《計算機網(wǎng)絡(luò)攻擊與安全防護》5 計算機硬件與環(huán)境安全

計算機硬件與環(huán)境安全

2010/3/21

本章主要內(nèi)容

對計算機硬件的安全威脅

計算機硬件安全技術(shù)

環(huán)境安全技術(shù)

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計算機硬件及其運行環(huán)境是計算機網(wǎng)絡(luò)信息

系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，它們的安全直接影響著網(wǎng)絡(luò)

信息的安全。由于自然災(zāi)害、設(shè)備自然損壞和

環(huán)境干擾等自然因素以及人為的竊取與破壞等

原因，計算機設(shè)備和其中信息的安全受到很大

的威脅。

本章討論計算機設(shè)備及其運行環(huán)境以及計算

機中的信息面臨的各種安全威脅和防護方法，

并介紹利用硬件技術(shù)實現(xiàn)信息安全的一些方法。

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1對計算機硬件的安全威脅

1.1計算機硬件安全缺陷

1.2環(huán)境對計算機的安全威脅

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1.1計算機硬件安全缺陷

＞重點討論PC機的安全

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PC機的一個重要用途是建立個人辦公環(huán)

境。PC機硬件的尺寸越來越小，容易搬

移，尤其是筆記本電腦、超級移動

PC(UMPC)以及“易PC”(EasytoWork)

更是如此。這既是優(yōu)點也是弱點。這樣

小的機器并未設(shè)計固定裝置，使機器能

方便地放置在桌面上，于是盜竊者能夠

很容易地搬走整個機器，其中的各種文

件也就談不上安全了。

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即使有保護機制也很簡單，或者很容易

被繞過。例如，CMOS中的口令機制可

以通過把CMOS的供電電池短路，使

CMOS電路失去記憶功能，而繞過口令

的控制。由于PC機的機箱很容易打開

（有的機器甚至連螺絲刀也不需要），

做到這一點是很容易。

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PC機的硬件是很容易安裝和拆卸的，硬盤容易

被盜，其中的信息自然也就不安全了。而且存

儲在硬盤上的文件幾乎沒有任何保護措施，

DOS的文件系統(tǒng)存儲結(jié)構(gòu)與管理方法幾乎是人

所皆知的，對文件附加的安全屬性，如隱藏、

只讀、存檔等屬性，很容易被修改，對磁盤文

件目錄區(qū)的修改既沒有軟件保護也沒有硬件保

護。掌握磁盤管理工具的人，很容易更改磁盤

文件目錄區(qū)，造成整個系統(tǒng)的信息紊亂。

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在硬盤或軟盤的磁介質(zhì)表面的殘留磁信

息也是重要的信息泄漏渠道，文件刪除

操作僅僅在文件目錄中作了一個標記，

并沒有刪除文件本身數(shù)據(jù)存儲區(qū)，有經(jīng)

驗的用戶可以很容易恢復(fù)被刪除的文件。

保存在軟盤上的數(shù)據(jù)也很容易因不小心

劃壞、各種硬物碰傷或受潮霉變而無法

讀取。

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內(nèi)存空間之間沒有保護機制，即使簡單

的界限寄存器也沒有，也沒有只可供操

作系統(tǒng)使用的監(jiān)控程序或特權(quán)指令，任

何人都可以編制程序訪問內(nèi)存的任何區(qū)

域，甚至連系統(tǒng)工作區(qū)（如系統(tǒng)的中斷

向量區(qū)）也可以修改，用戶的數(shù)據(jù)區(qū)得

不到硬件提供的安全保障。

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有些軟件中包含用戶身份認證功能，如

口令、軟件狗等都很容易被有經(jīng)驗的程

序員繞過或修改認證數(shù)據(jù)。有的微機處

理器芯片雖然提供硬件保護功能，但這

些功能還未被操作系統(tǒng)有效利用。

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計算機的外部設(shè)備是不受操作系統(tǒng)安全

控制的，任何人都可以利用系統(tǒng)提供的

輸出命令打印文件內(nèi)容，輸出設(shè)備是最

容易造成信息泄漏或被竊取的地方。

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計算機中的顯示器、中央處理器（CPU）

和總線等部件在運行過程中能夠向外部

輻射電磁波，電磁波反映了計算機內(nèi)部

信息的變化。經(jīng)實際儀器測試，在幾百

米以外的距離可以接受與復(fù)現(xiàn)顯示器上

顯示的信息，計算機屏幕上的信息可以

在其所有者毫不知曉的情況下泄漏出去。

計算機電磁泄漏是一種很嚴重的信息泄

扁途徑。

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計算機的中央處理器（CPU）中常常還

包括許多未公布的指令代碼，例如DOS

操作系統(tǒng)中就利用了許多未公開的

80X86系列的指令。這些指令常常被廠

家用于系統(tǒng)的內(nèi)部診斷或可能被作為探

視系統(tǒng)內(nèi)部的信息的“陷門”，有的甚至

可能被作為破壞整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的“炸彈九

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計算機硬件及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障也會對計算機中的

信息造成威脅，硬件故障常常會使正常的信息

流中斷，在實時控制系統(tǒng)中，這將造成歷史信

息的永久丟失。

2006年12月26日晚8時26分至40分間，我國

臺灣屏東外海發(fā)生地震。臺灣地區(qū)的地震影響

到大陸出口光纜，中美海纜、亞太1號等至少6

條海底通信光纜發(fā)生中斷，造成我國大陸至臺

灣地區(qū)、美國、歐洲的通信線路大量中斷，互

聯(lián)網(wǎng)大面積癱瘓，除我國外，日本、韓國、新

加坡網(wǎng)民均受到影響。這是計算機系統(tǒng)物理安

全遭到破壞的一個典型例子。

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1.2環(huán)境對計算機的安全威脅

1.溫度

r2.濕度

3.灰塵

F4.電磁干擾

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溫度

計算機的電子元器件、芯片都密封在機

箱中，有的芯片工作時表面溫度相當

高，例如586CPU芯片需要帶一個小風

扇散熱，電源部件也是一個大的熱源，

雖然機箱后面有小型排風扇，但計算機

工作時，箱內(nèi)的溫度仍然相當?shù)母?，?/p>

果周邊溫度也比較高的話，機箱內(nèi)的溫

度很難降下來。

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一般電子元器件的工作溫度的范圍是

0℃~45℃,當環(huán)境溫度超過60℃時，

計算機系統(tǒng)就不能正常工作，溫度每升

高10℃,電子元器件的可靠性就會降低

25%o元器件可靠性降低無疑將影響計

算機的正確運算，影響結(jié)果的正確性。

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溫度對磁介質(zhì)的導(dǎo)磁率影響很大，溫度過高或

過低都會使導(dǎo)磁率降低，影響磁頭讀寫的正確

性。溫度還會使磁帶、磁盤表面熱脹冷縮發(fā)生

變化，造成數(shù)據(jù)的讀寫錯誤，影響信息的正確

性。溫度過高會使插頭、插座、計算機主版、

各種信號線腐蝕速度加快，容易造成接觸不

良，溫度過高也會使顯示器各線圈骨架尺寸發(fā)

生變化，使圖象質(zhì)量下降。溫度過低會使絕緣

材料變硬、變脆，使漏電流增大，也會使磁記

錄媒體性能變差，也會影響顯示器的正常工作。

計算機工作的環(huán)境溫度最好是可調(diào)節(jié)的，一般

控制在21℃±3℃。

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濕度

環(huán)境的相對濕度若低于40%時，環(huán)境相對是

干燥的；若相對濕度若高于60%時，環(huán)境相

對是潮濕的。濕度過高過低對計算機的可靠性

與安全性都有影響。當相對濕度超過65%以

后，就會在元器件的表面附著一層很薄的水

膜，會造成元器件各引腳之間的漏電，甚至可

能出現(xiàn)電弧現(xiàn)象。當水膜中含有雜質(zhì)時，它們

會附著在元器件引腳、導(dǎo)線、接頭表面，會造

成這些表面發(fā)霉和觸點腐蝕。磁性介質(zhì)是多孔

材料，在相對濕度高的情況下，它會吸收空氣

中的水分變潮，使其導(dǎo)磁率發(fā)生明顯變化，造

成磁介質(zhì)上的信息讀寫錯誤。

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在高濕度的情況下，打印紙會吸潮變厚，也會

影響正常的打印操作。當相對濕度低于20%

時，空氣相當干燥，這種情況下極易產(chǎn)生很高

的靜電（實驗測量可達10kV）,如果這時有

人去碰MOS器件，會造成這些器件的擊穿或產(chǎn)

生誤動作。過分干燥的空氣也會破壞磁介質(zhì)上

的信息，會使紙張變脆、印刷電路板變形。如

果對計算機運行環(huán)境沒有任何控制，溫度與濕

度高低交替大幅度變化，會加速對計算機中的

各種器件與材料腐蝕與破壞作用，嚴重影響計

算機的正常運行與壽命。計算機正常的工作濕

度應(yīng)該是40%與60%之間。

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灰塵

空氣中的灰塵對計算機中的精密機械裝置，如

磁盤、光盤驅(qū)動器影響很大，磁盤機與光盤機

的讀頭與盤片之間的距離很小，不到一個微米。

在高速旋轉(zhuǎn)過程各種灰塵，其中包括纖維性灰

塵會附著在盤片表面，當讀頭靠近盤片表面讀

信號的時候，就可能擦傷盤片表面或者磨損讀

頭，造成數(shù)據(jù)讀寫錯誤或數(shù)據(jù)丟失。放在無防

塵措施空氣中平滑的光盤表面經(jīng)常會帶有許多

看不見的灰塵，即使用干凈的布梢微用點力去

擦抹，也會在盤面上形成一道道劃痕。

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如果灰塵中還包括導(dǎo)電塵埃和腐蝕性塵

埃的話，它們會附著在元器件與電子線

路的表面，此時機房若空氣濕度較大的

話，會造成短路或腐蝕裸露的金屬表面。

灰塵在器件表面的堆積，會降低器件的

散熱能力。因此，對進入機房的新鮮空

氣應(yīng)進行一次或兩次過濾，要采取嚴格

的機房衛(wèi)生制度，降低機房灰塵含量。

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電磁干擾

電氣與電磁干擾是指電網(wǎng)電壓和計算機

內(nèi)外的電磁場引起的干擾。常見的電氣

干擾是指電壓的瞬間較大幅度的變化、

突發(fā)的尖脈沖或電壓不足甚至掉電。例

如，計算機房內(nèi)使用較大功率的吸塵器、

電鉆，機房外使用電鋸、電焊機等大用

電量設(shè)備，這些情況都容易在附近的計

算機電源中產(chǎn)生電氣噪音信號干擾。

2010/3/2124

這些干擾一般容易破壞信息的完整性，

有時還會損壞計算機設(shè)備。防止電氣干

擾的辦法是采用穩(wěn)壓電源或不間斷電

源，為了防止突發(fā)的電源尖脈沖，對電

源還要增加濾波和隔離措施。

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對計算機正常運轉(zhuǎn)影響較大的電磁干擾

是靜電干擾與周邊環(huán)境的強電磁場干擾。

由于計算機中的芯片大部分都是MOS器

件，靜電電壓過高會破壞這些MOS器

件，據(jù)統(tǒng)計50%以上的計算機設(shè)備的損

害直接或間接與靜電有關(guān)。

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防靜電的主要方法有：機房應(yīng)該按防靜電要求

裝修（如使用防靜電地板），整個機房應(yīng)該有

一個獨立的和良好的接地系統(tǒng)，機房中各種電

氣和用電設(shè)備都接在統(tǒng)一的地線上。周邊環(huán)境

的強電磁場干擾主要指可能的無線電發(fā)射裝置、

微波線路、高壓線路、電氣化鐵路、大型電機、

高頻設(shè)備等產(chǎn)生的強電磁干擾。這些強電磁干

擾輕則會使計算機工作不穩(wěn)定，重則對計算機

造成損壞。

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2計算機硬件安全技術(shù)

計算機硬件安全是所有單機計算機系統(tǒng)和計算

機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)，計算機硬件安全技術(shù)

是指用硬件的手段保障計算機系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

中的信息安全的各種技術(shù)，其中也包括為保障

計算機安全可靠運行對機房環(huán)境的要求，有關(guān)

環(huán)境安全技術(shù)將在3?3節(jié)中介紹。

本節(jié)將介紹用硬件技術(shù)實現(xiàn)的PC機防護技術(shù)、

訪問控制技術(shù)、可信計算和安全芯片技術(shù)以及

防電磁泄露技術(shù)。

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2.1

PC機物理防護

機箱鎖扣（明基）

這個鎖扣實現(xiàn)的方式非常簡單。在機箱上固定一個

帶孔的金屬片，然后在機箱側(cè)板上打一個孔，當側(cè)

板安裝在機箱上時，金屬片剛好穿過鎖孔，此時用

戶在鎖孔上加裝一把鎖就實現(xiàn)了防護功能。

/特點：

這種方式實現(xiàn)簡單，制造成本低。但由于這種方式

防護強度有限，安全系數(shù)也較低。

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Kensington鎖孔需要配合Kensington線纜鎖來實現(xiàn)防護功

能。這個鎖由美國的Kensington公司發(fā)函。Kensington鎖

實現(xiàn)的原理很簡單。鎖孔為一個加固的方形孔，而

Kensington線纜鎖是一根帶有鎖頭的鋼纜(圖片左上方)。

使用時將鋼纜的一頭固定在桌子或其他固定裝置上，另一頭

將鎖頭固定在機箱上的Kensington鎖孔內(nèi)，就實現(xiàn)了防護功

能。

f特點：

這種固定方式靈活，對于一些開在機箱側(cè)板上的Kensington

2()1稿艇忘事可以鎖定機箱側(cè)板，而且鋼纜還能防止機箱被人

機箱電磁鎖（浪潮）

機箱電磁鎖主要出現(xiàn)在一些高端的商用PC產(chǎn)品上。這種鎖是

安裝在機箱內(nèi)部的，并且借助嵌入在BIOS中的子系統(tǒng)通過密

碼實現(xiàn)電磁鎖的開關(guān)管理，因此這種防護方式更加的安全和

美觀，也顯得更加的人性化。

特點：

這種方式防護體現(xiàn)了較高的科技含量，但是也會帶來整體采

購成本的升高。

2010/3/2131

將傳感設(shè)備安放在機箱邊緣，當機箱蓋被打開時，傳感開關(guān)

自動復(fù)位，此時傳感開關(guān)通過控制芯片和相關(guān)程序，將此次

開箱事件自動記錄到BlOS中或通過網(wǎng)絡(luò)及時傳給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管

理中心，實現(xiàn)集中管理。

特點：

上述管理方法是一種創(chuàng)新的防護方式。但是當網(wǎng)絡(luò)斷開或計

算機電源徹底關(guān)閉時，上述網(wǎng)絡(luò)管理方式的弊端也就體現(xiàn)出

來了。

2010/3/2132

上面四點只是品牌PC一些有代表性的物理防護

方式，但實際上還有一些其他的防護方式也常

在商用PC上出現(xiàn)。

如可以將鍵盤鼠標固定在機箱側(cè)板上的安全鎖、

可覆蓋主機后端接口的機箱防護罩等，這些都

能從一定程度上保障設(shè)備和信息的安全。

但是“道高一尺，魔高一丈”，任何先進的防護

方式鎖得住的永遠是是君子，而不是小人。

2010/3/2133

2.2基于硬件的訪問控制技術(shù)

訪問控制的對象主要是計算機系統(tǒng)的軟件與數(shù)

據(jù)資源，這兩種資源平時一般都是以文件的形

式存放在硬盤或軟盤上。所謂訪問控制技術(shù)主

要是指保護這些文件不被非法訪問的技術(shù)。

由于硬件功能的限制，PC機的訪問控制功能明

顯地弱于大型計算機系統(tǒng)。PC機操作系統(tǒng)沒有

提供有效的文件訪問控制機制。在DOS系統(tǒng)和

Windows系統(tǒng)中，文件的隱藏、只讀、只執(zhí)

行等屬性以及Wind。ws中的文件共享與非共

享等機制是一種較弱的文件訪問控制機制。

2010/3/2134

PC機訪問控制系統(tǒng)應(yīng)當具備的主要功能：

防止用戶不通過訪問控制系統(tǒng)而進入計算機系統(tǒng)。

控制用戶對存放敏感數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域（內(nèi)存或硬盤）

的訪問。

?對用戶的所有1/0操作都加以控制。

防止用戶繞過訪問控制直接訪問可移動介質(zhì)上的文

件，防止用戶通過程序?qū)ξ募闹苯釉L問或通過計

算機網(wǎng)絡(luò)進行的訪問。

?防止用戶對審計日志的惡意修改。

2010/3/2135

純粹軟件保護技術(shù)其安全性不高，比較容易破

解。軟件和硬件結(jié)合起來可以增加保護能力,

目前常用的辦法是使用電子設(shè)備“軟件狗”，這

種設(shè)備也稱為電子“鎖”。軟件運行前要把這個

小設(shè)備插入到一個端口上，在運行過程中程序

會向端口發(fā)送詢問信號，如果“軟件狗”給出響

應(yīng)信號，則說明該程序是合法的。

2010/3/2136

“軟件狗”的不足

當一臺計算機上運行多個需要保護的軟件時，

就需要多個“軟件狗”，運行時需要更換不同的

“軟件狗”，這給用戶增加了不方便。這種保護

方法也容易被破解，方法是跟蹤程序的執(zhí)行，

找出和“軟件狗”通訊的模塊，然后設(shè)法將其跳

過，使程序的執(zhí)行不需要和“軟件狗”通訊。為

了提高不可破解性，最好對存放程序的軟盤增

加反跟蹤措施，例如一旦發(fā)現(xiàn)被跟蹤，就停機

或使系統(tǒng)癱瘓。

2010/3/2137

與機器硬件配套保護法

在計算機內(nèi)部芯片（如ROM）里存放該機器

唯一的標志信息，軟件和具體的機器是配套

的，如果軟件檢測到不是在特定機器上運行便

拒絕執(zhí)行。為了防止跟蹤破解，還可以在計算

機中安裝一個專門的加密、解密處理芯片，密

鑰也封裝于芯片中。

2010/3/2138

1.可信計算的概念

“可信計算”的概念開始在世界范圍內(nèi)被提出是在

1999年，主要是通過增強現(xiàn)有的PC終端體系結(jié)

構(gòu)的安全性來保證整個系統(tǒng)的安全。

2010/3/2139

2.3可信計算機與安全芯片

1.可信計算的提出

?計算機終端是安全的源頭。

從組成信息系統(tǒng)的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、終端三個層面上

來看，現(xiàn)有的保護手段是逐層遞減的，這說明人們

往往把過多的注意力放在對服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的保護

上，而忽略了對終端的保護，這顯然是不合理的。

終端往往是創(chuàng)建和存放重要數(shù)據(jù)的源頭，而且絕大

多數(shù)的攻擊事件都是從終端發(fā)起的。可以說，安全

問題是終端體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的不安全所引起的。

如果從終端操作平臺實施高等級的安全防范，這些

不安全因素將從終端源頭被控制。

2010/3/2140

2.3可信計算機與安全芯片

1.可信計算的提出

對于最常用的微機，只有從芯片、主板等硬件和

BIOS、操作系統(tǒng)等底層軟件綜合采取措施，才能

有效地提高其安全性。

2010/3/2141

2.3可信計算機與安全芯片

目前，可信計算的用途包括：

風險管理。在突發(fā)事件發(fā)生時，使個人和企業(yè)財產(chǎn)

的損失最小。

數(shù)字版權(quán)管理。保護數(shù)字媒體不被非授權(quán)的拷貝和

擴散。

電子商務(wù)。有利于交易雙方互相了解和建立信任關(guān)

系。

安全監(jiān)測與應(yīng)急。監(jiān)測計算機的安全狀態(tài)，發(fā)生事

件時作出響應(yīng)。

2010/3/2142

2.3可信計算機與安全芯片

2.可信計算的概念

?目前，關(guān)于“可信”尚未形成統(tǒng)一的定義?？尚庞嬎?/p>

組織TCG用實體行為的預(yù)期性來定義可信：如果它

的行為總是以預(yù)期的方式，朝著預(yù)期的目標，則一

個實體是可信的。

ISO/1EC15408標準定義可信為：參與計算的組

件、操作或過程在任意的條件下是可預(yù)測的，并能

夠抵御病毒和物理干擾。

2010/3/2143

可信計算平臺的工作原理是將BlOS引導(dǎo)塊作為完整性

測量的信任的根，可信計算模塊TPM作為完整性報告

的信任的根，對BIOS、操作系統(tǒng)進行完整性測量，保

證計算環(huán)境的可信性。信任鏈通過構(gòu)建一個信任根，

從信任根開始到硬件平臺、到操作系統(tǒng)、再到應(yīng)用，

一級測量認證一級，一級信任一級，從而把這種信任

擴展到整個計算機系統(tǒng)。其中信任根的可信性由物理

安全和管理安全確保。

可

可

可

可

信

信

信

信

硬

操

應(yīng)

根

件

作

用

平

系

系

臺

統(tǒng)

統(tǒng)

2010/3/21圖3.5可信計算機系統(tǒng)44

“可信計算”技術(shù)的核心是稱為TPM（可信平臺模塊）的

安全芯片。

TCG定義了具有安全存儲和加密功能的TPM（可信平臺

模塊），并于2001年1月30日發(fā)布了基于硬件系統(tǒng)的

“可信計算平臺規(guī)范，，1.0版標準。該標準通過在計算機

系統(tǒng)中嵌入一個可抵制篡改的獨立計算引擎，使非法

用戶無法對其內(nèi)部的數(shù)據(jù)進行更改，從而確保了身份

認證和數(shù)據(jù)加密的安全性，2003年10月發(fā)布了1.2版

標準。

2010/3/2145

TPM實際上是一個含有密碼運算部件和存儲部件的小

型片上系統(tǒng)(SystemonChip,SOC),由CPU、存

儲器、I/O、密碼運算器、隨機數(shù)產(chǎn)生器和嵌入式操

作系統(tǒng)等部件組成。

圖3-6主機箱上的TFM標志、TPM芯片及主板上的TFM芯片3

2010/3/2146

TPM技術(shù)最核心的功能在于對CPU處理的數(shù)據(jù)流進行

加密，同時監(jiān)測系統(tǒng)底層的狀態(tài)。在這個基礎(chǔ)上，可

以開發(fā)出惟一身份識別、系統(tǒng)登錄加密、文件夾加密、

網(wǎng)絡(luò)通訊加密等各個環(huán)節(jié)的安全應(yīng)用，它能夠生成加

密的密鑰，還有密鑰的存儲和身份的驗證，可以高速

進行數(shù)據(jù)加密和還原，作為呵護BIOS和操作系統(tǒng)不被

修改的輔助處理器，通過可信計算軟件棧TSS與TPM

的結(jié)合來構(gòu)建跨平臺與軟硬件系統(tǒng)的可信計算體系結(jié)

構(gòu)。用戶即使硬盤被盜，由于缺乏TPM的認證處理，

不會造成數(shù)據(jù)泄漏。

2010/3/2147

以TPM為基礎(chǔ)的“可信計算”可以從3個方面來

理解：

(1)用戶的身份認證，這是對使用者的信任。傳

統(tǒng)的方法是依賴操作系統(tǒng)提供的用戶登錄，這種方

法具有兩個致命的弱點，一是用戶名稱和密碼容易

仿冒，二是無法控制操作系統(tǒng)啟動之前的軟件裝載

操作，所以被認為是不夠安全的。而可信計算平臺

對用戶的鑒別則是與硬件中的BIOS相結(jié)合，通過

BIOS提取用戶的身份信息，如IC卡或USBKEY中

的認證信息進行驗證，從而讓用戶身份認證不再依

賴操作系統(tǒng)，并且用戶身份信息的假冒更加困難。

2010/3/2148

以TPM為基礎(chǔ)的“可信計算”可以從3個方面來

理解：

(2)可信計算平臺內(nèi)部各元素之間的互相認證，

這體現(xiàn)了使用者對平臺運行環(huán)境的信任。系統(tǒng)的啟

動從一個可信任源(通常是BlOS的部分或全部)開

始，依次將驗證BIOS、操作系統(tǒng)裝載模塊、操作

系統(tǒng)等，從而保證可信計算平臺啟動鏈中的軟件未

被篡改。

?(3)平臺之間的可驗證性，指網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下平臺之

間的相互信任?？尚庞嬎闫脚_具備在網(wǎng)絡(luò)上的唯一

的身份標識。現(xiàn)有的計算機在網(wǎng)絡(luò)上是依靠不固定

的也不唯一的IP地址進行活動，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)黑客泛濫

和用戶信用不足。而具備由權(quán)威機構(gòu)頒發(fā)的唯一的

身份證書的可信計算平臺則可以準確地提供自己的

身份證明，從而為電子商務(wù)之類的系統(tǒng)應(yīng)用奠定信

而。/里普礎(chǔ)。

49

2.4硬件防電磁泄露

A計算機是一種非常復(fù)雜的機電一體化設(shè)備，工

作在高速脈沖狀態(tài)的計算機就像是一臺很好的

小型無線電發(fā)射機和接收機，不但產(chǎn)生電磁輻

射泄漏保密信息，而且還可以引入電磁干擾影

響系統(tǒng)正常工作。尤其是在微電子技術(shù)和衛(wèi)星

通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，計算機電磁輻射泄

密的危險越來越大。

2010/3/2150

LTEMPEST概念

國際上把防信息輻射泄漏技術(shù)簡稱為

TEMPEST(Transient

ElectroMagneticPulseEmanations

StandardTechnology)技術(shù)，這種技

術(shù)主要研究與解決計算機和外部設(shè)備工

作時因電磁輻射和傳導(dǎo)產(chǎn)生的信息外漏

問題。

2010/3/2151

計算機的TEMPEST技術(shù)是美國國家安全

局（NSA）和國防部（DoD）共同組織

領(lǐng)導(dǎo)研究與開發(fā)的項目，該項目研究如

何減少或防止計算機及其他電子信息設(shè)

備向外輻射造成信息泄漏的各種技術(shù)與

措施。TEMPEST研究的范圍包括理論、

工程和管理等方面，涉及電子、電磁、

測量、信號處理、材料和化學等多學科

的理論與技術(shù)。

2010/3/2152

主要研究內(nèi)容有以下幾方面M

1）電子信息設(shè)備是如何輻射泄漏的，研究

電子設(shè)備輻射的途徑與方式，研究設(shè)備

的電氣特性和物理結(jié)構(gòu)對輻射的影響。

2）電子信息設(shè)備輻射泄漏的如何防護，研

究設(shè)備整體結(jié)構(gòu)和各功能模塊的布局、

系統(tǒng)的接地、元器件的布局與連線以及

各種屏蔽材料、屏蔽方法與結(jié)構(gòu)的效果

等問題。

2010/3/2153

3）如何從輻射信息中提取有用信息，研究

輻射信號的接受與還原技術(shù)，由于輻射

信號弱小、頻帶寬等特點，需要研究低

噪音、寬頻帶、高增益的接收與解調(diào)技

術(shù)，進行信號分析和相關(guān)分析。

4）信息輻射的測試技術(shù)與測試標準，研究

測試內(nèi)容、測試方法、測試要求、測試

儀器以及測試結(jié)果的分析方法并制定相

應(yīng)的測試標準。

2010/3/2154

TEMPEST技術(shù)減少計算機信息向外泄漏

的技術(shù)可以分為電子隱藏技術(shù)和物理抑

制技術(shù)兩大類。其中電子隱藏技術(shù)是利

用干擾方法擾亂計算機輻射出來的信息、

利用跳頻技術(shù)變化計算機的輻射頻率；

物理抑制技術(shù)是采用包括結(jié)構(gòu)、工藝、

材料和屏蔽等物理措施防止計算機有用

信息的泄漏。

2010/3/2155

2.TEMPEST威脅

1）信息設(shè)備的電磁泄漏威脅

>計算機系統(tǒng)的電磁泄漏

>其它信息設(shè)備的電磁泄漏

>HIJACK

>SOFTTEMPEST

2010/3/2156

2）聲光的泄漏威脅

＞光的泄漏威脅。如果計算機顯示器直接面對

窗外，它發(fā)出的光可以在直線很遠的距離上

接收到。即使沒有直接的通路，接收顯示器

通過墻面反射的光線仍然能再現(xiàn)顯示屏幕信

息。這種光泄漏和電磁泄漏異曲同工，在目

前復(fù)雜的電磁環(huán)境下，光信號的接收還原更

容易實現(xiàn)。

＞聲音信號也存在泄漏現(xiàn)象。例如通過點陣式

打印機擊打打印紙發(fā)出的聲音能夠復(fù)原出打

印的字符。

2010/3/2157

3、計算機設(shè)備的一些防泄漏措施

對計算機與外部設(shè)備究竟要采取哪些防

泄漏措施，要根據(jù)計算機中的信息的重

要程度而定。對于企業(yè)而言，需要考慮

這些信息的經(jīng)濟效益，對于軍隊則需要

考慮這些信息的保密級別。在選擇保密

措施時，不應(yīng)該花費100萬元去保護價

值10萬元的信息。

2010/3/2158

2

1、整體屏蔽

對于需要高度保密的信息，如軍、政首

腦機關(guān)的信息中心和駐外使館等地方，

應(yīng)該將信息中心的機房整個屏蔽起來。

屏蔽的方法是采用金屬網(wǎng)把整個房間屏

蔽起來，為了保證良好的屏蔽效果，金

屬網(wǎng)接地要良好，要經(jīng)過嚴格的測試驗

收。

2010/3/2159

整個房間屏蔽的費用比較高，如果用戶

承擔不起，可以采用設(shè)備屏蔽的方法，

把需要屏蔽的計算機和外部設(shè)備放在體

積較小的屏蔽箱內(nèi)，該屏蔽箱要很好的

接地。對于從屏蔽箱內(nèi)引出的導(dǎo)線也要

套上金屬屏蔽網(wǎng)。

2010/3/2160

2、距離防護

讓計算機房遠離可能被偵測的地點，這

是因為計算機輻射的距離有一定限制。

對于一個單位而言，計算機房盡量建在

單位轄區(qū)的中央地區(qū)。若一個單位轄區(qū)

的半徑少于300米，距離防護的效果就

有限。

2010/3/2161

3、使用干擾器

廠在計算機旁邊放置一個輻射干擾器，不

斷的向外輻射干擾電磁波，該電磁波可

以擾亂計算機發(fā)出的信息電磁波，使遠

處偵測設(shè)備無法還原計算機信號。挑選

干擾器時要注意干擾器的帶寬是否與計

算機的輻射帶寬相近，否則起不到干擾

作用，這需要通過測試驗證。

2010/3/2162

4、利用鐵氧體磁環(huán)

在屏蔽的電纜線的兩端套上鐵氧體磁環(huán)

可以進一步減少電纜的輻射強度。

計算機的鍵盤、磁盤、顯示器等輸入輸

出設(shè)備的輻射泄漏問題比計算機主機的

泄漏更嚴重，需要采用多種防護技術(shù)，

2010/3/2163

TEMPEST標準

為了評估計算機設(shè)備的輻射泄漏的嚴重

程度程度，評價TEMPEST設(shè)備的性能好

壞，制定相應(yīng)的評估標準是必要的。

TEMPEST標準中一般包含規(guī)定計算機設(shè)

備電磁泄漏的極限和規(guī)定對輻射泄漏的

方法與設(shè)備，

2010/3/2164

3環(huán)境安全技術(shù)

3.1機房安全等級

3.2機房環(huán)境基本要求

3.3機房場地環(huán)境

2010/3/2165

3.1機房安全等級

為了確保計算機硬件和計算機中信息的

安全，機房安全是重要的因素。本節(jié)將

討論有關(guān)機房的安全問題。先討論機房

的安全等級，然后再討論機房對場地環(huán)

境的要求。

2010/3/2166

計算機系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)依據(jù)其重要性

和保密性，可以劃分為不同等級，需要

提供不同級別的保護。對于高等級數(shù)據(jù)

采取低水平的保護會造成不應(yīng)有的損

失，對不重要的信息提供多余的保護，

又會造成不應(yīng)有的浪費。因此，應(yīng)對計

算機機房規(guī)定不同的安全等級。

2010/3/2167

計算機機房的安全等級可以分為三級，A

級要求具有最高安全性和可靠性的機

房；C級則是為確保系統(tǒng)作一般運行而要

求的最低限度的安全性、可靠性的機

房；介于A級和C級之間的則是B級。

2010/3/2168

應(yīng)該根據(jù)所處理的信息及運用場合的重

要程度來選擇適合本系統(tǒng)特點的相應(yīng)安

全等級的機房，而不應(yīng)該要求一個機房

內(nèi)的所有設(shè)施都達到某一安全級別的所

有要求，可以按不同級別的要求建設(shè)機

房。計算機房安全等級的劃分如表所示。

2010/3/2169

表3」機房的安全等級

一■-一機星安全級別

C級B級A級

安全工fr―一

場地選擇?O

防火QOO

內(nèi)部裝修O㈠

供配電系統(tǒng)OO㈠

空調(diào)系統(tǒng)OO㈠

防火報警及消防設(shè)施OO㈠

防水O㈠

防靜電?㈠

防雷擊O㈠

防鼠害OO

防電磁波干擾?O

2010/3/2170

3.2機房環(huán)境基本要求

計算機系統(tǒng)實體是由電子設(shè)備、機電設(shè)備和光

磁材料組成的復(fù)雜的系統(tǒng)。這些設(shè)備的可靠性

和安全性與環(huán)境條件有著密功的關(guān)系。如果環(huán)

境條件不能滿足設(shè)備對環(huán)境的使用要求，就會

降低計算機的可靠性和安全性，輕則造成數(shù)據(jù)

或程序出錯、破壞，重則加速元器件老化，縮

短機器壽命，或發(fā)生故障使系統(tǒng)不能正常運

行，嚴重時還會危害設(shè)備和人員的安全。

2010/3/2171

實踐表明，有些計算機系統(tǒng)不穩(wěn)定或經(jīng)常出

錯，除了機器本身的原因之外，機房環(huán)境條件

是一個重要因素。因此，充分認識機房環(huán)境條

件的作用和影響，找出解決問題的辦法并付諸

實施是十分重要的。1993年2月17日國家技

術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布了

《中華人民共和國國家標準一一電子計算機機

房設(shè)計規(guī)范》(GB50174-93),該標準于

1993年9月1日實施。

2010/3/2172

3.3機房場地環(huán)境

1.機房