計(jì)算機(jī)硬件安全保障與維護(hù)

（湖南師范大學(xué)附屬中學(xué) 湖南長沙 410000）

引言

在信息時代發(fā)展下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钆c學(xué)習(xí)中不可或缺的存在，認(rèn)知計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，掌握計(jì)算機(jī)軟硬件安全保障與維護(hù)技術(shù)，提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作能力，成為新時期個體發(fā)展過程中所需具備的核心素養(yǎng)。由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)可知，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)兩個部分，其中硬件系統(tǒng)主要包括處理器、硬盤、主板等物理設(shè)備，其運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，是保證軟件系統(tǒng)穩(wěn)定與安全運(yùn)行的前提條件?；诖?，試圖從計(jì)算機(jī)硬件安全問題入手，就計(jì)算機(jī)硬件安全保障與維護(hù)進(jìn)行分析，以提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作能力與使用效果。

一、計(jì)算機(jī)硬件常見的安全問題

在計(jì)算機(jī)硬件事故以及事故產(chǎn)生原因進(jìn)行分析中發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)硬件常見的安全問題主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1.計(jì)算機(jī)硬件自身質(zhì)量引發(fā)的安全問題：由計(jì)算機(jī)硬件（Computer hardware）定義可知，計(jì)算機(jī)硬件是對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中涉及到的各種物理裝置的統(tǒng)稱，是維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件穩(wěn)定與安全運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)，包括內(nèi)存、主板、光盤驅(qū)動器、連接線、鼠標(biāo)、鍵盤、電源等[1]。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)所使用的硬件存在質(zhì)量不合格時，將產(chǎn)生計(jì)算機(jī)安全問題，如存儲于主板中的數(shù)據(jù)丟失；計(jì)算機(jī)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)斷開；移動磁盤病毒入侵軟件系統(tǒng)等。

2.計(jì)算機(jī)硬件運(yùn)行物理環(huán)境引發(fā)的安全問題：計(jì)算機(jī)硬件多為電子元件、廣電元件構(gòu)成，這在一定程度上決定了計(jì)算機(jī)硬件在實(shí)踐運(yùn)行過程中易受外界環(huán)境影響出現(xiàn)靜電干擾、電磁損壞、高溫?zé)龤?、濕度侵害等問題。例如，計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備長期處于濕度較大的環(huán)境下，空氣中的水分子將逐漸聚集到計(jì)算機(jī)電路板中，對電路板產(chǎn)生腐蝕，從而出現(xiàn)計(jì)算機(jī)短路故障。

3.計(jì)算機(jī)硬件運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境引發(fā)的安全問題：由計(jì)算機(jī)硬件功能可知，計(jì)算機(jī)硬件側(cè)重于數(shù)據(jù)的輸入、輸出與存儲，是保證各種程序順利執(zhí)行的根本[2]。當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在開放性網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行時，需依靠路由器進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的連接，依靠處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，依靠加密硬盤保障數(shù)據(jù)安全。而網(wǎng)絡(luò)病毒的產(chǎn)生會對路由器、處理器等設(shè)備帶來影響，使其功能得不到有效發(fā)揮，出現(xiàn)計(jì)算機(jī)存儲數(shù)據(jù)丟失、網(wǎng)絡(luò)連接失敗、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)癱瘓等風(fēng)險(xiǎn)。

二、計(jì)算機(jī)硬件安全保障與維護(hù)技術(shù)與方法

關(guān)于計(jì)算機(jī)硬件安全保障與維護(hù)，可從計(jì)算機(jī)硬件自身設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境管理等層面出發(fā)進(jìn)行實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)全方位、多角度的維護(hù)。

1.計(jì)算機(jī)硬件自身設(shè)計(jì)角度進(jìn)行保障與維護(hù)

從計(jì)算機(jī)硬件自身設(shè)計(jì)角度進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件安全保障與維護(hù)，是從根源處提升計(jì)算機(jī)安全防御能力的重要舉措。通常情況下，計(jì)算機(jī)在運(yùn)行過程中，硬件木馬能夠通過電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)內(nèi)部，侵占硬件資源、破壞芯片功能，影響硬件安全。對此，在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，可選用具有安全風(fēng)險(xiǎn)防范能力的構(gòu)件進(jìn)行配置。與此同時，可針對硬件木馬原理，采用針對性技術(shù)，提升硬件故障與風(fēng)險(xiǎn)的自檢能力、防治能力，降低硬件故障的產(chǎn)生與不利影響。例如，應(yīng)用EPIC（Explicitly Parallel Instruction Computing，顯性并行指令計(jì)算技術(shù)）進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件電路密鑰保護(hù)，提升電路運(yùn)行安全性；或在EPIC技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用PUF（physically unclonable function，物理不克隆技術(shù)）進(jìn)行芯片防偽，提升計(jì)算機(jī)芯片安全性。

2.計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境管理角度進(jìn)行保障與維護(hù)

在進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境管理過程中，需做好以下工作：（1）進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件物理環(huán)境的科學(xué)管控。從“四S”角度出發(fā)，即“整理（Seiri）”、“清潔（Seiketsu）”“整頓（Seiton）”、“清掃（Seiso）”、“素養(yǎng)（Shitsuke）”進(jìn)行實(shí)踐，如保證計(jì)算機(jī)硬件運(yùn)行空間的清潔性；及時更換不可信軟件；控制灰塵、空氣濕度與溫度對計(jì)算機(jī)硬件的不利影響；保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作的正確性與規(guī)范性，減少不正常開關(guān)機(jī)、隨意插拔移動硬盤等行為的產(chǎn)生。（2）有針對性進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件維護(hù)檢修。例如，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)主板維護(hù)檢修時，需對影響主板運(yùn)行安全的因素具有認(rèn)識與了解。通常情況下，靜電與形變是影響主板安全的主要因素，對此在主板安裝與使用過程中，應(yīng)注重安裝力度的科學(xué)控制，應(yīng)用防靜電措施提升主板運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性。在進(jìn)行處理器維護(hù)檢修時，需注重考慮處理器散熱問題，控室內(nèi)溫度對處理器的影響，與此同時，應(yīng)用UPS（Uninterruptible Power System，不間斷電源）穩(wěn)定電壓，避免電壓不穩(wěn)對處理器產(chǎn)生不利影響。在進(jìn)行內(nèi)存維護(hù)檢修時，根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)存特征與功能，應(yīng)做好內(nèi)存數(shù)據(jù)信息安全保障與管理工作，即根據(jù)內(nèi)存存儲數(shù)據(jù)信息的重要性進(jìn)行安全保障區(qū)域劃分，并根據(jù)區(qū)域安全防護(hù)等級，采取有針對性措施進(jìn)行安全保障與維護(hù)[3]。如對于敏感性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)區(qū)域，可通過數(shù)據(jù)隔離技術(shù)、訪問權(quán)限提升區(qū)域安全性，避免安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)入到計(jì)算機(jī)內(nèi)存，對計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)產(chǎn)生威脅。

結(jié)語

總而言之，計(jì)算機(jī)硬件安全是保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行安全與穩(wěn)定的前提，在當(dāng)前全面實(shí)施信息化建設(shè)，高度重視信息素養(yǎng)培養(yǎng)的背景下，有必要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)硬件安全保障與維護(hù)相關(guān)問題的研究，在明確認(rèn)知計(jì)算機(jī)硬件常見安全問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件科學(xué)管理，以促進(jìn)計(jì)算機(jī)更好的服務(wù)日常生活與學(xué)習(xí)。