网络对抗第2章 物理安全技术1

网络安全与对抗技术第2章物理安全技术2010年秋季学期网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院2本章重点物理安全的定义、目的和内容计算机房场地环境的安全要求电磁干扰及电磁防护的措施，重点关注屏蔽技术和滤波技术物理隔离技术网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院3定义物理安全（PhysicalSecurity）是保护计算机设备、设施（含网络）免遭地震、水灾、火灾、有害气体和其他环境事故（如电磁干扰等）破坏的措施和过程，也称实体安全。物理安全技术主要是指对计算机及网络系统的环境、场地、设备和人员等采取的安全技术措施。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院42.1物理安全技术概述物理安全是网络系统安全的前提。物理安全的目的是保护计算机、网络服务器、交换机、路由器、打印机等硬件实体和通信设施免受自然灾害、人为失误、犯罪行为的破坏；确保系统有一个良好的电磁兼容工作环境；把有害的攻击隔离。物理安全的内容主要包括：环境安全电磁防护物理隔离网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院5物理安全的内容环境安全：计算机网络通信系统的运行环境应按照国家有关标准设计实施，应具备消防报警、安全照明、不间断供电、温湿度控制系统和防盗报警，以保护系统免受水、火、有害气体、地震、静电的危害。物理隔离：物理隔离技术就是把有害的攻击隔离，在可信网络之外和保证可信网络内部信息不外泄的前提下，完成网络间数据的安全交换电磁防护：计算机网络系统工作时产生的电磁发射可被高灵敏度的接收设备接收并进行分析、还原，造成系统信息泄漏。外界的电磁干扰也能使计算机网络系统工作不正常，甚至瘫痪。必须通过屏蔽、隔离、滤波、吸波、接地等措施，提高计算机网络系统的抗干扰能力，使之能抵抗强电磁干扰；同时将计算机的电磁泄漏发射降到最低。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院62.2计算机房场地环境的安全防护2.2.1计算机房场地的安全要求应对计算机及其网络系统的实体访问进行控制。计算机房的设计应考虑减少无关人员进入机房的机会。同时，计算机房应避免靠近公共区域，避免窗户直接邻街，应安排机房在内（室内靠中央位置），辅助工作区域在外（室内周边位置）。在一个高大的建筑内，计算机房最好不要建在潮湿的底层，也尽量避免建在顶层，因顶层可能会有漏雨和雷电穿窗而入的危险。在有多个办公室的楼层内，计算机机房应至少占据半层，或靠近一边。这样既便于防护，又利于发生火警时的撤离。所有进出计算机房的人都必须通过管理人员控制的地点。特殊需要进入控制区的，应办理手续。每个访问者和带入、带出的物品都应接受检查。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院7机房建筑和结构从安全角度考虑：电梯和楼梯不能直接进入机房。建筑物周围应有足够亮度的照明设施和防止非法进入的设施。外部容易接近的进出口应有栅栏或监控措施，而周边应有物理屏障（隔墙、带刺铁丝网等）和监视报警系统，窗口应采取防范措施，必要时安装自动报警设备。机房进出口须设置应急电话。机房供电系统应将动力照明用电与计算机系统供电线路分开，机房及疏散通道应配备应急照明装置。计算机中心周围100m内不能有危险建筑物。进出机房时要更衣、换鞋，机房的门窗在建造时应考虑封闭性能。照明应达到规定标准。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院82.2.2设备防盗措施早期的防盗，采取增加质量和胶粘的方法。之后又出现了将设备与固定底盘用锁连接。现在某些便携机也采用机壳加锁扣的方法。国外一家公司发明了一种光纤电缆保护设备。这种方法是将光纤电缆连接到每台重要的设备上，光束沿光纤传输，如果通道受阻，则报警。一种更方便的防护措施类似于图书馆、超级市场使用的保护系统。每台重要的设备、每个重要存储媒体和硬件贴上特殊标签（如磁性标签），一旦被盗或未被授权携带外出，检测器就会发出报警信号。视频监视系统是一种更为可靠的防护设备，能对系统运行的外围环境、操作环境实施监控（视）。对重要的机房，还应采取特别的防盗措施，如值班守卫，出入口安装金属防护装置，如安全门、防护窗户。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院92.2.3机房的三度要求机房内的空调系统、去湿机、除尘器是保证计算机系统正常运行的重要设备之一。通过这三种设备使机房的三度要求：温度、湿度和洁净度得到保证，温度：机房温度一般应控制在18℃~22℃，即（20±2）℃。温度过低会导致硬盘无法启动，过高会使元器件性能发生变化，耐压降低，导致不能工作。湿度：相对湿度过高会使电气部分绝缘性降低，加速金属器件的腐蚀，引起绝缘性能下降；而相对湿度过低、过于干燥会导致计算机中某些器件龟裂，印刷电路板变形，特别是静电感应增加，使计算机内信息丢失、损坏芯片，对计算机带来严重危害。机房内的相对湿度一般控制在40%~60％为好，即（50±10）％。洁净度：清洁度要求机房尘埃颗粒直径小于0.5µｍ，平均每升空气含尘量小于1万颗。灰尘会造成接插件的接触不良、发热元件的散热效率降低、绝缘破坏，甚至造成击穿；灰尘还会增加机械磨损，尤其对驱动器和盘片。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院102.2.4防静电措施静电是由物体间的相互磨擦、接触而产生的。静电产生后，由于它不能泄放而保留在物体内，产生很高的电位（能量不大），而静电放电时发生火花，造成火灾或损坏芯片。计算机信息系统的各个关键电路，诸如CPU、ROM、RAM等大都采用MOS工艺的大规模集成电路，对静电极为敏感，容易因静电而损坏。这种损坏可能是不知不觉造成的。机房内一般应采用乙烯材料装修，避免使用挂毯、地毯等吸尘、容易产生静电的材料。为了防静电机房一般安装防静电地板，并将地板和设备接地以便将物体积聚的静电迅速排泄到大地。机房内的专用工作台或重要的操作台应有接地平板。此外，工作人员的服装和鞋最好用低阻值的材料制作，机房内应保持一定湿度，在北方干燥季节应适当加湿，以免因干燥而产生静电。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院112.2.5电源电源是计算机网络系统正常工作的重要因素。供电设备容量应有一定的富裕量，所提供的功率一般应是全部设备负载的125％。计算机房设备最好是采取专线供电，应与其他电感设备（如马达），以及空调、照明、动力等分开；至少应从变压器单独输出一路给计算机使用。为保证设备用电质量和用电安全，电源应至少有两路供电，并应有自动转换开关，当一路供电有问题时，可迅速切换到备用线路供电。应安装备用电源，如长时间不间断电源（UPS），停电后可供电8小时或更长时间。关键的设备应有备用发电机组和应急电源。同时为防止、限制瞬态过压和引导浪涌电流，应配备电涌保护器（过压保护器）。为防止保护器的老化、寿命终止或雷击时造成的短路，在电涌保护器的前端应有诸如熔断器等过电流保护装置。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院122.2.5（1）电源线干扰有六类电源线干扰：中断：三相线中任何一相或多相因故障而停止供电为中断，长时间中断即为关闭。异常状态：是指电压连续过载或连续低电压。电压瞬变：瞬变浪涌是指电压幅值在几个正弦波范围内快速增加或降低.。冲击：冲击又称瞬变脉冲或尖峰电压，它是指在0.5μs~100μs内过高或过低的电压。尖峰一般指瞬时电压超过400V，而下垂电压指瞬时向下的窄脉冲。噪声：电磁干扰EMI（ElectromagneticInterference）是由电源线辐射产生的电磁噪声干扰，射频干扰（RFI）是发射频率≥30kHz时的电磁干扰。突然失效事件：指由雷击等引起的快速升起的电磁脉冲冲击，致使设备失效。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院132.2.5（2）保护装置电源保护装置有金属氧化物可变电阻（MOV）、硅雪崩二极管（SAZD）、气体放电管（GDT）、滤波器、电压调整变压器（VRT）和不间断电源（UPS）等。金属氧化物可变电阻可吸收尖峰和冲击电压，工作时间5ns~1μs。SAZD和GDT可使浪涌和尖峰电压分流，从而保护电路。SAZD的工作速度快（10-12s），但不能处理大的浪涌；GDT能处理大的浪涌，但工作速度较慢（只能达10-6s）。滤波器通过保护电路使噪声分流并使浪涌衰减。VRT可在秒级进行异常状态保护。UPS可保护系统，避免断电、下跌、下垂、电源故障、供电不足和其他低电压状态的影响。连续工作的UPS可使计算机不受电源线耦合的影响，保护它们避免灾难的干扰。避雷针和浪涌滤波器可帮助抵抗强电磁脉冲。此外，安装设备时应远离建筑的金属结构，以避免雷击影响。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院142.2.5（3）紧急情况供电UPS：正常供电时，UPS可使交流电源整流并不间断地使电池充电。在断电时，由电池组通过逆变器向机房设备提供交流电。从而有效地保护系统及数据。在特别重要的场合，应考虑此种措施。应急电源：主要通过汽油机或柴油机带动发电机，在断电时启动，为系统提供较长时间的紧急供电。它需要有自己的燃料支持。应急发电机只对最重要的设备提供支持，包括空调、最必须的计算机、照明灯、报警系统、通信设备等。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院152.2.5（4）调整电压和紧急开关电源电压波动超过设备安全操作允许的范围时，需要进行电压调整。允许波动的范围通常在±5%的范围内。当供电减少或不正常工作时，电压调整设备应能响应1μs的电压波动，自动调整电压并连续工作。如果机房设备直接与电网连接，则要有一个电压调节变压器，以保持电压稳定。这个变压器安装在机房附近时，需要在机房周围设置防火隔离带计算机系统的电源开关（主控开关）应安装在计算机主控制开关柜附近。这些开关要清楚地标注出它们的功能。操作者应接受在紧急情况下如何操作它们的训练。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院162.2.6接地与防雷2.2.6（1）地线种类保护地：计算机系统内的所有电气设备，包括辅助设备，外壳均应接地。保护地一般是为大电流泄放而接地。机房内保护地的接地电阻≤4Ω。直流地，又称逻辑地，是计算机系统的逻辑参考地，即计算机中数字电路的低电位参考地。直流地的接地电阻一般要求≤2Ω屏蔽地：为避免信息处理设备的电磁干扰，防止电磁信息泄漏，重要的设备和重要的机房要采取屏蔽措施，即用金属体来屏蔽设备和整个机房。一般屏蔽地的接地电阻要求≤4Ω。静电地：机房内人体本身、人体在机房内的运动、设备的运行等均可能产生静电。将地板金属基体与地线相连，以使设备运行中产生的静电随时泄放掉。雷击地：雷电具有很大的能量，雷击产生的瞬态电压可高达10MV以上。单独建设的机房或机房所在的建筑物，必须设置专门的雷击保护地（简称雷击地），以防雷击产生的设备和人身事故。避雷针接地是指系统中各处电位均以大地为参考点，地为0电位。网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院172.2.6（2）接地系统各自独立的接地系统交、直流分开的接地系统共地接地系统直流地、保护地共用地线系统这种接地系统的直流地和保护地共用接地体，屏蔽地、交流地、雷击地单独埋设。它主要考虑，许多计算机系统内部已将直流地和保护地连在一起，对外只有一条引线，在这种情况下，直流地与保护地分开已无实际意义。由于直流地与交流地分开，使计算机系统仍具有较好抗干扰能力。这种接地方式在国内外均有广泛应用。建筑物内共地系统网络安全与对抗技术哈尔滨工业大学电子与信息工程学院182.2.6（3）接地体通常采用的接地体有地桩、水平栅网、金属板、建筑物基础钢筋等。地桩：垂直打入地下的接地金属棒或金属管，是常用的接地体。它用在土壤层超过3m厚的地方。金属棒的材料为钢或铜，直径一般应为15mm以上。为防止腐蚀、增大接触面积并承受打击力，地桩通常采用较粗的镀锌钢管。水平栅网：在土质情况较差，特别是岩层接近地表面无法打桩的情况下，可采用水平埋设金属条带、电缆的方法。金属条带应埋在地下0.