【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)逐漸深入到各行各業(yè),網(wǎng)絡(luò)安全問題正日益被人們所關(guān)注。敏感數(shù)據(jù)的被盜、隱私數(shù)據(jù)的曝光或者信用卡的信息、登陸賬號(hào)和密碼丟失等問題,使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全性亦越來越引起人們的重視。許多專家學(xué)者更期望從新的技術(shù)領(lǐng)域來解決網(wǎng)絡(luò)安全問題,而不是僅僅局限于已經(jīng)形成的技術(shù)領(lǐng)域。單處理器雙總線安全計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)(sCPU-dBUS)從改進(jìn)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的角度,進(jìn)一步的加強(qiáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性,它的思路是將總線分為本地總線和網(wǎng)絡(luò)總線兩種類型,使用兩條總線來取代傳統(tǒng)的單總線結(jié)構(gòu),采用物理隔絕來保護(hù)敏感數(shù)據(jù)。 隨著人們對(duì)系統(tǒng)功能要求的逐漸增多,單處理器的性能逐漸不能滿足人們的需求,因此本文在單CPU雙總線安全計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)(sCPU-dBUS)的基礎(chǔ)上提出了多處理器雙總線安全計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu),來提高雙總線體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。針對(duì)此安全體系結(jié)構(gòu)在FPGA開發(fā)板-V6上進(jìn)行了研究、設(shè)計(jì)與仿真。 本文首先針對(duì)該體系結(jié)構(gòu)的整體硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述,詳細(xì)描述了總線橋接器、多處理器陣列、時(shí)鐘、信號(hào)設(shè)置。同時(shí),為保證增加的CPU陣列能夠得到充分的使用,增強(qiáng)系統(tǒng)的健壯性,提出了一種基于浮動(dòng)監(jiān)督式的多CPU管理方式技術(shù)方案,該方案可以極大避免系統(tǒng)因單個(gè)CPU資源的崩潰而造成的整個(gè)系統(tǒng)的崩潰,并對(duì)整個(gè)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)。 其次,由于該體系結(jié)構(gòu)是面向嵌入式應(yīng)用的新型計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu),與傳統(tǒng)嵌入式體系結(jié)構(gòu)相比較,該安全體系結(jié)構(gòu)大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性,同時(shí)也擁有單總線嵌入式系統(tǒng)中所沒有的硬件設(shè)計(jì)——總線橋接器,它是這種新型計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中最重要的部分,傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)的性能測試中,沒有針對(duì)或者考慮到這種新型體系結(jié)構(gòu)中總線橋接器及總線切換機(jī)制對(duì)系統(tǒng)的影響,也沒有相應(yīng)的指標(biāo)來對(duì)其衡量,為方便后續(xù)研究改進(jìn)總線橋接器,本文結(jié)合單總線嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)性能指標(biāo)與該體系結(jié)構(gòu)專有的總線切換機(jī)制的特點(diǎn),設(shè)計(jì)切換延遲、系統(tǒng)轉(zhuǎn)換以及系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換速率三個(gè)指標(biāo)來對(duì)總線橋接器及系統(tǒng)切換機(jī)制的性能進(jìn)行度量。 最后,對(duì)該體系結(jié)構(gòu)中總線橋接器及總線切換機(jī)制進(jìn)行了測試,并對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行了分析。
【圖文】：

闡述重要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能。 2.1sCPu一dBUS安全體系結(jié)構(gòu)簡介現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)一般為馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。由圖2.1可以看出，處理器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、內(nèi)存和外設(shè)等，在這種體系結(jié)構(gòu)中都連接在同一條系統(tǒng)總線上，存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和其他外設(shè)等等均在處理器的操縱下進(jìn)行工作。這樣的體系結(jié)構(gòu)存在一個(gè)安全隱患，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和本地設(shè)備同時(shí)連接在一條總線上，當(dāng)非法用戶通過網(wǎng)絡(luò)或其他方式入侵本系統(tǒng)時(shí)，通過總線就可以控制所有設(shè)備，因此敏感數(shù)據(jù)就無安全可言。 CCCPUUUUU內(nèi)存存存木地存儲(chǔ)儲(chǔ)儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備備備其他外設(shè)設(shè)系統(tǒng)總線圖2.1馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)針對(duì)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)終端所存在的安全性問題，“安全結(jié)構(gòu)智能網(wǎng)絡(luò)終端技術(shù)”提出并實(shí)現(xiàn)了一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的面向嵌入式應(yīng)用的新型計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)sCPU一dBUS，如圖2.2所示。它是從改進(jìn)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的角度來增強(qiáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性

sCPU一dBUS體系結(jié)構(gòu)中具有三種總線類型:本地、總線以及共享系統(tǒng)總線。器資源及鍵盤、鼠標(biāo)等兩個(gè)子系統(tǒng)共享使用的設(shè)備均連接在共享總線上，本地子總線和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)子總線通過總線橋接器來與共享總線相連接，在同一時(shí)刻有有一條總線與共享總線相連接。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)本地系統(tǒng)子總線和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)子以及它們所擁有的不同設(shè)備，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為兩個(gè)子系統(tǒng):本地子系統(tǒng)和網(wǎng)系統(tǒng)。敏感數(shù)據(jù)等主要存儲(chǔ)在本地子系統(tǒng)當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)模塊和臨時(shí)存儲(chǔ)模塊則在子系統(tǒng)之中。該體系結(jié)構(gòu)的組織構(gòu)成如下所示:處理器:本體系結(jié)構(gòu)采用一個(gè)處理器，，本地子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)通過總線橋接來對(duì)處理器共享使用;總線橋接器[25，26]:總線橋接器的主要功能是保證網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和本地子系統(tǒng)在的時(shí)刻可以獲得處理器的使用權(quán)，并且保證兩者不會(huì)同時(shí)與共享總線相連接線連接的選擇由處理器控制控制寄存器決定，根據(jù)關(guān)鍵字的不同，與不同的相連接，從而實(shí)現(xiàn)本地子系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的隔離;主總線:主總線亦即共享總線，與兩個(gè)子系統(tǒng)共享使用的相關(guān)設(shè)備相連接，示器、鍵盤、鼠標(biāo)、CPU等不會(huì)影響系統(tǒng)的信息安全的設(shè)備。共享總線的一
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP303

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2647704