第3章计算机硬件与环境安全
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第3章 计算机硬件与环境安全
2020/10/16
计算机系统安全原理与技术
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本章主要内容
对计算机硬件的安全威胁 计算机硬件安全技术 环境安全技术
2020/10/16
计算机系统安全原理与技术
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计算机硬件及其运行环境是计算机网络信息系 统运行的基础，它们的安全直接影响着网络信 息的安全。
由于自然灾害、设备自然损坏和环境干扰等自然 因素以及人为的窃取与破坏等原因，计算机设 备和其中信息的安全受到很大的威胁。
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１４）硬件故障：计算机硬件故障也会 对计算机中的信息造成威胁，硬件故障 常常会使正常的信息流中断，在实时控 制系统中，这将造成历史信息的永久丢 失；磁盘存储器磁介质的磨损或机械故 障使磁盘文件遭到损坏。这些情况都会 破坏信息的完整性。
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１）口令绕开：即使有保护机制也很简 单，或者很容易被绕过。例如，CMOS 中的口令机制可以通过把CMOS的供电 电池短路，使CMOS电路失去记忆功能， 而绕过口令的控制。
２）机箱破解：由于PC机的机箱很容 易打开（有的机器甚至连螺丝刀也不需 要），做到这一点是很容易。
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１１）输出泄漏：计算机的外部设备是 不受操作系统安全控制的，任何人都可 以利用系统提供的输出命令打印文件内 容，输出设备是最容易造成信息泄漏或 被窃取的地方。
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１２）电磁辐射：计算机中的显示器、 中央处理器（CPU）和总线等部件在运 行过程中能够向外部辐射电磁波，电磁 波反映了计算机内部信息的变化。经实 际仪器测试，在几百米以外的距离可以 接受与复现显示器上显示的信息，计算 机屏幕上的信息可以在其所有者毫不知 晓的情况下泄漏出去。计算机电磁泄漏 是一种很严重的信息泄漏途径。
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3.1.2 环境对计算机的安全威胁
1．温度 2．湿度 3．灰尘 4．电磁干扰
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温度
计算机的电子元器件、芯片都密封在机 箱中，有的芯片工作时表面温度相当高， 例如586CPU芯片需要带一个小风扇散 热，电源部件也是一个大的热源，虽然 机箱后面有小型排风扇，但计算机工作 时，箱内的温度仍然相当的高，如果周 边温度也比较高的话，机箱内的温度很 难降下来。
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１３）后门漏洞：计算机的中央处理器 （CPU）中常常还包括许多未公布的指 令代码，例如DOS操作系统中就利用了 许多未公开的80X86系列的指令。这些 指令常常被厂家用于系统的内部诊断或 可能被作为探视系统内部的信息的“陷 门”，有的甚至可能被作为破坏整个系 统运转的“炸弹”。
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７）内存泄漏：内存空间之间没有保护 机制，即使简单的界限寄存器也没有， 也没有只可供操作系统使用的监控程序 或特权指令，任何人都可以编制程序访 问内存的任何区域，甚至连系统工作区 （如系统的中断向量区）也可以修改， 用户的数据区得不到硬件提供的安全保 障。
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３）硬盘盗窃： PC机的硬件是很容易安装的， 当然也是很容易拆卸的，硬盘是很容易被偷盗 的，其中的信息自然也就不安全了 ４）文件篡改：存储在硬盘上的文件几乎没有 任何保护措施，DOS的文件系统的存储结构与 管理方法几乎是人所皆知的，对文件附加的安 全属性，如隐藏、只读、独占等属性，很容易 被修改，对磁盘文件目录区的修改既没有软件 保护，也没有硬件保护，掌握磁盘管理工具的 人，很容易更改磁盘文件目录区，造成整个系 统的信息紊乱。
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５）硬盘泄漏：在硬盘或软盘的磁介质表面的 残留磁信息也是重要的信息泄漏渠道，文件删 除操作仅仅在文件目录中作了一个标记，并没 有删除文件本身数据存区，有经验的用户可以 很容易恢复被删除的文件
６）软盘毁坏：保存在软盘上的数据很容易因 不小心划坏、各种硬碰伤或受潮霉变而无法利 用。
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１０）整体失窃：计算机硬件的尺寸越 来越小，容易搬移，尤其是便携机更是 如此。这既是优点，也是弱点。这样小 的机器并未设计固定装置，使机器能方 便地固定在桌面上，盗窃者能够很容易 地搬走整个机器，其中的各种文件也就 谈不上安全问题了。
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８）狗不看家1：有些软件中包含用户身 份认证功能，如口令、软件狗等都很容 易被有经验的程序员绕过或修改认证数 据。有的微机处理器芯片虽然提供硬件 保护功能，但这些功能还未被操作系统 有效利用
９）狗不看家2：软件狗本身也可以被专 用工具解密
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本章讨论计算机设备及其运行环境以及计算机中 的信息面临的各种安全威胁和防护方法，并介 绍利用硬件技术实现信息安全的一些方法。
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3.1 对计算机硬件的安全威胁
3.1.1 计算机硬件安全缺陷 3.1.2 环境对计算机的安全威胁
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一般电子元器件的工作温度的范围是 0℃~45℃，当环境温度超过60℃时， 计算机系统就不能正常工作，温度每升 高10℃，电子元器件的可靠性就会降低 25%。元器件可靠性降低无疑将影响计 算机的正确运算，影响结果的正确性。
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3.1.1 计算机硬件安全缺陷
➢ 重点讨论PC机的安全 PC机的一个重要用途是建立个人办公环 境，可以放在办公室的办公桌上。这样 既提供了方便，也产生了安全方面的问 题。
➢ 与大型计算机相比，大多数PC机无硬件 级的保护，他人很容易操纵控制机器。
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主要的安全隐患：
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温度对磁介质的导磁率影响很大，温度过高或过低都 会使导磁率降低，影响磁头读写的正确性。
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本章主要内容
对计算机硬件的安全威胁 计算机硬件安全技术 环境安全技术
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计算机硬件及其运行环境是计算机网络信息系 统运行的基础，它们的安全直接影响着网络信 息的安全。
由于自然灾害、设备自然损坏和环境干扰等自然 因素以及人为的窃取与破坏等原因，计算机设 备和其中信息的安全受到很大的威胁。
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１４）硬件故障：计算机硬件故障也会 对计算机中的信息造成威胁，硬件故障 常常会使正常的信息流中断，在实时控 制系统中，这将造成历史信息的永久丢 失；磁盘存储器磁介质的磨损或机械故 障使磁盘文件遭到损坏。这些情况都会 破坏信息的完整性。
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１）口令绕开：即使有保护机制也很简 单，或者很容易被绕过。例如，CMOS 中的口令机制可以通过把CMOS的供电 电池短路，使CMOS电路失去记忆功能， 而绕过口令的控制。
２）机箱破解：由于PC机的机箱很容 易打开（有的机器甚至连螺丝刀也不需 要），做到这一点是很容易。
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１１）输出泄漏：计算机的外部设备是 不受操作系统安全控制的，任何人都可 以利用系统提供的输出命令打印文件内 容，输出设备是最容易造成信息泄漏或 被窃取的地方。
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１２）电磁辐射：计算机中的显示器、 中央处理器（CPU）和总线等部件在运 行过程中能够向外部辐射电磁波，电磁 波反映了计算机内部信息的变化。经实 际仪器测试，在几百米以外的距离可以 接受与复现显示器上显示的信息，计算 机屏幕上的信息可以在其所有者毫不知 晓的情况下泄漏出去。计算机电磁泄漏 是一种很严重的信息泄漏途径。
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3.1.2 环境对计算机的安全威胁
1．温度 2．湿度 3．灰尘 4．电磁干扰
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计算机的电子元器件、芯片都密封在机 箱中，有的芯片工作时表面温度相当高， 例如586CPU芯片需要带一个小风扇散 热，电源部件也是一个大的热源，虽然 机箱后面有小型排风扇，但计算机工作 时，箱内的温度仍然相当的高，如果周 边温度也比较高的话，机箱内的温度很 难降下来。
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１３）后门漏洞：计算机的中央处理器 （CPU）中常常还包括许多未公布的指 令代码，例如DOS操作系统中就利用了 许多未公开的80X86系列的指令。这些 指令常常被厂家用于系统的内部诊断或 可能被作为探视系统内部的信息的“陷 门”，有的甚至可能被作为破坏整个系 统运转的“炸弹”。
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７）内存泄漏：内存空间之间没有保护 机制，即使简单的界限寄存器也没有， 也没有只可供操作系统使用的监控程序 或特权指令，任何人都可以编制程序访 问内存的任何区域，甚至连系统工作区 （如系统的中断向量区）也可以修改， 用户的数据区得不到硬件提供的安全保 障。
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３）硬盘盗窃： PC机的硬件是很容易安装的， 当然也是很容易拆卸的，硬盘是很容易被偷盗 的，其中的信息自然也就不安全了 ４）文件篡改：存储在硬盘上的文件几乎没有 任何保护措施，DOS的文件系统的存储结构与 管理方法几乎是人所皆知的，对文件附加的安 全属性，如隐藏、只读、独占等属性，很容易 被修改，对磁盘文件目录区的修改既没有软件 保护，也没有硬件保护，掌握磁盘管理工具的 人，很容易更改磁盘文件目录区，造成整个系 统的信息紊乱。
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５）硬盘泄漏：在硬盘或软盘的磁介质表面的 残留磁信息也是重要的信息泄漏渠道，文件删 除操作仅仅在文件目录中作了一个标记，并没 有删除文件本身数据存区，有经验的用户可以 很容易恢复被删除的文件
６）软盘毁坏：保存在软盘上的数据很容易因 不小心划坏、各种硬碰伤或受潮霉变而无法利 用。
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１０）整体失窃：计算机硬件的尺寸越 来越小，容易搬移，尤其是便携机更是 如此。这既是优点，也是弱点。这样小 的机器并未设计固定装置，使机器能方 便地固定在桌面上，盗窃者能够很容易 地搬走整个机器，其中的各种文件也就 谈不上安全问题了。
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８）狗不看家1：有些软件中包含用户身 份认证功能，如口令、软件狗等都很容 易被有经验的程序员绕过或修改认证数 据。有的微机处理器芯片虽然提供硬件 保护功能，但这些功能还未被操作系统 有效利用
９）狗不看家2：软件狗本身也可以被专 用工具解密
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本章讨论计算机设备及其运行环境以及计算机中 的信息面临的各种安全威胁和防护方法，并介 绍利用硬件技术实现信息安全的一些方法。
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3.1 对计算机硬件的安全威胁
3.1.1 计算机硬件安全缺陷 3.1.2 环境对计算机的安全威胁
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一般电子元器件的工作温度的范围是 0℃~45℃，当环境温度超过60℃时， 计算机系统就不能正常工作，温度每升 高10℃，电子元器件的可靠性就会降低 25%。元器件可靠性降低无疑将影响计 算机的正确运算，影响结果的正确性。
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3.1.1 计算机硬件安全缺陷
➢ 重点讨论PC机的安全 PC机的一个重要用途是建立个人办公环 境，可以放在办公室的办公桌上。这样 既提供了方便，也产生了安全方面的问 题。
➢ 与大型计算机相比，大多数PC机无硬件 级的保护，他人很容易操纵控制机器。
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主要的安全隐患：
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温度对磁介质的导磁率影响很大，温度过高或过低都 会使导磁率降低，影响磁头读写的正确性。