摘要： 一臺計算機的構成部分中，硬件和軟件都是重要組成部分，對計算機的正常運作起著(zhù)關(guān)鍵性作用。近年來(lái)，隨著(zhù)計算機信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，計算機硬件的設計安全問(wèn)題也引起了公眾的重視。計算機硬件作為計算機系統運行的重要組成部分，它的設計安全至關(guān)重要。本文以計算機硬件安全的概述入手，著(zhù)重分析目前計算機硬件的設計安全問(wèn)題，進(jìn)而對其提出一些解決策略。
關(guān)鍵詞：計算機硬件 設計安全 策略分析
中圖分類(lèi)號：TP309 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）04-0000-00
當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，尤其是在硬件設計安全方面存在的問(wèn)題還是比較多的。只要保證計算機硬件的設計安全，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(diǎn)是實(shí)現計算機內部的信息安全，而信息安全主要是保密、實(shí)用和集成三個(gè)方位建成的一個(gè)安全體系。做好信息安全，就是需要引導用戶(hù)掌握使用產(chǎn)品的方法，進(jìn)而保證計算機系統的信息安全。從計算機硬件安全的發(fā)展史來(lái)看，計算機硬件安全是以集成電路為主的集芯片設計、電路設計和工程技術(shù)設計于一體的安全系統。常采用的應用和技術(shù)主要有數據中心、通信系統和傳感器網(wǎng)絡(luò )等。
2 計算機硬件的設計安全現狀分析
2.1 計算機硬件的設計安全發(fā)展現狀
計算機硬件通常是指構成計算機系統的各類(lèi)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(wèn)題大體上有三類(lèi)，問(wèn)題源也相應的有三類(lèi)：輸入設備、儲存介質(zhì)和輸出設備。輸入設備帶來(lái)的安全問(wèn)題具體有輸入信息數據造成的安全問(wèn)題和輸入時(shí)非法操作兩種情況。前者主要是指輸入的信息數據可能有木馬病毒等，引起本身計算機系統內的信息數據的風(fēng)險系數增大；后者主要會(huì )引起計算機的數據信息遭到破壞等問(wèn)題。儲存介質(zhì)帶來(lái)的安全問(wèn)題主要是指計算機的儲存介質(zhì)本身不能對計算機內部的數據信息形成安全保護層，對暴力破壞和非法拷貝等不合法操作沒(méi)有抵抗力。輸出設備帶來(lái)的安全問(wèn)題主要是存在一部分的輸出設備具備記憶功能，會(huì )對計算機內數據信息或操作動(dòng)作進(jìn)行復制，給計算機系統帶來(lái)較大的風(fēng)險?？傊?，計算機硬件的設計安全現狀還是較為嚴峻的，有較多問(wèn)題亟待解決。
2.2 計算機硬件的設計安全分析
計算機硬件安全絕大部分取決于硬件的設計，多樣設計是當下提升計算機硬件安全性能的主要手段，主要用來(lái)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)也廣泛應用到提升計算機硬件的安全上，解決芯片老化等問(wèn)題。但是這些都無(wú)法檢測木馬病毒。目前的硬件安全設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(shí)，不可復制技術(shù)也提高了計算機硬件的安全系數?？傊?，計算機硬件在設計階段的安全性設計決定了計算機在以后運行時(shí)的硬件安全性。
3 計算機硬件設計安全的策略分析
3.1 做好內置安全確認工作
內置安全確認，主要是在計算機芯片的測試和制造過(guò)程中運用PUF（Physical Unclonable Functions）技術(shù)和EPIC（Ending Piracy of Integrated Circuits）技術(shù)通過(guò)電路設計方式來(lái)保護硬件IP。計算機硬件內置保護的流程工作大體如下：原始設計好的IC在IC制造廠(chǎng)采用PUF技術(shù)后得到芯片變異了的PUF ID，經(jīng)過(guò)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數據信息合成得到校驗密鑰，接著(zhù)可以在IC的物理版圖中預先選擇關(guān)鍵區域，將校驗密鑰加密后的驗證模塊附加在原始設計好生成保護的IC版圖，最終用于IC產(chǎn)品制造。這樣在充分了解內置保護工作之后，相關(guān)的工作人員可以做好確認內置安全工作，保證計算機硬件的設計安全性。
3.2 檢測外置輔助安全
目前外置輔助安全的監測工作主要采用RAS技術(shù)進(jìn)行，依靠可信的密鑰管理部產(chǎn)生公開(kāi)密鑰和私用密鑰。公開(kāi)密鑰主要是加密芯片的數據信息并將其集成儲存到標簽電路中，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(shí)，密鑰儲存器主要經(jīng)RFID讀取芯片上集成的標簽電路的數據信息，進(jìn)而通過(guò)安全驗證芯片的檢測來(lái)檢測芯片。
3.3 在計算機硬件研發(fā)中注重安全設計
在計算機硬件的安全設計過(guò)程中，不單單要注意技術(shù)層面的保護檢測，更要注意其他方面的問(wèn)題，比如設計理念、工作側重點(diǎn)和設計人員等。在計算機硬件的研發(fā)進(jìn)行時(shí)，質(zhì)量和性能得到保障的前提下需要注意加強設計研發(fā)人員對計算機硬件的認識，加強對計算機硬件安全性能的注重，從內置和外置入手，做好安全設計，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(shí)從輸入、存儲和輸出設備三個(gè)方面進(jìn)行評估，及時(shí)發(fā)現安全風(fēng)險解決隱患。
3.4 在計算機硬件設計安全中注重創(chuàng )新技術(shù)
計算機硬件的安全設計之所以會(huì )出現較多的問(wèn)題，是由于計算機硬件的安全設計技術(shù)發(fā)展滯后，適應不了時(shí)代的發(fā)展。因此，需要注重創(chuàng )新技術(shù)，完善并發(fā)展現有計算機硬件的安全設計技術(shù)，結合實(shí)際情況和實(shí)踐經(jīng)驗，及時(shí)完善不足之處。同時(shí)，建立起完整的計算機硬件安全技術(shù)系統，做好計算機硬件各部分的有機結合，加強各技術(shù)的協(xié)助。此外，還需要開(kāi)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)理論和量子理論應用到計算機硬件安全技術(shù)中，這樣才能實(shí)現計算機硬件安全性能的快速提升。
4 結語(yǔ)
綜上所述，計算機硬件的種類(lèi)較多，存在著(zhù)較大的差異，需要根據各自的安全問(wèn)題采取適當的解決策略、因此，在計算機硬件的安全設計中，需要在技術(shù)層面上確認好內置安全和檢測好外置輔助安全，同時(shí)注重形成安全保護的設計理念，研發(fā)工作側重安全保護，創(chuàng )新計算機硬件的安全設計技術(shù)，最終高效促進(jìn)計算機硬件的安全性能提高。
參考文獻
[1]王科超.計算機硬件的設計安全探究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，（8）：135-136.
[2]劉亮.計算機硬件設計安全問(wèn)題分析[J].黑龍江科技信息，2015，（17）：157.
[3]潘曉偉.改進(jìn)的鐵路信號安全計算機硬件結構設計[J].電腦知識與技術(shù)，2015，11（3）：232-233.
收稿日期：2016-02-25
作者簡(jiǎn)介：曾顥（1988—），男，湖北鄂州人，學(xué)位：研究生在讀，職位：設備工程師，職稱(chēng)：助理工程師，研究方向：計算機技術(shù)。
