物理隔離技術在信息安全上的應用及實現(xiàn)

張立志

摘 要 Internet的普及極大地推動了信息化的發(fā)展，但由此帶來的安全問題也十分突出。在網(wǎng)絡信息安全的重要性日益凸現(xiàn)的現(xiàn)實環(huán)境下，如何做好網(wǎng)絡信息安全工作已成為一個重要的研究課題。物理隔離技術在此背景下應運而生。物理隔離目前常見的實現(xiàn)方式以隔離卡和隔離集線器為主，實現(xiàn)多個網(wǎng)絡的真正物理隔離。物理隔離作為一種更徹底、更安全的網(wǎng)絡安全技術，在保密性要求較高的網(wǎng)絡中得到了較廣泛的應用。

關鍵詞 網(wǎng)絡安全 物理隔離 信息安全

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

在當今，網(wǎng)絡應用蓬勃發(fā)展，Internet逐漸融入到社會的各個方面，網(wǎng)絡用戶成分越來越復雜，由此帶來的安全問題也十分突出，而物理隔斷技術的發(fā)展為徹底斬斷網(wǎng)上黑手提供可能。

1物理隔離的提出

互聯(lián)網(wǎng)的方便快捷使我們的工作效率得到了極大地提高，但與此同時，我們也正受到日益嚴重的來自網(wǎng)絡的安全威脅，諸如數(shù)據(jù)竊賊、黑客侵襲、病毒騷擾，甚至系統(tǒng)內部的泄密者。互聯(lián)網(wǎng)的安全性能對我們在進行網(wǎng)絡互聯(lián)時如何保護國家、公司秘密提出了挑戰(zhàn)。盡管我們廣泛地使用各種復雜的軟件技術，如防火墻、代理服務器、侵襲探測器、通道控制機制等等，但是由于這些技術都是基于軟件的保護，是一種邏輯機制，這對于邏輯實體（即黑客和內部用戶）而言是可能被操縱的。由于這些技術復雜性與有限性，無法提供高度數(shù)據(jù)安全要求，所以提出了物理隔離技術，它主要是基于這樣的思想：如果不存在與網(wǎng)絡的物理連接，網(wǎng)絡安全威脅便受到了真正的限制。

2物理隔離在安全上的三點要求

（1）在物理傳導上使內外網(wǎng)絡隔斷，確保外部網(wǎng)不能通過網(wǎng)絡連接而侵入內部；同時防止內部網(wǎng)信息通過網(wǎng)絡連接泄漏到外部網(wǎng)。

（2）在物理輻射上隔斷內部網(wǎng)與外部網(wǎng)，確保內部網(wǎng)信息不會通過電磁輻射或耦合方式泄漏到外部網(wǎng)。

（3）在物理存儲上隔斷兩個網(wǎng)絡環(huán)境，對于斷電后會遺失信息的部件，如內存、處理器等暫存部分，要在網(wǎng)絡轉換時作清除處理，防止殘留信息出網(wǎng)；對于斷電非遺失性設備如磁帶機、硬盤等存儲設備，內部網(wǎng)與外部網(wǎng)信息要分開存儲。

3物理隔離的實現(xiàn)

3.1單主板安全隔離計算機

這種方案適合小型的單網(wǎng)結構的局域網(wǎng)，其核心技術是雙硬盤技術，將內外網(wǎng)絡轉換功能做入BIOS中，并將插槽也分為內網(wǎng)和外網(wǎng)，使用更方便，也更安全。單主板安全隔離計算機，它是采用徹底實現(xiàn)內外網(wǎng)物理隔離的個人計算機，并且由于這種安全電腦是在較低層的BIOS上開發(fā)的，處理器、主板、外設的升級不會給電腦帶來什么“不兼容”的影響。它很好地解決了接入網(wǎng)絡后局域網(wǎng)信息安全、系統(tǒng)安全、操作安全和環(huán)境安全等問題，徹底實現(xiàn)了網(wǎng)絡物理隔離。安全計算機在傳統(tǒng)Pc主板結構上形成兩個物理隔離的網(wǎng)絡終端接入環(huán)境，分別對應于Internet和內部局域網(wǎng)，保證局域網(wǎng)信息不會被互聯(lián)網(wǎng)上的黑客和病毒破壞。主板BIOS控制由網(wǎng)卡和硬盤成的網(wǎng)絡接入和信息存儲環(huán)境各自獨立，并只能在相應的網(wǎng)絡環(huán)境下工作，不可能在一種網(wǎng)絡環(huán)境下使用另一環(huán)境才使用的設備。BIOS還提供所有涉及信息發(fā)送和輸出設備的控制，包括：對軟驅、光驅提供限制功能等。

3.2雙網(wǎng)解決方案

這種方案適合中大型機構的局域網(wǎng)布局。在這里網(wǎng)絡分為內部網(wǎng)和外部公共網(wǎng)，其中公共網(wǎng)通過集中出口連接Internet（視需要也要安裝防火墻、入侵檢測及防病毒等措施），部分計算機需要能夠接入兩個網(wǎng)絡，但同時又要保證內外網(wǎng)的完全物理隔離。

實現(xiàn)如下圖所示：

3.3隔離卡技術

網(wǎng)絡安全隔離卡，其功能是以物理方式將一臺Pc虛擬為兩部電腦，實現(xiàn)工作站的雙重狀態(tài)，既可在安全狀態(tài)，又可在公共狀態(tài)，兩種狀態(tài)是完全隔離的，從而使一部工作站可在完全安全狀態(tài)下連接內外網(wǎng)。啟動外網(wǎng)時關閉內網(wǎng)硬盤，啟動內網(wǎng)時關閉外網(wǎng)硬盤，使兩個網(wǎng)絡和硬盤物理隔離，也不僅用于兩個網(wǎng)絡物理隔離的情況，也可用于個人資料要保密又要上互聯(lián)網(wǎng)的個人計算機情況。網(wǎng)絡安全隔離卡是被設置在Pc中最低的物理層上，通過卡上一邊的IDE總線連接主板，另一邊連接IDE硬盤，內、外網(wǎng)的連接均須通過網(wǎng)絡安全隔離卡，PC機硬盤被物理分隔成為兩個區(qū)域，在IDE總線物理層上，在任何時候，數(shù)據(jù)只能通往一個分區(qū)。在安全狀態(tài)時，主機只能使用硬盤的安全區(qū)與內部網(wǎng)連接，而此時外部網(wǎng)的連接是斷開的，且硬盤的公共區(qū)的通道是封閉的。在公共狀態(tài)時，主機只能使用硬盤的公共區(qū)與外部網(wǎng)連接，此時與內部網(wǎng)是斷開的，且硬盤安全區(qū)也是被封閉的。當兩種狀態(tài)轉換時，是通過鼠標點擊操作系統(tǒng)上的切換鍵，即進入一個熱啟動過程。切換時，系統(tǒng)通過硬件重啟信號重新啟動，這樣Pc內存的所有數(shù)據(jù)就被消除，兩個狀態(tài)分別是有獨立的操作系統(tǒng)，并獨立引導，兩種硬盤分區(qū)不會同時激活。為了保證安全，兩個分區(qū)不能直接交換數(shù)據(jù)，用戶可以通過一個獨特的設計，來安全方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。即在兩個分區(qū)以外，網(wǎng)絡安全隔離在硬盤上另外設置了一個功能區(qū)，該功能區(qū)在Pc處于不同的狀態(tài)下轉換，即在兩種狀態(tài)下功能區(qū)均表現(xiàn)為硬盤的D盤，各個分區(qū)可以通過功能區(qū)作為一個過渡區(qū)來交換數(shù)據(jù)。當然根據(jù)用戶需要，也可創(chuàng)建單向的安全通道，即數(shù)據(jù)只能從公共區(qū)向安全區(qū)轉移，但不能逆向轉移，從而保證安全區(qū)的數(shù)據(jù)安全。

4物理安全隔離技術的不足

在目前，網(wǎng)絡安全對于整個網(wǎng)絡的發(fā)展來說應該還是個大難題，雖然保證安全的方法很多，防火墻、防病毒產品等等，但是就目前的技術來講，還沒有哪一種或者哪一些技術能夠很好地解決，所以通過物理隔離來實現(xiàn)物理安全應該說還是一個行之有效的方法，但是這種方法也不是最好的，很大程序上來說它只是技術發(fā)展過程中的一個權宜之策，因為這種方法在給人們帶來安全的同時，也帶來的很多的不便，比如簡單的隔離帶來的內網(wǎng)訪問外部網(wǎng)的權限問題等。

5結束語

網(wǎng)絡安全是未來的網(wǎng)絡信息建設的重要基礎。一般來說，安全性越高，其實現(xiàn)就越復雜，費用也相應的越高，所以需要對網(wǎng)絡中需保護的信息和數(shù)據(jù)進行詳細的經(jīng)濟性評估，決定投資強度。企業(yè)的網(wǎng)絡安全工作可以根據(jù)本企業(yè)的主營方向來決定建設自己的網(wǎng)絡安全服務隊伍還是購買市場上的服務。網(wǎng)絡安全的技術研究在國內起步較晚，雖然目前許多網(wǎng)絡專家開始注意并研究相關的技術，但是總體來說網(wǎng)絡安全技術的專門人才還比較缺乏。因此多數(shù)網(wǎng)絡的建設者和運行者并不擁有相應的技術力量。我們認為制定適當完備的網(wǎng)絡安全策略是實現(xiàn)網(wǎng)絡安全的前提，高水平的網(wǎng)絡安全技術隊伍是保證，嚴格的管理與落實是關鍵。

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