計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息泄漏分析及其防泄漏研究

李鳴雷

北京字跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司，北京 100190

0 引言

針對(duì)計(jì)算機(jī)信息泄露的處理方法多種多樣，本文研究的計(jì)算機(jī)信息泄露方法為——對(duì)計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行整理過(guò)程中采用擴(kuò)展頻譜通信與混沌加密算法，保留或能夠復(fù)原初始數(shù)據(jù)的正確率，可以在壓縮編碼后達(dá)到信息的隱匿處理，防止計(jì)算機(jī)內(nèi)重要個(gè)人信息的泄露，有效對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行操控。將該種混沌加密算法應(yīng)用在多個(gè)行業(yè)中，有效保護(hù)行業(yè)機(jī)密消息，避免信息泄露造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，該算法的可行性較強(qiáng)，實(shí)用性較高。

1 關(guān)于算機(jī)信息泄漏風(fēng)險(xiǎn)緣由及信息泄露的安全防護(hù)現(xiàn)狀

1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息泄露風(fēng)險(xiǎn)增加的原因

在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和日常生活中，計(jì)算機(jī)設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)已成為必備的工具，在多個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛使用。計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了多種多樣的生活方式，為各個(gè)行業(yè)帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，但計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息泄露而引發(fā)的安全問(wèn)題同樣迫在眉睫。目前常用的防止信息泄露的傳輸方法有：信息保密、人臉識(shí)別、密碼鎖定等，但同樣，獲得計(jì)算機(jī)加密信息的手段也有多種：利用對(duì)計(jì)算機(jī)帶電電纜由電磁破發(fā)出電磁能量，將不斷擴(kuò)散的電磁能量捕獲來(lái)獲取其中存在的信息數(shù)據(jù)，并對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理還原，達(dá)到截取加密信息的目的?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)備的處理速度及計(jì)算機(jī)屏幕顏色與顯示進(jìn)行優(yōu)化，尤其計(jì)算機(jī)顯示器的圖像解像度、顯示解像度也有了較高的等級(jí)提升，計(jì)算機(jī)整體顯示尺寸相比初代計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)整，互聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸速率提升、信息單次上傳量不斷擴(kuò)大，由于上述內(nèi)容中的優(yōu)化升級(jí)，致使計(jì)算機(jī)性能得到質(zhì)的提高，同時(shí)計(jì)算機(jī)潛在的信息泄露風(fēng)險(xiǎn)、使用安全風(fēng)險(xiǎn)增加，因此多數(shù)用戶面臨機(jī)密信息的泄露，將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。此外，計(jì)算機(jī)接收信號(hào)的電磁波接收器的靈敏度較高，且電磁波接收質(zhì)量不斷提高，在計(jì)算機(jī)中接收電磁波信號(hào)同樣存在安全隱患，有待解決。

1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息泄露的防護(hù)現(xiàn)狀

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息防泄漏安全系統(tǒng)中，目前計(jì)算機(jī)采取的非法入侵行為的攔截程序是由屏蔽騷擾信息的技術(shù)上演變而來(lái)，之后對(duì)重要的信息獲取通道進(jìn)行加密，然后對(duì)其中想獲取信息通道的高危信息源進(jìn)行攔截或采取措施來(lái)防止信息的泄露。例如針對(duì)計(jì)算機(jī)主要的機(jī)體部分及顯示器進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)字視頻接口電線電纜，由于數(shù)字視頻接口線的長(zhǎng)度和傳輸電磁波波長(zhǎng)存在緊密聯(lián)系，數(shù)字視頻接口電線電纜以串聯(lián)的方式連接，那么從該處獲取信息的概率將增加，因而數(shù)字視頻接口電線電纜也是防止信息泄露的重點(diǎn)監(jiān)護(hù)對(duì)象。西安電子科技大學(xué)對(duì)數(shù)字視頻接口電線進(jìn)行信息加密處理，在該處加入可編程們排列信息處理的印制電路板，可以對(duì)數(shù)字視頻接口電線的信息傳輸進(jìn)行信息重置或打亂順序，使其頻率譜密度頻寬進(jìn)行擴(kuò)展，使得想要獲取用戶加密信息的信號(hào)接收器無(wú)法獲得有效信息。我國(guó)現(xiàn)在已對(duì)視頻播放在信息泄露防護(hù)方面進(jìn)行研究，在防止計(jì)算機(jī)信息泄露、視頻播放泄露信息等方面取得較好的研究成果，對(duì)于視頻圖形列陣接口的防止信息泄露的防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用成果較好，一般采取屏蔽截取信息的信號(hào)接收器或?qū)⑿盘?hào)中特定波段頻率濾除等技術(shù)來(lái)對(duì)重要的信息或音頻視頻進(jìn)行防護(hù)，避免信息被截取。對(duì)于近年來(lái)使用較為頻繁的數(shù)字視頻接口，也進(jìn)行了信息重置、信息順序置換等基于“DSS”技術(shù)進(jìn)行處理的信息防護(hù)手段，同樣擁有良好的信息安全防護(hù)作用。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息泄密的原因分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)泄密途徑

計(jì)算機(jī)徹底改變了人類的生存方式與工作方式，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供動(dòng)力，創(chuàng)造了較高的實(shí)用價(jià)值，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用是標(biāo)志著當(dāng)今計(jì)算機(jī)領(lǐng)域科技研究成果成熟的標(biāo)志，具有重要的實(shí)踐意義。但必須重視的是，由于互聯(lián)網(wǎng)具有開(kāi)放式的特征，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的大數(shù)據(jù)也具有資源共享的特征，因此計(jì)算機(jī)主機(jī)和終端用戶以及用戶和終端用戶之間都可以利用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)進(jìn)行信息傳遞，就會(huì)形成大量的信息泄密漏洞，給犯罪分子提供犯罪機(jī)會(huì)。

使用者在進(jìn)入計(jì)算機(jī)的過(guò)程中主要使用口令標(biāo)識(shí)，但是由于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，這種口令標(biāo)識(shí)已無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的保密，因此不法分子才能夠利用各種技術(shù)手段來(lái)竊取并使用口令，從而入侵計(jì)算機(jī)，進(jìn)行加密信息的攔截。

當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在接入互聯(lián)網(wǎng)后，微波線路與載波網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要數(shù)據(jù)傳輸?shù)缆?，這也就更加擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)的信息泄密渠道，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的面積越大，所要求的數(shù)據(jù)傳輸線路也就相對(duì)增多，而信息的傳遞區(qū)域與傳輸范圍也就越廣，這就對(duì)信息傳播的安全提出了巨大的挑戰(zhàn)，甚至有些不法分子利用網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)分支通道中的一個(gè)通道，或某個(gè)環(huán)節(jié)就能夠截取整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔ⅲM(jìn)而盜取互聯(lián)網(wǎng)中存儲(chǔ)的加密信息，從而進(jìn)行信息的還原。

當(dāng)前，很多計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)公司在傳送信息時(shí)都會(huì)使用非屏蔽網(wǎng)線，但是在信息傳送的進(jìn)程中或許會(huì)泄漏一定量的電磁，此時(shí)非屏蔽網(wǎng)線就可看成電磁收發(fā)信號(hào)裝置，在泄漏的電磁中會(huì)攜帶一定量的信息，但是如果沒(méi)采取有必要的保護(hù)措施，會(huì)導(dǎo)致不法分子使用接收裝置也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)攜帶信息的攔截，并將信息的加密內(nèi)容進(jìn)行解讀。

2.2 媒介泄密途徑

計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)中的安全資料大多存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，主要包括了內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器二類，如果一些秘密資料存放在內(nèi)存儲(chǔ)器中，則可以利用計(jì)算機(jī)的電磁波傳遞電磁能量和互聯(lián)網(wǎng)連接從而造成信息泄漏，但同樣在應(yīng)用過(guò)程中，將大量的資料放置在外存儲(chǔ)器中也可以造成計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全資料被修改或者拷貝，比如硬盤、磁帶等，而這種外存儲(chǔ)器即便經(jīng)過(guò)消除磁力的操作，還是可以利用一定的科技方法來(lái)獲得信息。在計(jì)算機(jī)發(fā)生問(wèn)題需要修復(fù)的時(shí)候，若沒(méi)有可以及時(shí)處理電腦硬盤的信息，或者沒(méi)有安全意識(shí)不加以維護(hù)管理，那么就會(huì)給非法人士以可趁之機(jī)，進(jìn)而導(dǎo)致隱私資料外泄。

2.3 輻射泄密途徑

使用計(jì)算機(jī)過(guò)程中，電磁波照射也是不可避免的，屏幕、電纜線路的連接、主控裝置，還有印刷機(jī)等輸入輸出裝置均可以形成電磁波照射。在工作的過(guò)程中，由于依賴于高頻脈沖電路，這樣就必然導(dǎo)致計(jì)算機(jī)內(nèi)部的此次改變，進(jìn)而形成大量電磁波的傳播。電磁波在傳播的整個(gè)過(guò)程中也會(huì)傳遞部分計(jì)算機(jī)訊息，因此有些非法分子利用電磁波接收裝置可以直接接收電磁波，以便于破解在電磁波上傳遞的信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而竊取了相關(guān)機(jī)密。國(guó)外的有關(guān)資料表明，電磁波的發(fā)射距離可以到達(dá)一公里以外，也就是說(shuō)不法分子距離計(jì)算機(jī)一公里以外都能夠通過(guò)電磁波接收裝置來(lái)接收和還原電腦終端的信號(hào)。

但在開(kāi)闊地區(qū)，使用監(jiān)聽(tīng)裝置就可以從100m以外接收到電磁波傳遞電磁能量的信息，這就給計(jì)算機(jī)安全帶來(lái)了極大的負(fù)面影響。電磁波輻射類型通常包括以下兩類。第一種是輻射的頻率范圍通常在十兆赫茲至一千兆赫茲之間，使用此頻率范圍的接收器也可以對(duì)發(fā)出電磁能量的電磁波進(jìn)行接收，但此類電磁波中所傳遞的信息獲取流程則較為復(fù)雜。第二種是視頻電磁波，主要指的是計(jì)算機(jī)屏幕因斷電終止運(yùn)行的陰極射線管所發(fā)出的電磁波，相比上一種電磁波而言，視頻電磁波的傳播頻段相對(duì)較低，通常都在兆赫茲以內(nèi)，屬于有效傳播距離范圍，因此不需使用同類型計(jì)算機(jī)或一般的電視機(jī)就可以收到這種電磁波，而且對(duì)于傳遞在視頻電磁波上的計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取也比較方便，是當(dāng)前不法分子使用的新型竊密手段。

2.4 人為泄密途徑

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要運(yùn)行單位通常是使用的個(gè)人，對(duì)部分涉密計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而言，則屬于工作人員，但因?yàn)楣ぷ魅藛T的行為或個(gè)人原因也可以造成泄密，具體包括了如下三種的泄密情形。

（1）在使用的過(guò)程中并不知道電磁波傳遞電磁能量會(huì)造成機(jī)密數(shù)據(jù)泄漏，在使用的過(guò)程中也不會(huì)采取相應(yīng)的保密保護(hù)措施，從而因此造成了機(jī)密數(shù)據(jù)泄漏，而另外一個(gè)原因就是工作人員并不了解被刪除數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致泄密，從而導(dǎo)致了存儲(chǔ)器在使用的過(guò)程中導(dǎo)致泄密。

（2）是在使用計(jì)算機(jī)的過(guò)程中未能根據(jù)相應(yīng)規(guī)定加以使用，又或者缺少有效的管理措施而造成泄密，比如在檢修前未對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行消除磁力的操作都會(huì)致使信息泄露。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理人員未能按照操作計(jì)算機(jī)的規(guī)章制度進(jìn)行系統(tǒng)安全檢測(cè)，操作流程掌握不夠全面，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存在信息泄露。若計(jì)算機(jī)的硬件存在故障，在檢修過(guò)程中需要對(duì)硬件進(jìn)行加密保護(hù)，且在維修過(guò)程中未能派遣管理人員對(duì)計(jì)算機(jī)的維修操作進(jìn)行監(jiān)督，在這一過(guò)程中給維修人員提供了截取信息數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)。

（3）是計(jì)算機(jī)工作人員出于利益得到機(jī)房鑰匙，故意盜取機(jī)密信息和機(jī)密文件，并通過(guò)工作之便給不法分子創(chuàng)造進(jìn)入計(jì)算機(jī)機(jī)房或入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的機(jī)會(huì)致使信息泄露。此外，還可能由于外國(guó)潛入我國(guó)的間諜通過(guò)金錢利益、引誘或一些手段得到進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的機(jī)會(huì)，若收買計(jì)算機(jī)管理人員，那么計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息的加密將被視若無(wú)睹，直接獲取了破解計(jì)算機(jī)加密的內(nèi)容，進(jìn)而入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，盜取對(duì)我國(guó)不利的信息或重要數(shù)據(jù)，造成信息泄露和重大經(jīng)濟(jì)損失。

2.5 存儲(chǔ)介質(zhì)的信息泄露

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)使用硬件對(duì)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行保存，其中還會(huì)以加密形式存儲(chǔ)大量信息，加密信息可視為重要的財(cái)產(chǎn)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，需要存儲(chǔ)介質(zhì)對(duì)計(jì)算機(jī)的操作指令進(jìn)行解讀，并傳遞指令下達(dá)的信息，其中若存在紕漏，可能為不法分子提供入侵系統(tǒng)、盜取信息數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)。不法分子會(huì)抓住存儲(chǔ)介質(zhì)的漏洞，對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)的信息進(jìn)行入侵截取，或?qū)⒓用苄畔⑦M(jìn)行損壞，在調(diào)取計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的信息數(shù)據(jù)時(shí)將無(wú)法顯示內(nèi)容，導(dǎo)致信息的泄露和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。

3 計(jì)算機(jī)在電磁信息泄漏發(fā)展上的新趨勢(shì)

目前對(duì)于液晶顯示器的電磁波信息泄露防護(hù)技術(shù)的研究進(jìn)展緩慢，多數(shù)優(yōu)秀專家對(duì)此進(jìn)行重視，例如英國(guó)的學(xué)者庫(kù)恩，在研究液晶顯示器的信息泄露防護(hù)技術(shù)方面取得成就，在《液晶顯示器的有害輻射》文章中闡述了其試驗(yàn)過(guò)程，對(duì)四臺(tái)不同規(guī)格、生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的液晶顯示器使用測(cè)試軟件對(duì)接收信號(hào)機(jī)器進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，并能從中接收到畫面信息，利用測(cè)試軟件對(duì)接收信號(hào)機(jī)器進(jìn)行處理，并調(diào)整二者的信號(hào)接收處于同一頻率，能夠恢復(fù)還原出計(jì)算機(jī)中的視頻信息。

信號(hào)強(qiáng)度可以通過(guò)此處的監(jiān)控設(shè)備捕獲。在實(shí)上述驗(yàn)中，目標(biāo)顯示器和對(duì)數(shù)周期電磁波接收器將被放置在兩個(gè)不同的房間中，兩個(gè)房間相隔幾個(gè)房間。接收天線與需要攔截目標(biāo)的顯示器距離為10m，接收天線與攔截目標(biāo)的顯示器之中存在一塊105mm的石膏板，這樣，對(duì)于將要顯示的文字進(jìn)行一定處理，最終達(dá)到信息還原的目標(biāo)。

4 混沌信號(hào)視頻進(jìn)行隱匿的處理方法

現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)的圖像分辨率不斷提高，視頻頻寬大大增加，同時(shí)擁有一根以上絕緣芯的電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此纜線的電磁波傳遞的電磁能量較多。但是僅僅對(duì)信號(hào)截取通道進(jìn)行屏蔽，電磁波傳遞的電磁能量的功率只能降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，雖然能夠降低使用計(jì)算機(jī)對(duì)人體的負(fù)面影響，對(duì)頻率譜密度本身的特性沒(méi)有影響。如果接收系統(tǒng)敏感，仍然可以正確檢索數(shù)據(jù)。因此，在信號(hào)處理中，必須通過(guò)改變數(shù)據(jù)頻率譜密度的特性對(duì)電纜上傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)采取隱匿算法的處理手段，改變數(shù)據(jù)頻率譜密度的特性，雖然計(jì)算機(jī)監(jiān)管人員能夠通過(guò)信號(hào)接收器來(lái)獲取相關(guān)頻率譜密度的信息，但由于頻率譜信息的順序和內(nèi)容已被改變，無(wú)法恢復(fù)，從而阻止了信息的泄露。在處理數(shù)據(jù)的過(guò)程中，數(shù)據(jù)通常以文字、圖片或視頻的形式展示，處理此類數(shù)據(jù)有較多類似的處理手段，基本工作流程是相同的。

本文主要分析視頻在時(shí)域隱匿的處理算法。視頻圖像的隱匿處理算法主要分為時(shí)間域的圖像隱匿處理算法和頻率域圖像隱匿算法。時(shí)間域的圖像隱匿算法是將視頻信息中的平面上的影像變?yōu)榫€條上的影像，再對(duì)影像的數(shù)值進(jìn)行加密操作，隱藏時(shí)間域圖像中傳遞的信息。該工程的操作流程較為簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)難度不高，在對(duì)信息進(jìn)行隱藏加密的過(guò)程中不會(huì)導(dǎo)致原有信息的改變，也不會(huì)影響時(shí)間域中圖像傳遞的效率。頻率譜密度的擴(kuò)展主要在所需頻寬中進(jìn)行信息的傳遞和運(yùn)輸。頻寬的擴(kuò)展需要數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)處理完成，適用于將傳輸信號(hào)的頻譜打散到較其初始頻寬更寬的一種通信技術(shù)，具有較多優(yōu)點(diǎn)，例如：計(jì)算機(jī)信息泄露防護(hù)能力較強(qiáng)、信息不易被攔截，抗外界干擾信號(hào)能力較強(qiáng)，因此逐漸成為信息傳輸?shù)闹饕雷o(hù)方式，同時(shí)也可對(duì)在信息接收位置對(duì)利用Huffman碼編碼后的信號(hào)進(jìn)行接收，用于接收鏈路中數(shù)據(jù)恢復(fù)之前移去擴(kuò)頻碼的數(shù)據(jù)信息的還原。雖然傳輸信息過(guò)程中釋放的能量較大，不過(guò)每個(gè)電磁波的頻率范圍的電子系統(tǒng)中信號(hào)和噪音的比例不大，因此檢測(cè)將傳輸信號(hào)的頻譜打散到較其初始頻寬更寬的信號(hào)較為困難。

5 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)信息的安全防護(hù)是近年來(lái)被廣泛關(guān)注的內(nèi)容，信息泄露將造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)恐慌，在發(fā)達(dá)國(guó)家中，美國(guó)研究者于20世紀(jì)對(duì)信息泄露防護(hù)技術(shù)展開(kāi)研究。面對(duì)不斷優(yōu)化升級(jí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在日常使用中可能被信息截取器截取信息的通道進(jìn)行預(yù)測(cè)，判斷計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中可能存在信息泄露的位置，可采取對(duì)計(jì)算機(jī)視頻信息進(jìn)行隱匿算法處理的手段對(duì)截取信息的信號(hào)器進(jìn)行干擾，防止信息泄露。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)顯示器的解像度具有一定提升，隨著計(jì)算機(jī)顯示屏幕尺寸的增加，顯示器顯示解像度和圖像解像度隨之提升，同時(shí)計(jì)算機(jī)的工作性能也有了很大的提高和擴(kuò)展，由于網(wǎng)絡(luò)的傳播距離和數(shù)據(jù)承載能力的變化都導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)泄露的可能性也增加了，另外由于接收電磁波信號(hào)的儀器具有高增益、高敏感度，以及接受機(jī)在信息數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域能力的提升，使得在計(jì)算機(jī)中的電磁波信號(hào)和能量傳遞方面如果存在風(fēng)險(xiǎn)，便可遵照上述方案解決。