اصل "گراندینگ تک نقطهای" برای طراحی ایمنی سیستمهای امنیتی
۱. مفهوم اساسی «گراند یک نقطهای»
گراند یک نقطهای به ساختاری اشاره دارد که در آن میزبان اصلی سیستم فقط در یک نقطه به زمین متصل میشود، در حالی که تمام دستگاههای دور (از جمله دوربینها و تجهیزات دیگر) باید از لحاظ الکتریکی از زمین جدا شوند. به طور خاص، «گراند یک نقطهای» به این معناست که برای هر «سیستم» که اجزای آن به صورت مستقیم به یکدیگر متصل هستند، نقطه تجمع مرکزی (یعنی میزبان اصلی یا میزبان فرعی سیستم) تنها در یک نقطه باید گراند شود.
به عنوان مثال، در یک سیستم انتقال نوری: ارسالکنندههای نوری چند کاناله پیشین به عنوان میزبانهای فرعی عمل میکنند. پوشش آنها تنها در یک نقطه به زمین گراند میشود، در حالی که تمام دوربینهایی که از طریق کابلها به این ارسالکنندههای نوری متصل میشوند، باید از زمین جدا شوند. این تشکیل یک «گراند یک نقطهای» برای یک سیستم با اتصال الکتریکی مستقیم است. گراند میزبان اصلی پشتی نمیتواند جایگزین این باشد، زیرا لیزر ارتباط الکتریکی بین دو سمت را قطع میکند.
۲. الزامات مهندسی برای «گراند یک نقطهای»
میزبان اصلی باید تنها در یک نقطه گراند شود و تمام تجهیزات دور در سیستم باید نسبت به زمین شناور باشند. شارژهای الکترواستاتیکی تولید شده در سیستم از طریق نقطه گراند میزبان تخلیه میشوند، که این امر منجر به حفظ پتانسیل الکترواستاتیکی یکسان با زمین و اطمینان از ایمنی عملیات میشود.
پس از اجرای گراند یک نقطهای، «پتانسیل گراند» سیستم به معنای پتانسیل سیستم نسبت به پتانسیل صفر زمین—به طور خاص، پتانسیل در نقطه گراند سیستم—است.
در انجمنهای صنعت امنیت، برخی از دفاعکنندگان ضدبلایی که خود را «حرفهای» مینامند، از اصطلاحاتی مانند «فشار بالا» یا «پتانسیل بالا» برای توصیف فشار الکتروموتوری القایی توسط صاعقه روی کابلها استفاده کردهاند و ادعا کردهاند که «گراند کردن محافظهای صاعقه در دو سر کابل میتواند دو سر را به یک پتانسیل ببرد.»
با این حال، تحلیل با فرکانس بالا نشان میدهد که برای فشار الکتروموتوری القایی متناوب روی کابلها، حتی اگر مقاومت گراند محافظ صاعقه صفر باشد و پتانسیل گراند در دو سر یکسان باشد، ولتاژهای محدودکننده محافظهای صاعقه در دو سر همیشه «با اندازه یکسان اما با قطبیت مخالف» خواهد بود. هیچ شرایطی از پتانسیل یکسان وجود ندارد. علاوه بر این، «مسیر تخلیه به زمین» شامل امپدانس جمعی AC/DC کابل و رسانههای گراند، به همراه خود مقاومت گراند است. ایده «حرکت موثر جریان صاعقه» در چنین ساختارهایی فقط یک توهم است.
فشار الکتروموتوری القایی توسط صاعقه با زمین مرتبط نیست؛ مشکل تخلیه جریان به زمین وجود ندارد. «گراند یک نقطهای» تنها برای تخلیه شارژهای الکترواستاتیکی در داخل سیستم طراحی شده است و نیازی به مقاومت گراند پایین یا شبکه گراند اختصاصی ندارد. این مورد از نظر بنیادی با گراند کردن معمولی تیرهای صاعقه، گراند سیستمهای تغذیه یا گراند محافظهای صاعقه که برای رسیدگی به جریانهای بزرگ طراحی شدهاند، متفاوت است. یک اتصال ساده با سیم عادی به آرماتور ساختمان یا لوله آب کافی است.
۳. تحلیل منطقی «گراند یک نقطهای»
«گراند یک نقطهای» تمام لوپهای گراند را حذف میکند و به طور مؤثر مسیرهای تجاوز «پتانسیل گراند القایی صاعقه» و «پتانسیل گراند شبکه تغذیه» به سیستمهای الکترونیکی پایین ولتاژ را مسدود میکند. این تکنیک اساسی و مؤثرترین روش برای محافظت از صاعقه، کاهش فشار و جلوگیری از تداخل است.
در مقابل، گراند چند نقطهای موجب تداخل پتانسیل گراند، فشارهای شبکه تغذیه و ولتاژهای پسزدن صاعقه میشود. موارد واقعی زیادی در مهندسی امنیت نشان دادهاند که گراند چند نقطهای منجر به تخریب تجهیزات امنیتی و محافظهای صاعقه شده است.
«گراند یک نقطهای» در سیستمهای امنیتی نه تنها با محافظت از صاعقه القایی سازگار است بلکه اصولی و پیشنیاز ضروری برای طراحی صحیح محافظت از صاعقه در چنین سیستمهایی است.
صاعقه مستقیم نباید و نمیتواند برای تخلیه به هیچ بخشی از سیستم متکی باشد. محافظت از صاعقه القایی فقط نیاز به مدارهای محافظ برای کاهش ولتاژ القایی در پورتهای تجهیزات به حدی که کمتر از «حداکثر ولتاژ ایمن» تجهیزات باشد دارد. این مدارهای محافظ نیازی به اتصال به زمین ندارند.
با «گراند یک نقطهای»، کل سیستم در همان پتانسیل نقطه گراند شناور است. ایجاد گراند چند نقطهای به صورت مصنوعی و تلاش برای دستیابی به «پیوند پتانسیل یکسان» از نظر نظری و عملی برای سیستمهای اطلاعاتی گسترده غیرممکن است.
پایبندی به اصول طراحی ایمنی «گراند یک نقطهای» به کمک میکند تا از افسانهای که «محافظت از صاعقه بر اساس گراند» نامیده میشود پیروی نکنیم و سرمایهگذاری اضافی در سیستمهای گراند پیچیده را جلوگیری کنیم.
