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关于计算机硬件的论文

2017-11-13 15:58:18  字体:   打印 收藏 

摘 要:计算机硬件设计安全问题与策略 摘要:随着时代的发展,信息逐步走进每个人的生活,与人们的生产与生活息息相关,在信息时代下计算机也在迅猛发展,但是随之暴露出来的问题也是不容忽视的,重点引起人们关注的问题就是计算机硬件设计安全问题,因为这关系到人

关键词:关于计算机硬件的论文


  计算机硬件设计安全问题与策略

  摘要:随着时代的发展,信息逐步走进每个人的生活,与人们的生产与生活息息相关,在信息时代下计算机也在迅猛发展,但是随之暴露出来的问题也是不容忽视的,重点引起人们关注的问题就是计算机硬件设计安全问题,因为这关系到人们信息的安全。基于此,就重点针对这一问题进行分析研究,并根据现有问题状况提出几项策略。

  关键词:关于计算机硬件的论文

  在现阶段中,世界已成功步入信息时代、科技时代,我国也不甘落后,我国有关计算机的科技技术也在迅猛发展,然而随着发展速度的加快计算机硬件的问题逐渐显现出来,相较于计算机的发展来说较为落后,尤其引起人们关注的就是计算机硬件设计安全问题,这是一个很严肃的问题,这个问题会对计算机系统、人们的信息数据造成或大或小的影响,所以,解决计算机硬件设计安全问题势在必行。

  1计算机硬件安全的概述

  在使用计算机的过程中,外部环境对计算机有很大的影响,所以对计算机运行时外部环境的要求很苛刻,要求计算机外部环境清洁度较高,计算机温度不能过高要适中,计算机四周电压要保持稳定,做到这些并保证外部环境良好就能够尽可能确保计算机硬件正常运行、不出故障。保证计算机硬件安全还有一个很重要的技术,这个技术叫做加固技术,计算机在设计生产中使用加固技术加固后能够防震、防腐蚀以及防水,这样的计算机能够一整天在野外工作,所以加固技术是一个很重要的技术。计算机的硬件除了自身有问题会影响自身安全外也会有其他多方面因素对计算机系统造成安全影响。例如,计算机的中央处理器内部都会存在一系列集成保密的指令代码,虽然说这些指令代码是保密的,但是到底是否是绝对保密、安全的并不能得知。据悉,我国的中央处理器或许存在着病毒指令代码或者陷阱指令代码,外国能够通过无线代码激活中央处理器内部的各种指令,使得计算机内所有的信息、资料泄露,同时也可能会使计算机崩溃,并且这一崩溃将是毁灭性的,一旦这一消息是真实的,那么我国的计算机系统将随时可能会被攻击,导致硬件泄密、信息泄露,甚至更严重的是硬件泄密还会很大程度上影响电源安全,从而导致产生电源泄密的情况。电源泄密是什么呢?电源泄密是计算机所发出的电磁信号顺着市电电线被传导出去后被人为使用特殊的手段和工具把这一电磁信号拦截下来并加以还原。其实,计算机就像是人的身体,有很多零部件,计算机中的零部件每一个皆是能够控制的,所以又出现了一个专业名词就是可编程控制芯片,一旦这一可编程控制芯片的程序被准确破解,那么就能够控制计算机,所以现在要做的就是保证芯片是不能够被控制的,因此,要做好计算机硬件安全防护工作,保证计算机硬件安全,保证计算机硬件的设计安全。综上所述,可以看出,计算机硬件的最主要也是最重要的安全问题就是信息安全问题,信息安全重点工作就是保密、集成、实用,想要保证信息是安全的,就需要工作人员教授计算机购买用户操作计算机的方式方法,从而确保计算机硬件安全以及整个系统信息的保密安全。计算机硬件一直在发展中,它的发展过程比较漫长,通过它的发展过程能够知道一点,那就是计算机硬件安全是什么,它指的就是一个安全系统,这个安全系统是由以下三点结合在一起产生的,这三点分别是集芯片设计、电路设计以及工程设计。

  2计算机硬件的设计安全发展现状

  计算机系统中有各种各样的元件,这些构件组合起来构成了物理部件,也就是所谓的计算机硬件。根据分析调查得出,现阶段,计算机硬件发生的安全问题基本上可以分为三种,相应的,产生问题的原因也大概能分为三种,包括输入设备、储存介质、输出设备。首先,就输入设备来说,以它为源头产生的计算机硬件安全问题大致有两种,一种是所输入的信息资料、数据资料存在问题引发安全威胁,一般情况下发生这种情况是因为输入的信息存在木马病毒,从而导致计算机系统信息数据安全受到一定程度的威胁。另一种是在输入过程中没有依法进行运作而造成安全问题爆发,一般情况下发生这种情况都会导致计算机内部信息数据被破坏与泄露,后果严重。其次,就储存介质来说,以它为源头产生的安全问题主要是计算机系统内部的储存介质没有给信息资料、数据资料提供安全保障,安全保护层没有搭建起来就会导致信息数据在面临被破坏以及非法拷贝时毫无抵挡之力。最后,就输出设备来说,以它为源头产生的计算机硬件安全问题主要是输出设备自身具备的记忆性能会导致信息数据输出时的操作动作留下痕迹被复制下来,这在一定程度上使得信息数据处于危险状态下。

  3计算机硬件的设计安全分析

  在信息时代迅猛发展的潮流下,计算机硬件设计安全问题逐步显现出来,相应解决这些安全问题的方案也逐渐被提出来,其中有一些新兴安全方案设计精妙,实用性高,并且成本不高、功耗不高,这类新兴安全方案的主要代表有设计多样性以及独特数字签名等。除此之外,在新兴安全方案出现的同时还有一大批新兴技术产生,如纳米技术、光纤技术、射频互联技术以及等离子技术等,新兴技术的出现使得新兴安全方案发挥出更大的作用,但是任何事物都有两面性,内在变异有好的一面也有坏的一面,它能够使得检测恶意攻击行为的复杂程度大大提升[1]。现阶段已普及使用的硬件系统主要有新的安全原语设置、硬件木马检测、新型综合技术、物理不可复制技术、硬件安全协议等。

  3.1硬件木马

  根据上述可知硬件木马检测已被普遍应用于计算机,硬件木马与病毒相似,都会对计算机硬件、计算机系统安全造成威胁,是一种较为恶意的程序,这一恶意程序主要针对的是计算机原始芯片,它会恶意改变原始芯片。尽管在现阶段看来仅有少部分硬件木马被发现,但是由于硬件木马对计算机硬件、计算机系统安全影响程度很大,所以现阶段大部分有关研究人员都积极对硬件木马进行研究。研究人员在研究过程中选用的研究模型有很多种,所以每个研究人员研究的难易程度不同,普遍情况下,那些过于标准规范的结构以及性能检测无法有效检测木马攻击。如果将工程变异忽略不计,那么检测木马的工作实际上就是针对一截输入序列的有关功耗进行测量,主要测量的功耗有两个方面,一方面是开关功耗,另一方面是泄漏功耗,然后将测量结果与研究所用的模拟模型进行对比。但是,之前忽略不计的工程变异对于硬件木马的检测工作来说,使得检测工作的困难程度以及复杂程度大幅度加大。若在不是关键的路径上安放木马,或者让已有的门电路和硬件木马连接在一起并且将其隐藏起来,会使得硬件木马检测工作难度、复杂度加大,这时对硬件结构或者对旁道进行的检测都无法达到预期效果。在近期又有新的检测方法被提出,它们能够避免前面提到的传统检测方法的弊端进行木马检测,如热调节技术。硬件木马检测方法仍在不断被提出,这对计算机硬件设计安全具有很大的意义。

  3.2物理不可复制技术

  计算机硬件设计安全发展至今普遍被研究的还有一个课题就是物理不可复制技术,物理不可复制技术是一个新兴的比较新的概念,物理不可复制技术前景广阔,它能够提供一组特殊的映射,该映射与芯片的制造工艺间存在依存关系,这种映射的方向是从输入开始到输出结束。其实物理不可复制技术采用数学或者是统计的方式实现逆向工程是很难的,这正是由于物理不可复制技术中存在的依存关系,除此之外,芯片的映射还存在不可预测的问题,这也使得实现逆向工程变得更加困难。现阶段,随着对计算机硬件设计安全问题以及物理不可复制技术的研究深入,越来越多的物理不可复制技术被研究人员提出,并加以试验,最终成功实现,然而,在很多现在被提出的物理不可复制技术方案里,仍旧存在输入到输出的映射数量有限、芯片结构存在线性或者偏低非线性特性等问题,这些问题使得物理不可复制技术的安全水平大幅度降低[2]。通常情况下我们所知道的物理不可复制技术的结构都或多或少存在一部分弊端,例如输入到输出数据库的指数级不稳定时常变化。物理不可复制技术中有一种是公开物理不可复制技术,它是一种能够轻易被反向工程的特殊物理不可复制技术,能够制造出一种刚刚兴起的加密系统,这种系统被叫做非对称加密系统。这种非对称加密系统里,相应的加密和解密密钥是不一样的。非对称加密技术中,加密密钥和解密密钥不相同。在很多种状态下,需要像物理不可复制技术或者公开物理不可复制技术以某种方式集成到设备电路的安全原语,有很多方式能够实现集成。

  4计算机硬件设计安全的策略

  4.1做好内置安全确认工作

  想要很好保证计算机硬件设计安全,第一个需要做的事情就是做好内置安全确认工作,内置安全确认工作重点是在测试和制造计算机芯片时使用物理不可复制技术和外延平面集成电路技术以电路设计形式来保护硬件网络之间互联的协议也就是IP。那么怎样来进行内置安全确认工作呢?计算机硬件内置安全确认工作、保护工作的程序大概是下面的几步,首先,使用物理不可复制技术将最初设计好的集成电路在集成电路制造工厂中进行制造,在制造后能够获得一种发生变异的公开物理不可复制技术序列,再通过电子设计自动化工具进行编译工作,从而能够得到新的产物也就是物理版图,把前面已获得的公开物理不可复制技术序列和已经过加密处理的集成电路信息进行合成然后得到校验密钥,接下来就在刚刚得到的集成电路的物理版图中挑选关键区域,把校验密钥进行加密处理后得到验证模块,随后把验证模块加在最初设计好的已形成保护层的集成电路的物理版图上,最后将其应用到集成电路产品的生产制造中[3],从而就完成了内置安全保护工作。有关工作者通过对内置安全保护工作的了解和认识能够更好进行内置安全确认工作,从而更好保障了计算机硬件设计安全。

  4.2检测外置辅助安全

  想要更好改善现存的计算机硬件设计安全问题还需要采取的策略就是做好外置辅助安全检测工作。现阶段,大多数都会使用可靠性R、可用性A、可维修性S3个指标也就是RAS技术来进行对外置辅助安全的检测工作,与此同时,外置辅助安全检测工作还要依赖可以信任的密钥关机部门制造公开密钥以及私用密钥,其中公开密钥一般是被把信息数据进行加密然后保存在电路里面,而私用密钥一般被安置在用于检测外置辅助安全的密钥储存器内。

  4.3研发时注重安全设计

  计算机硬件设计安全问题是多方面存在的,所以在进行计算机安全设计的整个过程里不仅仅需要加强对技术领域的监管检测,还需要关注多方面,避免因为设计方案、设计想法、设计工作者以及实施工作时的重点这些因素产生计算机硬件设计安全问题。除此之外,现阶段存在的一个问题是计算机硬件的设计研发工作者不够了解计算机硬件,认识计算机硬件的程度不深,所以还需要提高他们对计算机硬件的了解与认识,与此同时,还需要更加注重计算机硬件的设计安全功能[4]。总之,在设计研发中要注意内置以及外置,搞好设计安全,制定计算机硬件设计安全检测制度以及相关检测程序,除此之外,还要注意评估输入设备、储存介质与输出设备,以便发现问题、解决问题。

  4.4注重创新技术

  计算机硬件设计安全问题的出现追根究底还是由于相关技术水平还有待提高,在目前来看无法适应时代的进步,所以,想要解决计算机硬件设计安全问题重点需要注意创新技术,进一步完善计算机硬件的安全设计技术。

  5结语

  综上所述,计算机硬件设计安全问题需要引起设计人员、研究人员、使用人士的广泛注意,不可以忽略问题、轻视问题,要敢于面对问题并采取正确的方式,研究更为有效的技术来解决问题,保证计算机硬件设计安全,保护计算机系统内部的信息数据。

  参考文献

  [1]曾颢.计算机硬件的设计安全分析[J].数字技术与应用,2016(4):222.

  [2]王科超.计算机硬件的设计安全探究[J].山东工业技术,2015(8):135-136.

  [3]刘亮.计算机硬件设计安全问题分析[J].黑龙江科技信息,2015(17):232.

  [4]徐敏.计算机硬件设计安全问题研究[J].工程技术:文摘版,2016(8):00104.

  作者:唐淑珍 单位:天津市静海区医院

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