計算機ESM嵌入式操作系統(tǒng)JetOS的設計

【摘 要】計算機已成為現(xiàn)代社會人們學習和工作不可代替的主要工具。計算機的安全問題也成為人們研究的熱點，結合嵌入式系統(tǒng)的研究，在通用計算機的主板上內置一個嵌入式安全系統(tǒng)ESM，通過在通用計算機內部增加硬件和軟件控制來增強通用計算機的安全性，從而達到建立一個可信計算機系統(tǒng)的要求。ESM包括一個硬件模塊和一個微型的操作系統(tǒng)，設計靈活，擴充性好，能將計算機的功能進一步地擴大和延伸，使其成為一個更加安全可靠，并且適用范圍更廣的安全計算機系統(tǒng)。

【關鍵詞】嵌入式系統(tǒng) JetOS設計 計算機安全

ESM的嵌入式操作系統(tǒng)JetOS設計。ESM還包括一個嵌入式操作系統(tǒng)JetOS，主要負責對嵌入式模塊的管理。JetOS的軟件模塊主要分為6大部分：主控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、命令處理系統(tǒng)、智能卡接口模塊、文件系統(tǒng)、密鑰管理系統(tǒng)。每一個都和其他的模塊有一定的聯(lián)系，但并不是全互聯(lián)的。

1 主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)負責監(jiān)控通訊通道，同時要控制ESM自身系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。與它有聯(lián)系的有3個子系統(tǒng)：通訊子系統(tǒng)、命令處理子系統(tǒng)和智能卡接口子系統(tǒng)。因此它要控制并管理這3個子系統(tǒng)的正常運行，他們之間主要是調用和被調用的關系：代寫醫(yī)學論文主控系統(tǒng)會監(jiān)控系統(tǒng)異常和正常事件的發(fā)生，一旦被激活，它會調用通訊系統(tǒng)與主機通訊，接收命令，轉而調用命令處理子系統(tǒng)，對主機的要求做出響應。如果是和智能卡相關的，它會直接調用智能卡接口模塊。主控模塊并不直接和文件系統(tǒng)以及密鑰管理系統(tǒng)關聯(lián)，它只是通過命令處理系統(tǒng)來調用。主控系統(tǒng)還執(zhí)行有權限的開關機功能，這也是通過對智能卡接口模塊和通訊系統(tǒng)的調用來實現(xiàn)的。

2 處理子系統(tǒng)

JetOS提供給主機的命令調用功能都是通過命令處理子系統(tǒng)來實現(xiàn)的。命令處理子系統(tǒng)連接了4個主要的系統(tǒng)模塊。由于命令處理模塊要執(zhí)行各種安全功能或操作，它必須能夠自主調用所需要的資源。但在超循環(huán)結構中，命令處理子系統(tǒng)是不能自主運行的，它屬于前臺系統(tǒng)，它必須通過主控系統(tǒng)的調用來激活。同時它要受到主控系統(tǒng)的監(jiān)控，代寫英語論文一旦命令處理模塊執(zhí)行異常或碰到非法操作，主控系統(tǒng)會直接采取相應措施來控制主機，這是通過檢測命令處理系統(tǒng)的返回應答碼來實現(xiàn)的。

3 通訊系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)是ESM和主機之間的唯一接口，是控制和主機相互通訊和傳送控制命令的通道。

它包含一個命令通道、一個輔助的數(shù)據(jù)通道以及一個控制用通道。命令通道提供了和主機的函數(shù)調用接口、輔助的數(shù)據(jù)通道通過PCI總線方式來傳輸大容量數(shù)據(jù)，主要是加解密數(shù)據(jù)、控制用通道利用I2C總線來傳輸控制信號控制主機外設。

4 管理系統(tǒng)

密鑰管理是實現(xiàn)整個ESM系統(tǒng)安全的一個重要組成部分，這里考慮在JetOS中實現(xiàn)一個簡單的密鑰管理功能，實現(xiàn)除了能夠對自身所提供的加解密和認證簽名系統(tǒng)提供支持外，還一定程度上實現(xiàn)整個系統(tǒng)環(huán)境下的密鑰管理系統(tǒng)的局部功能。

5 智能卡接口模塊

智能卡的硬件接口是用GPIO實現(xiàn)的，在JetOS中，需要用純軟件模擬的方式來控制智能卡設備，需要一個專門的智能卡接口模塊。它通過控制GPIO信號來與智能卡通訊，提供了一個標準的智能卡軟件接口。它受主控系統(tǒng)的調用，同時也受命令處理系統(tǒng)的調用。主控系統(tǒng)在執(zhí)行開關機權限檢測或身份認證，卡異常監(jiān)控等功能時，會直接調用智能卡接口來執(zhí)行卡操作。而碰到通用性智能卡應用比如卡驗證，加解密，圈存圈提（銀行應用）時，會由命令處理模塊來發(fā)出調用命令。

6 文件系統(tǒng)

在JetOS管理ESM并執(zhí)行各項功能時，需要一個簡單的文件系統(tǒng)來存貯各種重要的JetOS系統(tǒng)文件和應用參數(shù)。文件系統(tǒng)同時考慮了密鑰管理系統(tǒng)的實現(xiàn)，因為密鑰管理系統(tǒng)的一部分需要文件系統(tǒng)的支持，同時文件系統(tǒng)也給ESM系統(tǒng)本身功能和應用的升級留下了擴充的余地，可以在文件系統(tǒng)中建立多個應用文件或多個功能性文件等。

應注意在JetOS的模塊圖中并沒有內存管理模塊，并不是完全沒有內存管理，只是內存管理的實現(xiàn)十分簡單，而且由于ESM的資源有限，實現(xiàn)一個完整的內存管理并沒有必要，因此考慮了一種很簡單的內存管理方式，在設計中采用順序存儲的方式，利用鏈表域來查找內存區(qū)域，內存并沒有分配和回收，由于應用的特殊性，代寫職稱論文產(chǎn)生的碎片對系統(tǒng)性能的影響并不大。

7 計算機安全

盡管ESM的嵌入式操作系統(tǒng)JetOS設計可以提高計算機的安全性，但也不是唯一的一種方法，現(xiàn)在用于網(wǎng)絡安全的產(chǎn)品有很多，比如有防火墻、殺毒軟件、入侵檢測系統(tǒng)等等，但是仍然有很多黑客的非法入侵。根本原因是網(wǎng)絡自身的安全隱患無法根除，這就使得黑客進行入侵有機可乘。雖然如此，安全防護仍然必須是慎之又慎，盡最大可能降低黑客入侵的可能，從而保護我們的網(wǎng)絡信息安全。而JetOS的總體結構設計中采用了超循環(huán)結構，那么相應的在實現(xiàn)策略上就應該是一種被動的方式，即ESM系統(tǒng)處于一個空閑等待狀態(tài)，除了一些系統(tǒng)自身的例行操作之外，其余時間是等待事件的發(fā)生，主要是接收主機OS的命令，然后進入命令處理系統(tǒng)進行處理，并返回結果給OS，這是超循環(huán)結構所規(guī)定的模式。但這樣的模式不能實現(xiàn)主動控制主機的功能，所以需要改進，考慮的一種方式就是采用主動和被動相結合，JetOS可以被動地接收主機發(fā)送的命令，也可以主動向主機發(fā)送控制信號，但主要是以被動式為主的輔助以主動控制模式，這樣ESM同時扮演主設備和從設備。

這種策略的好處主要是靈活，可以很好地滿足功能設計上的各種應用需求。主動控制模式可以有效地增強主機的安全性能。可以說主動控制模式才真正體現(xiàn)了硬件一級的安全功能。

參考文獻：

[1]Wolf Wayne.嵌入式系統(tǒng)設計原理[M].北京:機械工業(yè)出版社，

周學廣，劉藝.信息安全學[M].北京：機械工業(yè)出版社，