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应用嵌入式芯片构建网络安全设备的设计研究

作者：童友连日期：2014-09-22 14:21 来源：电子技术与软件工程

摘要：本文全面分析了网络安全隐患，清楚地阐述了构建网络安全设备的必要性，结合文献资料及阶段的技术现状，尝试性提出将嵌入式芯片应用于网络安全设备的相关技术，以期为程序编写人员提供参考据，提高网络使用的安全性能。
【关键词】嵌入式芯片网络安全设备应用设计
随着信息化进程的不断加快，网络设备在人们生活中的应用范围正不断扩大，网络使用安全性也越来越引起重视，人们对网络安全设备的性能也提出了更高要求。如何构建更有效的网络安全设备，是现阶段设备设计人员亟待解决的重要问题。因此，探讨嵌入式芯片在网络安全设备中的应用可行性，并探讨性提出相应实现技术，具有较高的现实意义。
1 嵌入式芯片的应用优势
嵌入式系统是根据特定用户群体的使用需求，在高新计算机技术、电子科学技术及半导体设备应用技术等基础上，使用嵌入式芯片实现各项指令任务的计算机应用系统。嵌入式芯片是嵌入式系统的关键组分它在嵌入式系统中的作用与通用CPU 相同。相较于传统系统而言，将嵌入式芯片应用于计算机系统的优势主要表现为：
（1）嵌入式芯片可为多个任务的同时进
行提供良好的运作平台，尽可能地缩短不同程序任务间的中断切换时间，最大限度地缩短系统内部各项指令的响应时间。
（2）嵌入式芯片具有功能清晰的模块化结构，其存储保护功能远高于一般水平。
（3）嵌入式芯片在计算机系统中，与其相关的处理器结构具有强度的系统扩展性能，可根据用户的安全性需求，在最短时间内开发出合乎要求的功能模块。
（4）嵌入式芯片多应用于便携式设备，芯片功率普遍较低。
因此，将嵌入式芯片应用于网络安全设备中，可显著加快安全设备的运行速度，提高网络安全设备的使用性能，从而为用户的网络使用提供更优质的体验。嵌入式芯片具有较高的实际应用价值，应用前景相当可观。
2 嵌入式芯片在网络安全设备中应用的技术
2.1 嵌入式智能岛技术
目前最常见的嵌入式系统为Linux 操作系统，它具有优良的内核管理功能，还可为后续程序的编程修改提供相关的工具与数据库支持，且该系统的操作方法简单易行，在实际使用过程中备受推崇。现以Linux 系统为基础，探讨嵌入式智能岛技术的实现过程及其可行性。嵌入式智能岛技术是在嵌入式芯片内部功能的基础上，加设网络控制程序，最大限度地确保网络使用安全。用户可直接将嵌入式芯片应用于网络安设备，从而达到安全用网的目的。通过这一技术，未联网用户或内部网络用户在访问外部网络时，用户使用网络的相关指令将由浏览器发送至嵌入式芯片中的服务器，服务器可自动收集指令，并实现指令处理的智能化运作。同时，智能岛服务器还能对所收集的指令进行集中化处理，对指令中对应的网站点进行全网式搜索，将相关信息进行分类处理，并将合乎安全性要求的信息及其类别导入到芯片内部的数据库中，为后续使用提供便利。若用户在未联网的情况下使用计算机等设备时，嵌入式智能岛结构中的网络开关可实现内部网络与外部网络的物理隔离，从而有效减轻来自外部网络的病毒或黑客攻击等安全隐患。
2.2 嵌入式防火墙技术
传统防火墙多位于网络入口的控制位置，可很好地抵抗来自外部网络的攻击，但其对内部攻击毫无抵抗能力，具有较强的安全局限性。嵌入式防火墙技术是将防火墙软件通过一定的编程技术写入嵌入式芯片利用嵌入式芯片实现对整个网络的安全防护。嵌入式防火墙系统由多个内部网络中的客户端和一部集中管理器组成。通过嵌入式芯片的使用，可很好地对内部网络中的每一客户端实行安全监控，具有过滤和检测进入内网的外部网络数据的作用，从而实现对各用户使用外部网络过程中不安全因素的有效控制。内网中所有的嵌入式芯片均可作为整个嵌入式防火墙的重要组分，通过与集中服务器的联合使用，可清楚明地进行内部网络的安全管理工作，其具体作用过程为：服务器可通过嵌入式芯片的使用，制定相应的安全管理策略，根据各客户端的使用要求分配相应的安全控制任务。通过嵌入式芯片构建嵌入式防火墙系统可实现对整个内网中的服务器、各客户端主机等组件在使用过程中的安全防护，进一步确保内网用户的网络使用安全。利用嵌入式芯片实现嵌入式防火墙的关键技术主要体现在以下几个方面：
（1）利用分割点计算编写区域分割包的有关算法，对嵌入式防火墙内部的库管理过程进行动态点计算，减小决策树的长度，有效提高防火墙的操作快捷性。
（2）根据用户在内网中的使用等级，编写相对应的策略生成算法，实现对不同用户使用外网的安全监护。
（3）可通过编程技术，创新性地将嵌入式防火墙应用于操作系统的桌面防护中，从硬件和软件两方面对内部网络中的用户进行保护。此外，在构建嵌入式防火墙系统的同时，应将传统防火墙与嵌入式芯片技术联合使用，进一步提高网络访问的安全性能。
3 结束语
综上所述，嵌入式芯片相较于传统CPU的优势主要有：指令处理速度快、存储保护功能高、便于功能开发及使用功率小。将嵌入式芯片技术应用于网络安全设备的构建工作，是信息时代发展的必然趋势。可应用嵌入式智能岛技术、嵌入式防火墙技术等，将嵌入式芯片应用于网络安全设备的构建过程，从而实现内部网络整体安全性能的提高。因此，编程技术人员应在现有技术基础上，更深入地研究新型编程技术将嵌入式芯片更好地应用于网络安全控制工作中，从而为用户提供更优质的网络使用体验。
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作者单位
浙江大华技术股份有限公司　浙江省杭州市
310052