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計算機硬件的設(shè)計安全分析

文檔作者：曾顥文檔來源：蘇州大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院		點擊數(shù)： 81 1	更新時間： 2023年03月20日
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學(xué)術(shù)論壇數(shù)字技術(shù)
與應(yīng)用
222
當(dāng)下我國計算機軟件相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速,但是計算機硬件的發(fā)
展卻相對滯后,尤其是在硬件設(shè)計安全方面存在的問題還是比較多
的。只要保證計算機硬件的設(shè)計安全,就能加快計算機硬件的發(fā)展
速度,盡快與軟件發(fā)展齊步。
1 計算機硬件安全的概述
計算機硬件安全的關(guān)鍵點是實現(xiàn)計算機內(nèi)部的信息安全,而信
息安全主要是保密、實用和集成三個方位建成的一個安全體系。做
好信息安全,就是需要引導(dǎo)用戶掌握使用產(chǎn)品的方法,進(jìn)而保證計
算機系統(tǒng)的信息安全。從計算機硬件安全的發(fā)展史來看,計算機硬
件安全是以集成電路為主的集芯片設(shè)計、電路設(shè)計和工程技術(shù)設(shè)計
于一體的安全系統(tǒng)。常采用的應(yīng)用和技術(shù)主要有數(shù)據(jù)中心、通信系
統(tǒng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)等。
2 計算機硬件的設(shè)計安全現(xiàn)狀分析
2.1 計算機硬件的設(shè)計安全發(fā)展現(xiàn)狀
計算機硬件通常是指構(gòu)成計算機系統(tǒng)的各類電子和機械以及
電元件組成的物理部件。計算機硬件的安全問題大體上有三類,問
題源也相應(yīng)的有三類:輸入設(shè)備、儲存介質(zhì)和輸出設(shè)備。輸入設(shè)備帶
來的安全問題具體有輸入信息數(shù)據(jù)造成的安全問題和輸入時非法
操作兩種情況。前者主要是指輸入的信息數(shù)據(jù)可能有木馬病毒等,
引起本身計算機系統(tǒng)內(nèi)的信息數(shù)據(jù)的風(fēng)險系數(shù)增大;后者主要會引
起計算機的數(shù)據(jù)信息遭到破壞等問題。儲存介質(zhì)帶來的安全問題主
要是指計算機的儲存介質(zhì)本身不能對計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息形成
安全保護(hù)層,對暴力破壞和非法拷貝等不合法操作沒有抵抗力。輸
出設(shè)備帶來的安全問題主要是存在一部分的輸出設(shè)備具備記憶功
能,會對計算機內(nèi)數(shù)據(jù)信息或操作動作進(jìn)行復(fù)制,給計算機系統(tǒng)帶
來較大的風(fēng)險。總之,計算機硬件的設(shè)計安全現(xiàn)狀還是較為嚴(yán)峻的,
有較多問題亟待解決。
2.2 計算機硬件的設(shè)計安全分析
計算機硬件安全絕大部分取決于硬件的設(shè)計,多樣設(shè)計是當(dāng)下
提升計算機硬件安全性能的主要手段,主要用來降低成本減少能量
損耗。此外,工程變異中的CMOS技術(shù)和離子技術(shù)也廣泛應(yīng)用到提
升計算機硬件的安全上,解決芯片老化等問題。但是這些都無法檢
測木馬病毒。目前的硬件安全設(shè)計主要是以處理硬件木馬為主的。
硬件木馬主要攻擊原始芯片,對其進(jìn)行修改惡意破壞行為。同時,不
可復(fù)制技術(shù)也提高了計算機硬件的安全系數(shù)。總之,計算機硬件在
設(shè)計階段的安全性設(shè)計決定了計算機在以后運行時的硬件安全性。
3 計算機硬件設(shè)計安全的策略分析
3.1 做好內(nèi)置安全確認(rèn)工作
內(nèi)置安全確認(rèn),主要是在計算機芯片的測試和制造過程中運用
PUF(Physical Unclonable Functions)技術(shù)和EPIC(Ending Piracy
of Integrated Circuits)技術(shù)通過電路設(shè)計方式來保護(hù)硬件
IP。計算機硬件內(nèi)置保護(hù)的流程工作大體如下:原始設(shè)計好的IC在
IC制造廠采用PUF技術(shù)后得到芯片變異了的PUF ID,經(jīng)過EDA工
具編譯后得到物理版圖,先前得到的PUF ID與加密后的IC數(shù)據(jù)信
息合成得到校驗密鑰,接著可以在IC的物理版圖中預(yù)先選擇關(guān)鍵區(qū)
域,將校驗密鑰加密后的驗證模塊附加在原始設(shè)計好生成保護(hù)的IC
版圖,最終用于IC產(chǎn)品制造。這樣在充分了解內(nèi)置保護(hù)工作之后,相
關(guān)的工作人員可以做好確認(rèn)內(nèi)置安全工作,保證計算機硬件的設(shè)計
安全性。
3.2 檢測外置輔助安全
目前外置輔助安全的監(jiān)測工作主要采用RAS技術(shù)進(jìn)行,依靠可
信的密鑰管理部產(chǎn)生公開密鑰和私用密鑰。公開密鑰主要是加密芯
片的數(shù)據(jù)信息并將其集成儲存到標(biāo)簽電路中,私用密鑰主要儲存在
密鑰儲存器里,而密鑰儲存器主要用于外置輔助安全的檢測。此外,
安全驗證芯片也是用于檢測外置輔助安全的。檢測時,密鑰儲存器
主要經(jīng)RFID讀取芯片上集成的標(biāo)簽電路的數(shù)據(jù)信息,進(jìn)而通過安
全驗證芯片的檢測來檢測芯片。
3.3 在計算機硬件研發(fā)中注重安全設(shè)計
在計算機硬件的安全設(shè)計過程中,不單單要注意技術(shù)層面的保
護(hù)檢測,更要注意其他方面的問題,比如設(shè)計理念、工作側(cè)重點和設(shè)
計人員等。在計算機硬件的研發(fā)進(jìn)行時,質(zhì)量和性能得到保障的前
提下需要注意加強設(shè)計研發(fā)人員對計算機硬件的認(rèn)識,加強對計算
機硬件安全性能的注重,從內(nèi)置和外置入手,做好安全設(shè)計,形成計
算機硬件安全性評估機制,做好對硬件安全性能的評估,同時從輸
入、存儲和輸出設(shè)備三個方面進(jìn)行評估,及時發(fā)現(xiàn)安全風(fēng)險解決隱
患。
3.4 在計算機硬件設(shè)計安全中注重創(chuàng)新技術(shù)
計算機硬件的安全設(shè)計之所以會出現(xiàn)較多的問題,是由于計算
機硬件的安全設(shè)計技術(shù)發(fā)展滯后,適應(yīng)不了時代的發(fā)展。因此,需要
注重創(chuàng)新技術(shù),完善并發(fā)展現(xiàn)有計算機硬件的安全設(shè)計技術(shù),結(jié)合
實際情況和實踐經(jīng)驗,及時完善不足之處。同時,建立起完整的計算
機硬件安全技術(shù)系統(tǒng),做好計算機硬件各部分的有機結(jié)合,加強各
技術(shù)的協(xié)助。此外,還需要開展新型的計算機硬件安全技術(shù),可以將
微生物理論、光學(xué)理論和量子理論應(yīng)用到計算機硬件安全技術(shù)中,
這樣才能實現(xiàn)計算機硬件安全性能的快速提升。
4 結(jié)語
綜上所述,計算機硬件的種類較多,存在著較大的差異,需要根
據(jù)各自的安全問題采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q策略、因此,在計算機硬件的安
全設(shè)計中,需要在技術(shù)層面上確認(rèn)好內(nèi)置安全和檢測好外置輔助安
全,同時注重形成安全保護(hù)的設(shè)計理念,研發(fā)工作側(cè)重安全保護(hù),創(chuàng)
新計算機硬件的安全設(shè)計技術(shù),最終高效促進(jìn)計算機硬件的安全性
能提高。
參考文獻(xiàn)
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計算機硬件的設(shè)計安全分析
曾顥
(蘇州大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇蘇州 215006)
摘要:一臺計算機的構(gòu)成部分中,硬件和軟件都是重要組成部分,對計算機的正常運作起著關(guān)鍵性作用。近年來,隨著計算機信息技術(shù)的不斷進(jìn)步,
計算機硬件的設(shè)計安全問題也引起了公眾的重視。計算機硬件作為計算機系統(tǒng)運行的重要組成部分,它的設(shè)計安全至關(guān)重要。本文以計算機硬件安
全的概述入手,著重分析目前計算機硬件的設(shè)計安全問題,進(jìn)而對其提出一些解決策略。
關(guān)鍵詞:計算機硬件 設(shè)計安全 策略分析
中圖分類號:TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2016)04-0222-01
收稿日期:2016-02-25
作者簡介:曾顥(1988 —),男,湖北鄂州人,學(xué)位:研究生在讀,職位:設(shè)備工程師,職稱:助理工程師,研究方向:計算機技術(shù)。

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