基于嵌入式系统的隔离硬件设计

　　Internet的迅猛发展使信息共享的程度进一步提高，因而信息安全的问题也日益突出，这时唯一的解决方法只能是主动解决信息安全和网络安全问题。目前国内外采用最多的、最普遍的网络安全措施是使用防火墙类软件，但是防火墙类软件本身存在两大先天缺陷：其一是防火墙隔离的网络还是基于TCP/IP协议来进行信息交换的，而TCP/IP 协议存在漏洞，它无法防止协议本身的漏洞；其二是防火墙的运行离不开操作系统，操作系统和防火墙软件都存在漏洞，因而不能阻止由这些漏洞而引起的网络安全问题[1]。因此，开发相应的应用系统是必要的。本文在对已有的防火墙技术及物理隔离技术进行分析的基础上，提出了带缓冲区的双通道实时开关技术，通过该技术所设计出的网络隔离器能满足实时数据的传输，同时本文提出了一种物理隔离环境下数据安全转发的技术构思，该方案使得网络隔离器有很好的安全性能。

　　2 物理隔离技术原理

　　2.1  简介

　　物理隔离是指内部网络不得直接或间接地连接外部网络即互联网[2]。物理隔离技术通过中断内部网络与外部网络的连接，不支持TCP/IP 协议，不依赖于操作系 统，解决了目前网络安全存在的根本性问题，即由于操作系统漏洞和TCP/IP 协议漏洞所带来的安全问题，有效地防止了恶意代码、病毒以及网络入侵的发生，满足了网络安全的机密性、完整性、可用性、可控性和可审查性要求。

　　2.2  物理隔离技术

　　目前，国内外普遍采用的物理隔离技术有: 单硬盘物理隔离卡和双主板物理隔离技术。

　　2.2.1  单硬盘物理隔离卡

　　这种技术是将计算机的单个硬盘从物理层上分割为公共和安全两个分区，每个分区各自安装一套操作系统。在操作中，用户工作在安全状态和公共状态两个互相排斥的操作系统环境下，从而实现内外网的安全隔离。这种技术的缺点是不能传输实时数据。

　　2.2.2  双主板物理隔离技术

　　两块主板之间通过非网络方式的一个双端口RAM 进行数据的传输，双端口RAM 分为两个区，第一个区是内网客户端向外网服务器单向传输数据的通道。第二个区是外网客户端向内网服务器单向传输数据时的通道。在平时内外网是断开的，双端口RAM处于断开状态。当有数据要传输时，内外网才通过双端口RAM 进行数据传输[3]。

　　3  网络隔离器技术原理

　　目前网络隔离器的实时开关实现方式主要有基于SCSI 的开关技术和基于总线的开关技术两种。

　　基于总线的实时开关技术的网络隔离器采用双端口静态存储器（Dual Port SRAM）配合基于独立的ARM的控制电路，双端口各自通过开关与独立的计算机主机连接,如图1所示。ARM作为独立的控制电路保证双端口静态存储器的每一端口上存在一个开关，且两个开关不能同时闭合即K1