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計算機硬件設(shè)計安全問題研究論文
引言
在信息技術(shù)飛快發(fā)展，計算機被廣泛應(yīng)用的背景下，其系統(tǒng)安全問題始終是人們關(guān)注的話題。而相關(guān)安全系統(tǒng)設(shè)計及研究人員會在降低成本的基礎(chǔ)上，首先升級計算機軟件，促使其從內(nèi)部加大防御力度，而計算機硬件安全問題被放在次要位置。在提高計算機安全性的過程中，為防止信息泄露，通常會對數(shù)據(jù)進行加密，或者將其隱寫，然而攻擊者還是能夠通過各種方式突破這一防線。新時期單純依靠軟件設(shè)計提升計算機使用安全性是遠遠不夠的，只有在此基礎(chǔ)上充分結(jié)合計算機硬件安全設(shè)計才能夠提升整體安全性。
1 計算機硬件安全發(fā)展現(xiàn)狀
豐富的范圍是計算機硬件的主要特點，而通常狀況下在對其進行研究的過程中主要是針對其輸入、出設(shè)施及芯片的研究。同時集成、保密和使用是信息安全的主要特點，而信息安全主要體現(xiàn)在軟件、硬件及通信三點當(dāng)中。加強硬件、軟件及使用者三方面建設(shè)是加強計算機安全建設(shè)主要途徑。在這三點內(nèi)容當(dāng)中，無法實現(xiàn)有效規(guī)范用戶行為這一目標(biāo)，因此就需要從其他兩點入手。現(xiàn)階段，各國在加強計算機安全設(shè)計的過程中，對軟件安全的開發(fā)已經(jīng)達到了一定程度，這一方面不僅有效較深奧的理論知識做依據(jù)，同時其操作性也較高。因此，現(xiàn)階段在加強計算機安全建設(shè)的過程中，重點落在了其硬件設(shè)計當(dāng)中。
安全問題體現(xiàn)在計算機硬件設(shè)施當(dāng)中主要有三個內(nèi)容，首先，安全問題發(fā)生于輸入設(shè)施當(dāng)中。這一安全問題指的是一定的安全隱患存在于屬于的信息當(dāng)中，和非法實行輸入操作等。前者指的是木馬等病毒存在于輸入信息當(dāng)中，導(dǎo)致這部分數(shù)據(jù)一旦錄入計算機將促使內(nèi)部數(shù)據(jù)受到干擾、產(chǎn)生變化及泄露等;其次，安全問題存在應(yīng)儲存介質(zhì)當(dāng)中。現(xiàn)階段相關(guān)的數(shù)據(jù)安全屏障沒有針對儲存介質(zhì)進行設(shè)計，導(dǎo)致計算機在使用過程中無法有效抵抗相關(guān)惡意攻擊和非法拷貝現(xiàn)象，最終導(dǎo)致重要信息的泄露;最后，安全問題存在于輸出設(shè)備當(dāng)中。現(xiàn)階段一定的記憶功能存在于被應(yīng)用的輸出設(shè)備當(dāng)中，因此能夠有效記憶使用者的操作程序及所應(yīng)用的數(shù)據(jù)等，因此在提取信息過程中可以直接進行重復(fù)操作，這種做法極大的危害了計算機內(nèi)部的信息安全。總而言之，現(xiàn)階段計算機在使用過程中其硬件安全問題值得引起人們的注意，同時這一安全問題能夠通過多種形式展示出來，相關(guān)部門及研究機構(gòu)應(yīng)當(dāng)及時增加研究力度。
2 加強計算機硬件設(shè)計安全的措施
2.1 加強硬件內(nèi)置安全
內(nèi)置硬件的安全提升是促使計算機整體安全性提升的重要措施之一，具體步驟如下，首先，制造芯片過程中，有效結(jié)合PUE 和EPIC 兩種技術(shù)，從而促使健全的保護體現(xiàn)在IP 當(dāng)中。該項技術(shù)在提出之初是建立在IC 傳統(tǒng)設(shè)計思想之上的，物理圖版的獲得以EDA 工具為主;其次，對PUE 技術(shù)進行充分利用，從而產(chǎn)生的PUF IC 是傳統(tǒng)芯片的變異。接下來，檢測密鑰產(chǎn)生于IC 管理員被加密的基礎(chǔ)之上，將PUF IC 通氣進行結(jié)合。經(jīng)過以上步驟所產(chǎn)生的驗證模塊是經(jīng)過加密的，能夠有效保護IC 版圖，從而能夠更好地保護傳統(tǒng)模塊，也就能夠有效保護計算機硬件安全。
制作并測試芯片的過程中，需要建立在EPIC 技術(shù)基礎(chǔ)之上，從而進行有效的密鑰設(shè)置，并激活電路，將“加鎖/解鎖”應(yīng)用于總線當(dāng)中，以上手段的實施能夠?qū)P 這一硬件進行充分的安全保護。同時，在該技術(shù)有效應(yīng)用的過程中，還可以將其同PUF 技術(shù)進行緊密結(jié)合，從而構(gòu)建內(nèi)置安全確認措施。HDL 和C 是IC 最初的設(shè)計，物理版圖在EDA 工具編譯有效進行下產(chǎn)生，PUF ID 是芯片的變異形式，產(chǎn)生于PUF 技術(shù)基礎(chǔ)上，有IC 制作廠進行制作，IC 持有人版權(quán)信息被加密以后需要同PUF ID 進行結(jié)合，促使針對IC 的校驗密碼得以產(chǎn)生。重點邏輯區(qū)域的預(yù)先選擇需要建立在IC 物理版圖基礎(chǔ)之上，加密工作需要建立在教研密鑰基礎(chǔ)之上，從而促使驗證模塊得以產(chǎn)生，在此基礎(chǔ)上對傳統(tǒng)模塊進行有效應(yīng)用，促使IC 版圖得以有效保護，并將其應(yīng)用于制作產(chǎn)品的過程當(dāng)中。加密過程中，相關(guān)算法需要擁有較高的安全性，如AES 等。
2.2 加強檢驗硬件外置的輔助安全測驗
測驗外置輔助安全性的過程中，RAS 技術(shù)是關(guān)鍵，在應(yīng)用過程中，需要將私鑰和公鑰在密鑰管理中心進行精細制作，不同的信息在芯片當(dāng)中是需要一定程度的保護的，這就要對公鑰進行充分利用，而外置輔助安全驗證設(shè)備的構(gòu)建需要將安全芯片驗證同密鑰儲存器進行充分的結(jié)合。在應(yīng)用過程中，儲存保護私鑰的設(shè)備為密鑰儲存器，RFID 應(yīng)當(dāng)被應(yīng)用于檢測實施過程中，促使電路信息數(shù)據(jù)在芯片內(nèi)部得到有效讀取，同時實現(xiàn)安全驗證芯片，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的有效保護。有效設(shè)計外置輔助安全測驗設(shè)施對于提升計算機整體硬件安全具有重要意義，能夠促使密鑰管理功能得到最大程度的發(fā)揮。RAS 機制是外置輔助安全測驗實施過程中的主要機制，在應(yīng)用過程中，首先，密鑰管理中心應(yīng)當(dāng)生成一對可信度較高的密鑰，分為公開和私用兩種。ASIC 和FPGA 又公開密鑰進行加密，芯片標(biāo)簽電力用于集成儲存信息。該設(shè)備在應(yīng)用過程中的構(gòu)成由兩部分組成，即密鑰儲存器和安全驗證芯片。
2.3 將安全設(shè)計融入到硬件研發(fā)過程當(dāng)中
技術(shù)是加強計算機安全的基礎(chǔ)，針對計算機硬件設(shè)施而言，應(yīng)當(dāng)從內(nèi)置和外置兩方面入手。然而值得注意的是，在加強計算機硬件安全性的過程中，單純依靠技術(shù)是遠遠不夠的，在進行硬件設(shè)計的過程中就應(yīng)當(dāng)積極融入安全理念，這就要求設(shè)計人員能夠始終保持清醒的頭腦，對傳統(tǒng)計算機硬件當(dāng)中的安全漏洞及時進行分析和研究。
首先，提高設(shè)計人員安全意識。現(xiàn)階段相關(guān)工作人員在對計算機硬件設(shè)施進行設(shè)計的過程中，都將重點放在了其性能及質(zhì)量方面，工作人員意識相對較弱。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因還同計算機使用者忽視計算機硬件設(shè)施的安全性有很大關(guān)聯(lián)。新時期，計算機使用者應(yīng)當(dāng)提高硬件設(shè)施安全建設(shè)意識，監(jiān)督并促使設(shè)計人員能夠在設(shè)計過程中融入安全理念，提升硬件設(shè)置質(zhì)量及安全性。
其次，設(shè)計過程中側(cè)重計算機硬件的安全性能。研發(fā)計算機硬件時，單純的以提升其質(zhì)量及性能為目的是遠遠不夠的。新時期應(yīng)當(dāng)在要求其質(zhì)量和性能的基礎(chǔ)上對其安全性進行側(cè)重。促使使用者在感受到良好的使用感的同時能夠更加安心地使用其進行數(shù)據(jù)的保存等。設(shè)計過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)內(nèi)外兼顧，對每一個可能產(chǎn)生安全威脅的部件進行加強設(shè)計。最后，加強評估計算機硬件安全性能。在對計算機硬件設(shè)備進行設(shè)計的過程中，單純的提升其使用性能是遠遠不夠的，在積極加強其安全性能的過程中，對其安全性做好的檢驗就是評估的加強。這一過程中應(yīng)當(dāng)分為三個方面進行，即輸入、儲存及輸出設(shè)備，變傳統(tǒng)的被動設(shè)計為主動，積極主動地挖掘計算機硬件設(shè)備中的安全威脅因素，并尋找有效措施對其進行彌補。
2.4 硬件安全設(shè)計技術(shù)的創(chuàng)新
近年來，計算機硬件安全問題的爆發(fā)越來越頻繁，主要原因不僅包含相關(guān)設(shè)計人員對其安全問題的忽視，同時也包含提升安全性技術(shù)發(fā)展過于緩慢等原因，也就是說發(fā)生于計算機硬件當(dāng)中的安全問題遠遠快于技術(shù)的研發(fā)速度。在這種情況下，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在建立有效的安全意識基礎(chǔ)之上，積極進行技術(shù)的創(chuàng)新及研發(fā)，并加強對每一個環(huán)節(jié)的研究。首先，對現(xiàn)有技術(shù)進行完善。在完善該技術(shù)的過程中，應(yīng)對現(xiàn)階段產(chǎn)生的計算機硬件漏洞進行充分的研究，并有針對性的進行改進，同時成立專項小組，提升專項硬件設(shè)施安全性能。只有這樣才能夠在促使硬件設(shè)施安全課題得到長久研究，并逐漸提升計算機整體安全性。
其次，完善計算機硬件安全技術(shù)體系的構(gòu)建。由以上分析可知，計算機在使用過程中其硬件設(shè)施種類較多，在提升整體硬件安全性的過程中，應(yīng)針對不同硬件設(shè)施的功能、特點及產(chǎn)生漏洞的原因進行全面分析，并在此基礎(chǔ)上將各個部件之間的聯(lián)系進行整理，從而形成整體的計算機硬件安全技術(shù)體系。值得注意的是，該體系所包含的所有部件都應(yīng)當(dāng)展現(xiàn)出不同的安全威脅特點及解決方法，在這種情況下對其進行有機聯(lián)系，能夠促使各項技術(shù)在應(yīng)用過程中得到強化和交互。
3 結(jié)語
在進行計算機硬件設(shè)計安全問題研究的過程中，由于其擁有較多的硬件設(shè)施，外部和內(nèi)部包含了多種類型的安全威脅，因此現(xiàn)階段應(yīng)當(dāng)實施加大研究力度，通過加強硬件內(nèi)置安全、加強檢驗硬件外置的輔助安全測驗并將安全設(shè)計融入到硬件研發(fā)過程當(dāng)中等措施，提升計算機在使用過程中的硬件保護，充分結(jié)合硬件安全設(shè)計與軟件安全設(shè)計，從整體上提升計算機的使用安全，促使其為人類的發(fā)展及經(jīng)濟建設(shè)作出更大貢獻。
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