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　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的開放性產(chǎn)生了許多安全問題，網(wǎng)絡(luò)攻擊、信息泄漏、網(wǎng)上犯罪層出不窮，而采用以防火墻、網(wǎng)閘為核心的網(wǎng)絡(luò)邊界防御體系只能滿足信息化建設(shè)的一般性安全需求，卻難以解決涉密信息系統(tǒng)等重要網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)問題。對(duì)于涉密網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，我國(guó)歷來采用物理斷開的方法，國(guó)家保密局在《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)國(guó)際聯(lián)網(wǎng)保密管理規(guī)定》中將涉密信息系統(tǒng)的安全防御要求定格為與任何非涉密信息系統(tǒng)必須“物理斷開”。按照國(guó)家保密局的要求，如果涉密網(wǎng)需要與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，只能采用手工拷貝的方式，除此之外，沒有其他可行的辦法。

　　但許多政府部門所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)往往來自互聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)為了滿足向服務(wù)型政府轉(zhuǎn)型的要求，各級(jí)政府部門也必須加強(qiáng)對(duì)外服務(wù)的力度，需要為社會(huì)公眾提供信息查詢、在線審批、請(qǐng)求服務(wù)等新型應(yīng)用。形勢(shì)要求在保證安全的前提下，積極探索解決涉密網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸問題的方案。

　　為了解決上述問題，需要建設(shè)跨網(wǎng)絡(luò)、跨安全域的數(shù)據(jù)集成交換平臺(tái)，將安全保障與數(shù)據(jù)交換功能有機(jī)整合在一起，保障用戶在安全的前提下，解決涉密網(wǎng)絡(luò)與非涉密網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)問題。

　　需求分析

　　1.從互聯(lián)網(wǎng)采集信息或發(fā)布信息至互聯(lián)網(wǎng)的用戶

　　有很多用戶需要從互聯(lián)網(wǎng)上采集信息或?qū)⒈締挝粌?nèi)部的信息發(fā)布在互聯(lián)網(wǎng)上供其他單位或社會(huì)公眾獲知。為了保護(hù)自身網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用系統(tǒng)的安全，保證不發(fā)生信息泄露安全事件，因此需要采用單向數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。

　　2.非涉密網(wǎng)向涉密網(wǎng)單向傳輸?shù)挠脩?/p>

　　根據(jù)國(guó)家保密局的規(guī)定，非涉密網(wǎng)與涉密網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，絕對(duì)禁止高等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的涉密數(shù)據(jù)流向低等級(jí)網(wǎng)絡(luò)。因此，非涉密網(wǎng)與涉密網(wǎng)數(shù)據(jù)交換只能采用單向傳輸方式。

　　3.保障傳輸數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、不可抵賴性

　　在實(shí)現(xiàn)單向數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)上，還需要符合機(jī)密性、完整性、可用性、可審查等安全要求，安全數(shù)據(jù)交換平臺(tái)通過加密、簽名、過濾、審計(jì)等安全功能更好地保證用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

　　1)機(jī)密性要求，采用加密算法對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加解密。

　　2)完整性要求，采用數(shù)字簽名保證所傳輸數(shù)據(jù)不被篡改和破壞。

　　3)可用性要求，通過格式檢查、內(nèi)容過濾機(jī)制，保證所傳輸數(shù)據(jù)可用。

　　4)可審查性要求，通過審計(jì)能夠滿足交換行為的可審查。

　　總體框架設(shè)計(jì)

　　安全數(shù)據(jù)交換平臺(tái)整體框架如圖1所示。

　　安全數(shù)據(jù)交換平臺(tái)是采用分光鏡像技術(shù)實(shí)現(xiàn)的用于單向數(shù)據(jù)傳輸?shù)母綦x設(shè)備，主要用來解決政府部門網(wǎng)絡(luò)與外部公共網(wǎng)絡(luò)之間存在的單向數(shù)據(jù)傳輸需求。它采用分光鏡像的原理，通過分光器將源主機(jī)上的數(shù)據(jù)鏡像到目標(biāo)主機(jī)上，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單向傳輸。

　　安全數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的安全設(shè)備主要由單向網(wǎng)閘和數(shù)字簽名服務(wù)器兩部分組成：?jiǎn)蜗蚬忾l是一種基于分光技術(shù)的數(shù)據(jù)還原裝置，它由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、一個(gè)分光器等部分組成，采用分光鏡像的原理，通過分光器將源主機(jī)上的數(shù)據(jù)鏡像到目標(biāo)主機(jī)上，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單向傳輸。單向光閘有別于傳統(tǒng)單向網(wǎng)閘，它在邏輯上由3臺(tái)主機(jī)構(gòu)成，即處于外網(wǎng)端的源主機(jī)上存在兩個(gè)不同的光卡邏輯上分離成發(fā)送主機(jī)和接收主機(jī)，光信號(hào)由發(fā)送主機(jī)發(fā)送至分光器，而接收主機(jī)通過分光器接收一路光信號(hào)并還原成數(shù)據(jù)。

　　數(shù)字簽名服務(wù)器為單向光閘系統(tǒng)提供數(shù)字簽名、數(shù)據(jù)加密功能等安全支撐服務(wù)，保證數(shù)據(jù)傳輸過程中機(jī)密性、完整性及不可抵賴性。

　　詳細(xì)設(shè)計(jì)

　　1.單向光閘系統(tǒng)

　　單向光閘是一種基于分光技術(shù)的數(shù)據(jù)還原裝置，它由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、一個(gè)分光器等部分組成，采用分光鏡像的原理，通過分光器將源主機(jī)上的數(shù)據(jù)鏡像到目標(biāo)主機(jī)上，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單向傳輸。

　　單向光閘由源主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)和分光器構(gòu)成。分光器是組建光通道網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組件，是一個(gè)連接光纜終端設(shè)備(OLT)和光接收節(jié)點(diǎn)(ONU)的無源設(shè)備，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)。分光器帶有一個(gè)上行光接口和若干個(gè)下行光接口，從上行光接口過來的光信號(hào)被分配到所有的下行光接口傳輸出去。

　　單向光閘的源主機(jī)安裝在外部網(wǎng)絡(luò)中，目標(biāo)主機(jī)安裝在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中。源主機(jī)上有兩個(gè)光通道網(wǎng)卡，目標(biāo)主機(jī)上有一個(gè)光通道網(wǎng)卡；分光器的輸入端和源主機(jī)的一個(gè)光卡(稱為發(fā)送光卡)的輸出端用一條單向光纖連接，使光信號(hào)可以從發(fā)送網(wǎng)卡的發(fā)送端發(fā)射到分光器的輸入端。

　　源主機(jī)的另一個(gè)網(wǎng)卡(稱為接收光卡)的輸入端和分光器的一個(gè)分光輸出端連接，接收光卡的輸出端與發(fā)送光卡的輸入端相連接。分光器的另一個(gè)輸出和目標(biāo)主機(jī)上的光通道網(wǎng)卡(稱為目標(biāo)光卡)的輸入端一一相連。

　　源主機(jī)上運(yùn)行兩個(gè)進(jìn)程：發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程。發(fā)送進(jìn)程通過發(fā)送光卡發(fā)送數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包被發(fā)送光卡轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，從發(fā)送光卡的輸出端發(fā)出。而這一光信號(hào)被分光器分成2束與接收到的光信號(hào)相同的光信號(hào)，其中一束光信號(hào)被源主機(jī)的接收光卡接收；另外一束光信號(hào)被目標(biāo)主機(jī)的目標(biāo)光卡接收。

　　發(fā)送進(jìn)程將組裝好的數(shù)據(jù)塊通過發(fā)送光卡的輸出端發(fā)送，并檢查來自接收進(jìn)程的重發(fā)請(qǐng)求。如果沒有重發(fā)請(qǐng)求，則按照上述方法繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)塊；如果收到重發(fā)請(qǐng)求，則重發(fā)這一塊數(shù)據(jù)塊，發(fā)送完重發(fā)的數(shù)據(jù)塊后再繼續(xù)發(fā)送待發(fā)送的其他數(shù)據(jù)塊。在目標(biāo)主機(jī)上安裝有光通道網(wǎng)卡，其接受端與分光器的輸出端連接，從而可以收到來自分光器的光信號(hào)。這些光信號(hào)來自分光器輸入的光信號(hào)的分光，所以其內(nèi)容與源主機(jī)上發(fā)送光卡的輸出端發(fā)送的內(nèi)容是一致的。目標(biāo)主機(jī)上的目標(biāo)接收進(jìn)程將光通道網(wǎng)卡上接收到的光信號(hào)還原為數(shù)據(jù)塊，并組裝成與源端一致的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄或數(shù)據(jù)文件。

　　主要功能

　　單向光閘主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單向?qū)嘶驅(qū)С觯鶕?jù)導(dǎo)入導(dǎo)出的數(shù)據(jù)不同，主要有3種應(yīng)用功能：靜態(tài)文件的單向?qū)恕?shù)據(jù)庫(kù)的單向?qū)恕?shù)據(jù)恢復(fù)。

　　(1)文件單向?qū)雽?dǎo)出

　　靜態(tài)文件通常是指在物理存儲(chǔ)介質(zhì)(如硬盤、光盤、優(yōu)盤、軟盤等)中創(chuàng)建及使用的文件。這些文件通過FTP、Windows映射等方式可以作為單向光閘導(dǎo)入導(dǎo)出的文件。靜態(tài)文件單向?qū)氲牡湫筒渴饒?chǎng)景如圖3所示。

　　通過單向光閘能實(shí)現(xiàn)以下文件單向傳輸：基于FTP服務(wù)的靜態(tài)文件單向?qū)藢?dǎo)出；基于Windows映射的單向?qū)藢?dǎo)出；文本型數(shù)據(jù)庫(kù)文件(如mdb、dbf文件)的單向?qū)雽?dǎo)出。