone model stay.

A computer monitor according to claims 1 to 3, characterized in that the control buttons are actuated by pins that act as an extension of the finger of an operator, such that the EMC shield is not weakened or only insofar that the requirements according to BSI Zone model remain met.

Computer monitor according to claims 1 to 3, characterized in that if the commercial monitor has speakers, they are supplied via optical fiber with the audio signals and the housing the corresponding audio converter for converting the digital optical signal into the corresponding analog signal if the monitor does not have an optical audio interface.

Computer monitor according to claims 1 to 3, characterized in that the housing of the commercial monitor contains independent speakers and associated audio electronics, which receives the audio signals via fiber.

Computer monitor according to claims 1 to 3, characterized in that the housing is provided with other interfaces, such as USB or others, which are connected via fiber to the computer, the enclosure contains all the electronics needed to convert the fiber optic signals ,