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计算机硬件的设计安全探究

摘要：近些年来，计算机技术的发展得到了大幅提升，但是在硬件方面的发展，稍显滞后于软件的发展。硬件安全问题在近些年被广泛提及，越来越多的硬件安全漏洞被不法分子利用，给普通用户、企业和事业单位等造成巨大的危害。加强计算机硬件安全已经成为计算机硬件发展所必须解决的问题。本文就计算机硬件的基本概念入手，逐一分析^p计算机硬件存在的安全问题，提出了一些加强计算机硬件设计安全的策略。
【关键词】：^p：计算机硬件；设计安全；策略
硬件是构成计算机的一大部分，与软件处于同等的地位。在进入新世纪以后，我国计算机软件技术有了质的飞跃，但是相关硬件技术的进步幅度却明显不及软件发展的速度，尤其是暴露出了硬件安全这一重大问题。只有彻底解决了计算机硬件安全的问题，才能推动计算机硬件发展跟上软件发展的步伐。
1计算机硬件的基本概念
计算机硬件通常来讲，主要是指计算机系统中的各类有电子、机械和关电元件组成的物理部分。这些物理部分按照一定的功能要求，组合成为了一个具备一定能力的基础部件。而这些基础部件通过有机统一的整合，就成为了计算机。从部件基本构成来看，计算机一般由主机和为外部设备组成。主机包含了内存、主板、光驱、、扩展卡和连接线等部分，外部设备主要包括了键盘、鼠标以及其他配件。
从功能划分的角度来看，计算机一般可以分为运算器、控制器、储存器、输入设备和输出设备五大部分。运算器一般由累加器、寄存器和逻辑单元等组成，运算器的处理数据一般来自储存器，其相关运算结果一般也是储存到储存器中或是暂存在运算器中。控制器是计算机的控制中心，其基本作用就是协调控制计算机的各部工作，确保计算机按照既定程序和规则进行相关操作。控制器一般从储存器中读取命令，然后向相关部位发送命令，对计算机整体活动作出精细的调度。储存器是计算机中的信息数据储存中心，相当于人体大脑的记忆中枢，用于数据信息的存放。输入设备的作用是将所需进行处理的数据信息输入到计算机中，一般输入设备可以分为键盘、鼠标、扫描仪和摄像头等设备。输入设备是实现人机交互的简单渠道，可以使计算机按照人的需求进行相关工作。输出设备是计算机的终端设备，用于数据信息的输出，主要有显示器、打印机和音频设备等。
2计算机硬件安全的现状分析^p
2.1计算机硬件安全发展现状
计算机硬件的涵盖范围丰富，但一般主要是指计算机的芯片和输入输出设备等。信息安全一般具有保密、集成和使用三个方面的特性，其主要包含了软件、硬件和通信三个方面的信息安全。进行计算机信息安全建设管理，主要应该从用户、软件和硬件三个方面入手。其中用户行为是很难规范的，因此主要应该从软硬件两个方面加强信息安全建设。软件安全的发展已经具备了一定水准，相关理论和方案已经具备高度的可操作性。唯一的薄弱环节就是计算机硬件，通过计算机硬件引发的安全问题正在逐渐增多。
计算机硬件存在的安全问题主要可以分为三个方面，第一是输入设备造成的安全问题。输入设备造成的安全问题一般可以分为输入数据信息存在安全隐患和输入存在非法操作两种情况。输入信息存在安全隐患主要是指输入信息存在木马病毒等，对计算机内部信息数据带来了风险；输入非法操作可能出现计算机内部信息数据被损坏等问题。第二是储存介质存在的安全问题，目前的计算机储存介质基本不具备信息数据安全屏障，对于非法拷贝、恶意攻击以及暴力破坏等非法行为毫无抵抗能力，只能任凭数据信息泄露。第三是输出设备带来的安全问题，由于部分输出设备存在记忆功能，能够对相关信息数据或操作动作形成记忆，只需进行重复操作就可以在现相关信息，给计算机的信息数据安全带来了极大的危害。总的来说，计算机硬件安全的现状并不乐观，存在诸多方面的问题，需要大力进行改善。
2.2计算机硬件的设计安全分析^p
计算机硬件安全的性能基本决定于设计阶段，目前多样化设计和工程变异等安全方案是提升计算机安全性的主要策略，其最大的特征就是能耗小成本低。工程变异的方向是解决IC时序和芯片老化，其不仅包括了传统的CMOS技术，还包括了纳米技术、光纤技术和等离子技术等新兴技术。所以，工程变异在计算机设计安全中得到了十分高效的应用。但是，其也会给计算机恶意攻击检测以及一些其他工作带来较高的难度。目前，检测木马、设置全新的安全原语和集成现有芯片已经逐渐成为计算机硬件设计安全的主要研究对象。
就目前计算机硬件设计安全工作来讲，对硬件木马的处理成为了重点工作。硬件木马主要针对一些原始芯片，发动嵌入式或修改式的恶意攻击行为，给计算机内部的数据信息造成泄露或损坏的风险。在另外一个方面，不可复制技术也是加强计算机硬件设计安全的有效措施。其基于工程变异，能够为计算机硬件安全保护提供优良的保障。总的来说，计算机硬件的设计安全程度直接决定了其在使用过程中的安全性能，对其整体