EMP står för ElektroMagnetisk Puls, och uppmärksammades vid provsprängningar av atomvapen högt upp i atmosfären som genomfördes i slutet av 1940-talet. De materiella skadorna blev små. Däremot kunde man upptäcka att elektronisk utrustning förstördes. Legender och forskning har sedan dess blandats ihop.

Vid beräkningar och experiment har man kunnat fastställa att EMP-strålningen från en 10 megatons atombomb som exploderar på en höjd 300 km ovanför jordytan kan förstöra elektronisk utrustning på 500-1000 km radie från sprängpunkten. Detta fenomen gav upphov till idén kring elektromagnetiska vapen.

Denna idé har varit vilande fram till mitten av 1990-talet då visionären Winn Schwartau myntade uttrycket HERF-guns (High Energy Radio Frequency Guns). Därefter har legender, science fiction och fakta blandats ihop. Idag används uttrycket HERF endast av hackers, medan man i forskningssammanhang hittar HPM-vapen som den korrekta benämningen. HPM står för High Power Microwave. För att förstå hur lätt eller svårt det är att bygga ett sådant vapen, och hur det är möjligt att skilja mellan legender och fakta måste vi först beskriva fenomenet elektromagnetisk strålning.

Går med ljusets hastighet
Elektromagnetiska vågor transporterar energi över vakuum, gaser eller vätskor utan att ta hjälp av ett elektriskt ledande medium. All elektromagnetisk strålning går med ljusets hastighet. Två variabler kan varieras för denna våg, dels amplitud och dels frekvens. Högre amplitud ger en högre intensitet och högre frekvens ger en högre inneboende energi för strålningen.

Den elektromagnetiska strålningens egenskaper förändras med frekvensen. Vid låg frekvens så har vi radiovågor, därefter kommer mikrovågor, infrarött ljus, synligt ljus, ultraviolett ljus, röntgenstrålning och vid riktigt hög frekvens så har vi gammastrålning. Radio och mikrovågor har den egenskapen att de i ledande material och kretsar kan inducera strömmar och spänningar, medan däremot synligt ljus värmer upp och att gammastrålning kan slita sönder molekyler dvs. har en joniserande inverkan. För elektromagnetiska vapen är radio- och mikrovågsområdet intressant.

Utrustningen absorberar strålningen
Syftet med ett elektromagnetiskt vapen är att skicka ut en eller flera elektromagnetiska pulser med en hög intensitet (effekt). Eftersom all elektronisk utrustning innehåller elektroniska kretsar är önskemålet att den attackerade utrustningen ska absorbera strålningen, dvs en stor spänning eller ström ska skapas i utrustningen så att denna förstörs. Oftast krävs inte så stor effekt.

I Intels datablad på Pentium 4 processorn kan det utläsas att den maximala strömmen in i processorn på ett ben, som innehåller grindar, max får vara 5 mA och spänningen inte överstiga 2.1 V. Om strömmar och spänningar skapas som är högre än dessa gränsvärden riskerar processorns interna halvledarövergångar att förstöras.

Det finns många sätt att klassificera olika typer av elektromagnetiska vapen. Ett sätt att skilja dessa åt är genom dess räckvidd. Ett annat sätt är att se om vapnet är återanvändbart. Många av de EMP-vapen som forskats på militärt förstörs vid användningen.

Som tidigare nämnts kan kärnvapen användas för att förstöra elektronisk utrustning, men vanliga sprängmedel i kombination med elektriska komponenter kan också användas för att generera elektromagnetisk strålning. Denna typ av vapen kan endast generera en puls. Vidare är portabiliteten en viktig faktor. De militära vapen, som kan generera EMP, är alla stora, otympliga och mycket dyra.

Vad denna artikel belyser, är de portabla och återanvändbara EMP-vapen som en hacker eller terrorister skulle kunna förfoga över. Vapnet skulle kunna fungera på 10-20 meters räckvidd från de datorer som ämnas förstöras och vapnet skulle kunna användas upprepade gånger, dvs inte förstöras när det används. Andra aspekter som skulle vara intressanta, är att vapnet skulle kunna bäras i en ryggsäck eller portfölj. Frågan är då om ett sådant vapen går att tillverka.

Så dimensionerar du EMP-vapnet
För att kunna dimensionera ett vapen måste vi kunna räkna på den inducerade effekten per ledare. Enligt Intels specifikation på en Pentium 4 processor måste 0.01 Watt induceras på en ledare till processorn i datorn. Om vi antar att datorn är en mottagningsantenn med en viss mottagningsförmåga och att EMP-vapnet är en sändarantenn med riktningsförmåga och sändningsegenskaper så kan Friis transmissionsformel användas.

Denna formel visar att effekten avtar kvadratiskt med avståndet. Detta beror på att den signal som skickas från sändaren sprids och inte är en fokuserad stråle. Friis transmissionsformel utgår dock från antagandet att inga dämpande faktorer finns mellan sändare och mottagare och idealiska förhållanden rörande antennernas egenskaper och inbördes riktning. En annan viktig punkt att lägga märke till är att både sändare och mottagare måste vara optimerad för en viss våglängd.

När sårbarheten för känsliga datorer betraktas så är först och främst kretsar i moderna datorer små vilket leder till små antenndimensioner. Vidare är servrar idag normalt placerade i serverskåp med metallväggar och numera ofta även dörrar utformade som ett metallgaller i stället för glasdörrar. Rackmonterade servrar har dessutom normalt även helt och hållet ett metallhölje. Det är lika vanligt att datorerna strömförsörjs lokalt av en UPS som filtrerar nätströmmen och har koppling till det lokala nätverket via optisk fiber. Om dessa servrar dessutom står i ett skyddat serverrum inser man att ett fungerande EMP-vapen måste ha en avsevärd styrka.

Moddad mikrovågsugn
När en litteraturstudie görs för att hitta EMP-vapen, så är de vapen som hittas antingen överdådigt sofistikerade, oftast med anknytning till militära projekt, eller så är de mycket enkla. Med sofistikationen kommer också höga kostnader. De billiga varianterna som diskuteras är de som anses skapa ett hot från hackers, brottslingar och sabotörer. Frågan är: fungerar dessa enklare vapen?

De flesta ”seriösa” beskrivningarna baseras på att en magnetron används som våggenerator. En magnetron används bland annat till att generera mikrovågor i mikrovågsugnar. Många hackers utgår från att man slaktar en mikrovågsugn och använder magnetronen från denna. Frekvensen för dessa magnetroner är 2.458 GHz och den sändande effekten är typiskt på 1000 Watt. Vi behöver 0.01 Watt skapat per ledare i den dator vi vill förstöra. Vi kan då se, eftersom effekten minskar med avseende på avståndet, att det inte går att förstöra någon dator.

Det innebär vidare att räckvidden för att generera störningar kan beräknas uppgå till högst 4 meters avstånd (utan hölje och rätt infallande vinkel) mellan EMP-vapnet och datorn. Med störningar menas att användaren kan återställa datorn genom omstart och fortsätta använda denna. En angripare kan alltså inte åstadkomma så mycket. Att datorn förstörs med strålningen från ett magnetronbaserat EMP-vapen kan endast diskuteras om vapnet placeras på armlängds avstånd från datorn. Vi kan då fundera om inte en tyngre slägga är både billigare och effektivare.

Ovan givna exempel är enkel att bygga och någorlunda portabel. För att erhålla en större effekt krävs en annan konstruktion. De alternativa konstruktionerna kan innebära en tyngd och en otymplighet så att vapnet inte går att använda praktiskt. Visst finns det säkert forskning på hur man skulle kunna tillverka lätta och portabla EMP-vapen, men än så länge har inget praktiskt användbart presenterats.

Mer skrämmande än hotfullt
När massmedia ibland beskriver EMP-vapen, brukar man visa en demonstration av ett EMP-vapen, till exempel där en säkerhetsexpert sitter vid en dator med ett mindre EMP-vapen vid datorns sida. Vad som visas journalisten är att datorn störs ut när EMP-vapnet aktiveras på ett avstånd av några decimeter. Därefter poängteras faran med vapnet, att den i en större konfiguration enkelt skulle kunna slå ut datorer på ett längre avstånd. Den hotbild som målas upp är tvåfaldig, dels ur ett militärt perspektiv och dels ur ett civilt perspektiv.

I det militära perspektivet så är EMP-vapnens primära användning att slå ut samband och ledningscentraler, högteknologiska stridsmedel så som jaktflyg och missilsystem samt elektronisk infrastruktur som data- och telenät. Även civila mål kan vara av intresse så som banker, sjukvård, myndigheter och civila sambandscentraler. I dessa sammanhang talar forskare och militär expertis oftast om missilburna EMP-vapen. Meningen är att antingen störa ut (blända) fienden eller förstöra elektronisk infrastruktur.

Sprängning av atomvapen högt upp i atmosfären sågs som ett defensivt sätt att försvara sig mot missiler och fientligt flyg. Då de militära perspektiven diskuteras är det nödvändigt att komma ihåg att dessa mål har andra förutsättningar. Militära system använder själva ofta de aktuella våglängderna både för egen kommunikation och för sensorspaning. Dessa system är alltså sårbara för bländning och vid angrepp finns det alltså en antennväg in mot systemen. Det militära intresset för EMP innebär också att störa ut allt som styrs via radiokommunikation, t.ex. GPS-styrda missiler, radio- och radaranläggningar.

Idén till den urbana krigföringen där spioner går och saboterar infrastruktur med hjälp av EMP-vapen väcktes av hackers och vapenfantaster. Konferenser vittnar om att denna typ av vapen har diskuterats och det har spekulerats i hur rustat samhället är mot dessa typer av vapen. Vi kommer då in på den civila hotbilden.

Den civila hotbilden baseras på portabla EMP-vapen som fungerar med en räckvidd mellan 10-20 meter. Syftet med denna hotbild är att det är svårt att härleda om man blivit utsatt för ett sabotage. Följande scenarier har betraktats som trovärdiga:

  • Företag skulle kunna utnyttja den mot varandra för att uppnå konkurrensfördelar. I och med att det är svårt att härleda att just ett EMP-vapen används så skulle attacker kunna vara lönsamma.
  • Hackers skulle kunna tillverka denna typ av vapen endast för skojs skull och sabotera.
  • Brottslingar skulle kunna använda vapnet för utpressning.
  • Spioner eller terrorister skulle på ett smidigt sätt kunna lamslå den civila infrastrukturen.

Problemen för ett företag som vill sabotera för en konkurrent är givetvis att tillverka ett fungerande vapen, att komma tillräckligt nära ett mål, att kunna avgöra när nöjaktig skada uppnåtts och att kunna avgöra om angreppen verkligen ger någon fördel. Genom att angreppet är dolt och utförs i det tysta så gäller samma sak själva resultatet. I vissa fall, exempelvis angrepp mot civil infrastruktur och telekommunikation, skulle man genom att själv använda den erbjudna tjänsten kunna konstatera om och när den påveas.

Hackers har ett intresse för denna typ av utrustning, men trots ett stort intresse så har inga fungerande konstruktioner egentligen uppvisats. De konstruktioner som visas på hacker-möten har begränsad effekt vilket redan påtalats. De större vapen eller snarare laboratorieutrustning som säljs är egentligen främst avsedda för tillverkare av elektronisk utrustning som vill förvissa sig om vilken styrka deras produkter har mot en viss störning.

Som vapen för utpressning eller terrorism saknar ett oblodigt vapen egentlig skrämseleffekt. De kända fall av utpressning som funnits mot IT-systemen har snarare gällt antingen hot om dataintrång eller hot att sprida redan infångad information. Även sabotörer skulle sannolikt välja andra vapen och tekniker. Möjligheterna att komma nära en skyddad anläggning i ett skärpt läge med en tung och skrymmande utrustning måste anses vara begränsade.

EMP-skydd inte aktuellt
Det har i flera sammanhang uttryckts behov av en EMP-policy för att skydda det moderna civila samhället. För ett företag eller myndighet finns ofta ett väl fungerande skydd mot ett hypotetiskt EMP-vapen om bara känsliga system skyddas i serverrum bakom de skydd som rackskåp, UPS:er och optisk fiber kan ge mot omvärlden. Fungerar sedan övrig säkerhet riktigt med backuptagning av data mm så är riskerna avsevärt begränsade.

De risker som trots allt kvarstår kan avse miljöer dit allmänheten har tillträde, exempelvis olika publika lokaler som sjukhus, bankkontor eller terminaler för resande. För samtliga dessa miljöer gäller dock att de dimensionerande säkerhetshoten normalt är av annan och betydligt allvarligare karaktär, men också att känslig utrustning ofta relativt väl kan separeras från de allmänt tillgängliga miljöerna.

Hotet är överdrivet
Det finns flera enkla svar på frågan om varför informationen om EMP-vapen är missvisande och varför korrigeras inte missvisningen:

  • Det är svårt för massmedia och journalister att bedöma vilken information som är trovärdig.
  • De flesta åtgärder som minskar sårbarheten för IT-system som datahallar, skyddande kabinett etc är i sig av godo av flera orsaker.
  • Viss kritisk infrastruktur skyddas mot EMP-vapen, men det är då normalt fråga om främst militära anläggningar.

Mot denna bakgrund är det förklarligt att ingen vill förminska ett hot. Det kan även spela in att alla bedömningar som resulterar i ökat skydd och ökad redundans av många betraktas som positivt även om åtgärderna kanske baserats på en missuppfattad hotbild.

Fascinerande tanke
Elektromagnetisk puls är en fascinerande tanke, och en hel del forskning pågår inom området. Som tidigare sagts har det mesta handlat om större vapen och hur kärnvapen skulle kunna användas. Tanken på ett elektromagnetiskt vapen som får plats i en portfölj är än idag science fiction. Vapen i den storleken kräver fortfarande att angriparen måste vara minst på armlängds avstånd för att vapnet ska fungera.

Det finns företag i USA som påstår att de säljer kraftigare EMP-vapen, bl a företaget ”information unlimited” som kan hittas på länken www.amazing1.com. (Förutom EMP-vapen säljer de ritningar och böcker om elektroniska fiskhjälpmedel och hypnos osv.) Deras minsta konstruktion väger 90 kilo och kan generera pulser med en storlek på 300 Megawatt. Kostnad för en sådan utrustning är omkring 30 000 kronor. Detta ger betydligt mer effekt än magnetronlösningen. Säljaren av utrustningen säger att det är svårt att entydigt rikta effekten från vapnet, och att egen elektronisk utrustning förstörs vid användandet.

Om vi utgår från att en terrorist har tillgång till vapnet, så är vapnet så pass stort att det måste transporteras i en pickup. Efter att vapnet använts är risken stor att pickupen inte startar igen, eftersom ett normalt fordon idag innehåller ett tjog datorer. Vidare så kan inte vapnet användas på ett smidigt sätt utan att någon märker det. Förutom att vapnet är skrymmande så låter det myvket, bl.a. hörs laddningsöverslag (smattrande ljud) samt laddningar av kondensatorer. Än så länge är bärbara EMP-vapen endast en fascinerande tanke.


Text: Astrid Rennerfelt och Mikael Simovits
Grafik: Ola Rehnberg

Artikeln återfinns i tidningen Säkerhet & Sekretess nummer 2 - 2004.
Här kan du prenumerera på tidningen.

Fakta

EMP (Electromagnetic pulse)
Det fenomen som uppkommer vid atomvapensprängningar. Den elektromagnetiska pulsen slår ut elektronisk utrustning genom att inducera hög spänning och ström i ledande material.

HEMP (High-altitude electromagnetic pulse)
Den elektromagnetiska puls som är resultatet av en sprängning av ett atomvapen högt upp i atmosfären.

HPM (High power microwave)
Den term som används i forskningssammanhang.

HERF (High Energy Radio Frequency)
En populärvetenskaplig term som mestadels används av hackers.

EM gun (Electromagnetic railgun)
Något helt annat. Ett vapen som skjuter ut projektiler med hjälp av magnetisk dragkraft. (Förväxlas ibland med EMP-vapen)