專利名稱：一種安全隔離與監(jiān)控信息終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及信息安全與保密、信息處理與傳輸(通信)，是一種安全隔離與監(jiān)控信息終端。
背景技術(shù)：
信息可分為公開信息和非公開信息，計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)可分為內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)。內(nèi)網(wǎng)可分為涉密網(wǎng)和非涉密網(wǎng)，涉密網(wǎng)又可分為不同密級(jí)的網(wǎng)。外網(wǎng)主要指國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)覆蓋全世界，面向大眾。由于國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的開放性，使得與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通的設(shè)備容易遭到安全攻擊和泄露信息，包括與內(nèi)網(wǎng)聯(lián)通過的信息終端又與外網(wǎng)聯(lián)通時(shí)，導(dǎo)致信息終端中殘余的內(nèi)網(wǎng)信息被泄露。可是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)非常豐富的信息資源，使得與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通的需求非常強(qiáng)烈。因此網(wǎng)間隔離是信息安全與保密重要的一個(gè)方面。
目前的網(wǎng)間隔離技術(shù)主要有隔離網(wǎng)閘、雙硬盤或單硬盤分區(qū)網(wǎng)絡(luò)隔離卡。一個(gè)信息處理設(shè)備，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)，通過網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備，分時(shí)使用內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)，使內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)物理上隔離，內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)的信息分別存于兩個(gè)硬盤或者一個(gè)硬盤的兩個(gè)分區(qū)。網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)，通過重新冷啟動(dòng)來清除PC機(jī)內(nèi)存隨機(jī)存儲(chǔ)器中的殘余信息。
一般情況下，PC機(jī)內(nèi)存中的非易失存儲(chǔ)器或使用備用電池的易失存儲(chǔ)器容量很有限。例如，PC機(jī)中使用備用電池供電的CMOS存儲(chǔ)器，僅用來保存PC機(jī)的系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)。當(dāng)在PC機(jī)中插入一塊電可改寫非易失存儲(chǔ)器卡，或者使用備用電池的易失存儲(chǔ)器卡，PC機(jī)斷電不會(huì)使這些存儲(chǔ)器中的信息丟失，從而成為信息安全隱患。
在嵌入式設(shè)備、模塊和部件中，大量使用電可改寫非易失存儲(chǔ)器或有備用電池的易失存儲(chǔ)器。涉及過非公開信息的嵌入式設(shè)備、模塊和部件在斷電后可能繼續(xù)保存有這些非公開信息。當(dāng)它們與外網(wǎng)聯(lián)通時(shí)，可能泄露這些非公開信息，成為信息安全隱患。
PC機(jī)的軟驅(qū)軟盤、光驅(qū)光盤、移動(dòng)存儲(chǔ)器都是非易失存儲(chǔ)介質(zhì)，也是信息安全隱患。并行接口、串行接口、USB接口也存在信息安全隱患。由于沒有經(jīng)過嚴(yán)格檢測(cè)的中央處理單元(CPU)或微控制器MCU和操作系統(tǒng)的安全可信度不高，可能存在“后門”，在使用過程中可能感染計(jì)算機(jī)病毒，引入“特洛伊木馬”程序。因此，通過PC機(jī)的中央處理單元(CPU)或/和操作系統(tǒng)來檢查PC機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備和接口能力存在可信度問題。
目前的網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備不具備獨(dú)立檢查PC機(jī)中存儲(chǔ)設(shè)備和接口的能力。因此，目前的網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備不具備設(shè)備隔離能力。網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備也不能獨(dú)立完成口令等用戶身份鑒別檢測(cè)。因此，不具備用戶隔離能力。
一種安全保密智能信息終端(專利3202666.8)，以公眾通信網(wǎng)絡(luò)和通用信息處理資源為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)本地信息存儲(chǔ)安全保密和端對(duì)端的通信安全保密。它由信息安全與主控子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)、信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)組成。信息安全與主控子系統(tǒng)分別與其它各部分相連接，實(shí)現(xiàn)其它各部分物理上與邏輯上的相互隔離。信息安全與主控子系統(tǒng)可接受合法用戶的控制，自主決定安全保密方式和等級(jí)，并負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)其它各部分，監(jiān)測(cè)它們的工作狀態(tài)。
當(dāng)這種信息終端工作在加密方式時(shí)，信息處理子系統(tǒng)工作在明文信息區(qū)，涉及明文信息。信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)工作在密文信息區(qū)，不涉及明文信息。這種信息終端可與內(nèi)網(wǎng)聯(lián)通，也可與外網(wǎng)聯(lián)通。由于外網(wǎng)不具備加密解密能力。因此，與外網(wǎng)聯(lián)通主要是利用外網(wǎng)作為信息傳輸通道，實(shí)現(xiàn)端對(duì)端或端對(duì)內(nèi)網(wǎng)(包括涉密網(wǎng))的信息安全通道。
當(dāng)這種信息終端工作在非加密方式時(shí)，各子系統(tǒng)都工作在明文信息區(qū)，可分別與內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)聯(lián)通。
當(dāng)信息處理子系統(tǒng)不具備殘余信息滯留能力，例如它使用信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器，沒有獨(dú)立的存儲(chǔ)器，或者有獨(dú)立的不帶備用電池的易失存儲(chǔ)器，在斷電后，信息丟失，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間隔離。
當(dāng)信息處理子系統(tǒng)具備殘余信息滯留能力時(shí)，可在加密工作方式接入內(nèi)網(wǎng)(可以外網(wǎng)作為安全通道)，內(nèi)網(wǎng)完成加密和解密以及信息過慮，內(nèi)網(wǎng)通過隔離網(wǎng)閘與外網(wǎng)聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間隔離。
IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)是聯(lián)合測(cè)試工作組(JTAGJoint Test Action Group)基于邊界掃描測(cè)試的基本思想，測(cè)試印刷電路板中器件的好壞以及器件之間相互連接的正確性，廣泛用于電子信息產(chǎn)品研究開發(fā)、制造與維修過程中。
支持IEEE1149.1 JTAG標(biāo)準(zhǔn)的器件都具有JTAG基本硬件，包括測(cè)試接入端口(TAP)、TAP控制器、指令寄存器(IR)、測(cè)試數(shù)據(jù)寄存器(TDR)，還可有擴(kuò)展的專用寄存器。測(cè)試接入端口有測(cè)試時(shí)鐘輸入線(TCK)、測(cè)試方式選擇輸入線(TMS)、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入線(TDI)、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出線(TDO)、測(cè)試復(fù)位輸入線(TRST)。TAP控制器是一個(gè)硬件狀態(tài)機(jī)，用來將指令裝入指令寄存器，將測(cè)試數(shù)據(jù)移入移位寄存器，將測(cè)試結(jié)果從移位寄存器移出，執(zhí)行測(cè)試、捕獲、移位、更新測(cè)試數(shù)據(jù)等。測(cè)試數(shù)據(jù)寄存器有旁路寄存器(BR)、邊界掃描寄存器(BSR)、器件標(biāo)識(shí)寄存器。邊界掃描寄存器由一串邊界掃描單元(BSC)組成，它受TAP控制器控制，對(duì)應(yīng)芯片的每個(gè)引腳都有一個(gè)邊界掃描單元，按引腳類型分別實(shí)現(xiàn)輸入、二態(tài)輸出、三態(tài)輸出、輸入輸出雙向引腳，它們一起構(gòu)成一個(gè)邊界掃描移位寄存器。器件標(biāo)識(shí)寄存器提供芯片生產(chǎn)廠的名稱、器件類型、器件序列號(hào)、版本號(hào)等信息。
JTAG指令分為公用指令和專用指令。公用指令有旁路指令、采樣/預(yù)裝指令、外部測(cè)試指令、內(nèi)部測(cè)試指令、運(yùn)行內(nèi)建自測(cè)試指令(RUNBIST)、組件指令(CLAMP)、器件標(biāo)識(shí)指令、高阻態(tài)指令。旁路指令使該芯片旁路。采樣指令在不影響芯片核心邏輯的正常運(yùn)行情況下，對(duì)芯片引腳采樣，采樣結(jié)果通過邊界掃描移位寄存器移位輸出。預(yù)裝指令用來更改邊界掃描單元輸出引腳上鎖存的數(shù)據(jù)。外部測(cè)試指令使芯片引腳與芯片的核心邏輯物理上相互隔離，芯片引腳與邊界掃描移位寄存器相互連通，以便芯片輸出引腳完全受預(yù)裝指令的數(shù)據(jù)控制，而不受芯片核心邏輯的影響。從芯片輸入引腳捕獲芯片外部連接或外部電路在芯片輸出引腳信號(hào)激勵(lì)下的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)外部測(cè)試。內(nèi)部測(cè)試指令使芯片的核心邏輯與芯片引腳物理上相互隔離，與邊界掃描移位寄存器相互連通，以便芯片核心邏輯從邊界掃描移位寄存器獲得激勵(lì)，芯片核心邏輯的響應(yīng)輸出到邊界掃描移位寄存器移位輸出，實(shí)現(xiàn)芯片核心邏輯的低速運(yùn)行，達(dá)到測(cè)試目的。運(yùn)行內(nèi)建自測(cè)試指令實(shí)現(xiàn)芯片核心邏輯的高速運(yùn)行，測(cè)試結(jié)果被捕獲到邊界掃描移位寄存器，并從TDO移出。組件指令用來向芯片輸出引腳輸出固定的電平，器件標(biāo)識(shí)指令用來從TDO移位輸出器件標(biāo)識(shí)。對(duì)于用戶可編程器件，用戶代碼指令把用戶可編程的標(biāo)識(shí)代碼裝入器件標(biāo)識(shí)寄存器。高阻態(tài)指令強(qiáng)制芯片的所有輸出引腳為高阻態(tài)。
由于芯片封裝和表面貼裝工藝的需要，中央處理單元(CPU)、微控制器(MCU)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程陣列(FPGA)、單片無線收發(fā)信機(jī)等功能復(fù)雜的芯片都支持IEEE1149.1 JTAG標(biāo)準(zhǔn)。如Intel的80486微處理器、PXA250 xScal微控制器，TI的TMS320C6000 DSP，Xilinx的FPGA等。
微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器一般都擴(kuò)展了JTAG專用寄存器和專用指令，嵌入了在線調(diào)試模塊(ICE)，并以JTAG TAP作為在線調(diào)試接口。JTAG ICE專用指令用來設(shè)置硬件斷點(diǎn)和觀察點(diǎn)，檢查修改芯片核心邏輯的狀態(tài)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容。Intel PXA250 xScal微控制器芯片還嵌入了在線跟蹤宏單元(ETMEmbeddedTrace Macrocell)，ETM用來監(jiān)視芯片內(nèi)核總線，并將壓縮后的信息實(shí)時(shí)傳送到嵌入式跟蹤緩沖區(qū)(ETBEmbedded Trace Buffer)，JTAG ICE控制器使用JTAG專用指令，通過JTAG端口訪問ETB中的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是一種安全隔離與監(jiān)控信息終端，通過加密與解密、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、JTAG與ICE來隔離控制與監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離(信息傳輸隔離)控制與監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)隔離控制與監(jiān)測(cè)、端口隔離控制與監(jiān)測(cè)、設(shè)備隔離控制與監(jiān)測(cè)、用戶隔離控制與監(jiān)測(cè)。
本實(shí)用新型由安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)、信息處理子系統(tǒng)(2)、信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)、信息傳輸子系統(tǒng)(4)、用戶身份鑒別檢測(cè)(5)、外設(shè)輸入輸出接口(6)、鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)、顯示及接口(8)、麥克風(fēng)與音頻輸入(9)、音頻輸出與喇叭(10)、攝像頭輸入(11)各部分組成。安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)開關(guān)端與各組成部分相連接，或/和安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)分別與各組成部分連接成一個(gè)或多個(gè)JTAG菊花鏈，將它們物理上相互連通或斷開隔離。
安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)由微控制器(21)、存儲(chǔ)器(22)、JTAG控制與JTAGICE控制器(23)、加密與解密(24)、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)、輸入輸出接口(26)組成，微控制器(21)分別與其它各組成部分相連接，還與開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)的控制端相連接，JTAG控制與JTAG ICE控制器(23)、加密與解密(24)可以是集成電路芯片或者是微控制器(21)軟件的一部分。
安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)動(dòng)態(tài)連接與斷開隔離各組成部分，重構(gòu)為各種不同安全等級(jí)的信息終端。
安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)是安全隔離與監(jiān)控信息終端的核心部件，它的安全保密等級(jí)決定了整個(gè)信息終端的安全保密等級(jí)，其它各部分的安全保密性不受限制。根據(jù)安全保密等級(jí)要求選用符合要求的部件，進(jìn)行相應(yīng)安全保密檢測(cè)，采用硬件和封裝保護(hù)防改寫防跟蹤解剖分析，敏感數(shù)據(jù)可自行銷毀。JTAG控制與JTAG ICE控制器(23)可內(nèi)置也可外置。
信息處理子系統(tǒng)(2)由控制器(31)、存儲(chǔ)器(32)、輸入輸出接口(33)組成，控制器(31)是與JTAG兼容的中央處理單元(CPU)或微控制器(MCU)或/和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，分別與存儲(chǔ)器(32)、輸入輸出接口(33)相連接，控制器(31)的存儲(chǔ)器接口、輸入輸出接口(33)的另一端可與開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)的開關(guān)端相連接，控制器(31)與微控制器(21)可用并行接口或串行接口相連接。
信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)可以是一個(gè)或多個(gè)物理上相互隔離的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器接口和微控制器(21)或者和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)的開關(guān)端相連接。
存儲(chǔ)器可以是各種通用或?qū)Ｓ眯畔⒋鎯?chǔ)設(shè)備或器件、模塊組件等，包括磁盤存儲(chǔ)、光盤存儲(chǔ)、光磁盤存儲(chǔ)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、固定或活動(dòng)或移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)、易失存儲(chǔ)器或非易失存儲(chǔ)器及其各種組合等。
信息傳輸子系統(tǒng)(4)可以是一個(gè)或多個(gè)物理上相互隔離的信息傳輸通道，它們的接口和微控制器(21)或者和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)的開關(guān)端相連接，它們的JTAG器件和JTAG控制與JTAG ICE控制器(23)連接成JTAG菊花鏈。
信息傳輸通道可以是各種通用或?qū)Ｓ眯畔鬏斣O(shè)備或器件、模塊組件等，包括各種制式公眾蜂窩移動(dòng)通信，各種制式集群移動(dòng)通信，BLUETOOTH、紅外線等短距離無線通信，無線或有線局域網(wǎng)、城域網(wǎng)，接入網(wǎng)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、有線通信或無線通信等各種通信及其組合。
安全隔離與監(jiān)控信息終端的各組成部分可以是自治子系統(tǒng)，可具有設(shè)備身份鑒別算法或設(shè)備身份鑒別碼，電源控制端與微控制器(21)相連接。
根據(jù)信息終端安全保密等級(jí)要求，用戶身份鑒別檢測(cè)(5)可以是半導(dǎo)體指紋檢測(cè)部件或/和可插拔的IC身份鑒別卡或/和口令。外設(shè)輸入輸出接口(6)可以是并行接口、串行接口、USB接口等。
安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)可以隔離斷開自治子系統(tǒng)的控制器，和自治子系統(tǒng)的存儲(chǔ)器、外圍器件與外圍設(shè)備相連接，或者隔離斷開自治子系統(tǒng)的存儲(chǔ)器、外圍器件與外圍設(shè)備，與控制器相連接，或者與自治子系統(tǒng)控制器嵌入式跟蹤與內(nèi)核接入單元相連接，或者與自治子系統(tǒng)控制器各個(gè)輸入輸出引腳邊界掃描單元相連接。
JTAG的外部測(cè)試指令使芯片引腳與芯片的核心邏輯物理上相互隔離，從芯片輸入引腳捕獲芯片外部電路在芯片輸出引腳信號(hào)激勵(lì)下的響應(yīng)。因此，微控制器(21)通過JTAG控制與JTAG ICE控制器(23)生成JTAG外部測(cè)試指令和預(yù)裝指令，能夠?qū)⒆灾巫酉到y(tǒng)的控制器(包括中央處理單元、微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器)隔離，不使用自治子系統(tǒng)的軟件，卻能夠深入該自治子系統(tǒng)內(nèi)部，行使該自治子系統(tǒng)控制器的職能，例如接入存儲(chǔ)器、外圍器件與外圍設(shè)備、加載可編程邏輯陣列等。生成采樣指令，實(shí)時(shí)監(jiān)視自治子系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)流。生成內(nèi)部測(cè)試指令與運(yùn)行內(nèi)建自測(cè)試指令，檢查自治子系統(tǒng)控制器芯片核心邏輯的工作狀態(tài)，例如是否出現(xiàn)故障，是否更換芯片，芯片內(nèi)部安全性是否發(fā)生了變化等。生成JTAG ICE專用指令檢查修改芯片核心邏輯的狀態(tài)、寄存器、存儲(chǔ)器的內(nèi)容，監(jiān)視芯片內(nèi)核總線。因此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自治子系統(tǒng)物理上連通或斷開隔離、監(jiān)測(cè)與控制。
當(dāng)用戶選擇工作方式或啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)切換、輸入或修改口令時(shí)，微控制器(21)控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)，將鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)與微控制器(21)連通，與其它部分?jǐn)嚅_隔離?；蛘呶⒖刂破?21)使JTAG控制與JTAG ICE控制器(23)生成外部測(cè)試指令，通過JTAG端口，將鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)、顯示及接口(8)與其相接的微控制器(微控制器(21)除外)物理上隔離，并驅(qū)動(dòng)它們，返回響應(yīng)。用戶根據(jù)顯示器的提示，通過鍵盤與觸摸屏筆寫輸入修改口令或選擇工作方式、啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)切換。
在本地用戶身份鑒別或者經(jīng)信息傳輸子系統(tǒng)(4)和服務(wù)器加密通信，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行用戶身份鑒別。在系統(tǒng)啟動(dòng)過程中的身份鑒別及其它檢查正確后，進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并繼續(xù)實(shí)時(shí)鑒別檢測(cè)用戶身份。例如用戶指紋身份檢測(cè)鑒別，在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)，如果用戶手指離開指紋檢測(cè)部件或者指紋身份檢測(cè)鑒別不正確，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)向用戶提示。如果提示數(shù)次后，身份檢測(cè)鑒別仍然不正確，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)保存安全事務(wù)記錄，停止正常工作，銷毀有關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)用戶隔離控制與監(jiān)測(cè)。安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)還能接受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的指令，停止正常工作，銷毀有關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶隔離控制與監(jiān)測(cè)。
在系統(tǒng)啟動(dòng)過程中，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)對(duì)其它各部分進(jìn)行設(shè)備身份鑒別與安全測(cè)試。采用密碼算法進(jìn)行設(shè)備身份鑒別或生成JTAG器件標(biāo)識(shí)指令進(jìn)行設(shè)備身份鑒別。根據(jù)信息終端工作方式，微控制器(21)控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)或生成JTAG指令將各部分連接或斷開，生成JTAG指令，測(cè)試各子系統(tǒng)的控制器、軟件、存儲(chǔ)器、外圍器件、外圍設(shè)備接口與外圍設(shè)備等器件設(shè)備的類型規(guī)格、操作能力、殘余信息滯留能力、可讀寫性、數(shù)據(jù)流向等安全測(cè)試。如果發(fā)現(xiàn)子系統(tǒng)與信息終端工作方式不相符，則向用戶提示，保存安全事務(wù)記錄，停止正常工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備隔離控制與監(jiān)測(cè)。
在信息終端處于加密工作方式時(shí)，微控制器(21)控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)，使信息處理子系統(tǒng)(2)分別與信息傳輸子系統(tǒng)(4)、外設(shè)輸入輸出接口(6)物理隔離。使信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)的電可改寫非易失存儲(chǔ)器與信息處理子系統(tǒng)(2)物理隔離，或者控制與信息處理子系統(tǒng)(2)相連的電可改寫非易失存儲(chǔ)器的寫控制端(寫保護(hù)端)、編程電壓端，使其不可改寫。或者控制電可改寫非易失存儲(chǔ)器的雙向數(shù)據(jù)總線為只讀單向數(shù)據(jù)總線。
當(dāng)信息處理子系統(tǒng)(2)需要將信息存儲(chǔ)到信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)中的非易失存儲(chǔ)器時(shí)，該信息首先交付給微控制器(21)進(jìn)行加密，加密后的信息由微控制器(21)存于信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)中。反之，當(dāng)信息處理子系統(tǒng)(2)需要讀取存儲(chǔ)在信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)的加密信息時(shí)，信息處理子系統(tǒng)(2)首先通知微控制器(21)讀取存儲(chǔ)在信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)的信息并解密，解密后的信息由微控制器(21)交付給信息處理子系統(tǒng)(2)。
當(dāng)信息處理子系統(tǒng)(2)需要發(fā)送信息時(shí)，該信息首先交付給微控制器(21)進(jìn)行加密，加密后的信息由微控制器(21)交付給信息傳輸子系統(tǒng)(4)發(fā)送。反之，信息傳輸子系統(tǒng)(4)將收到的信息交付給微控制器(21)解密，解密后的信息由微控制器(21)交付給信息處理子系統(tǒng)(2)繼續(xù)進(jìn)行信息處理。
信息處理子系統(tǒng)(2)還可通過安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)對(duì)信息加密與解密與外設(shè)輸入輸出接口(6)交換信息。微控制器(21)還可通過信息傳輸子系統(tǒng)(4)接收未加密信息，或從多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)讀取未加密信息，或從USB外設(shè)讀取未加密信息，送到信息處理子系統(tǒng)(2)處理。
安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)與信息處理子系統(tǒng)(2)、信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)、信息傳輸子系統(tǒng)(4)之間的通信，采用內(nèi)部協(xié)議，IP分組數(shù)據(jù)處理可在信息傳輸子系統(tǒng)(4)完成。
如果信息處理子系統(tǒng)(2)有獨(dú)立的電可改寫非易失存儲(chǔ)器，寫控制端(寫保護(hù)端)、編程電壓端，或者雙向數(shù)據(jù)總線都不可控制，或/和有獨(dú)立的外設(shè)輸入輸出接口，則生成JTAG采樣指令實(shí)時(shí)監(jiān)視電可改寫非易失存儲(chǔ)器的讀寫控制端、編程電壓端及存儲(chǔ)器其它接口、外設(shè)輸入輸出接口(如USB接口、移動(dòng)存儲(chǔ)器接口、并行接口、串行接口等)，發(fā)現(xiàn)越權(quán)，就停止正常工作，保存安全事務(wù)記錄，銷毀有關(guān)信息。并可實(shí)時(shí)監(jiān)視控制器輸入輸出引腳的數(shù)據(jù)流，形成“黑盒子”數(shù)據(jù)，用于安全審計(jì)跟蹤。對(duì)具有嵌入式跟蹤緩沖的芯片，生成JTAG跟蹤緩沖專用指令，啟動(dòng)芯片內(nèi)部跟蹤緩沖，通過JTAG訪問跟蹤緩沖結(jié)果，實(shí)施比JTAG采樣指令更高速的內(nèi)核總線監(jiān)視。
當(dāng)信息終端工作完畢或工作方式切換(包括網(wǎng)絡(luò)切換)，根據(jù)安全要求，微控制器(21)控制各子系統(tǒng)中易失存儲(chǔ)器和可能含有易失存儲(chǔ)器的芯片、部件、模塊組件斷電，或者用JTAG指令將它們清零、對(duì)電可改寫非易失存儲(chǔ)器重新在線編程，清空殘余信息。
因此，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)隔離控制與監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)隔離控制與監(jiān)測(cè)、設(shè)備隔離控制與監(jiān)測(cè)、用戶隔離控制與監(jiān)測(cè)。
信息加密是一種非常重要的信息安全技術(shù)，對(duì)未涉密的非公開信息也可采用加密存儲(chǔ)，當(dāng)接收端具備解密能力時(shí)，可采用加密傳輸。
根據(jù)安全要求，信息終端的內(nèi)網(wǎng)工作方式可以類似加密工作方式處理。或者使用內(nèi)網(wǎng)專用的傳輸通道和電可改寫非易失存儲(chǔ)器。即通過微控制器(21)控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)，使信息處理子系統(tǒng)(2)分別與信息傳輸子系統(tǒng)(4)中內(nèi)網(wǎng)專用的傳輸通道、信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)中內(nèi)網(wǎng)專用的電可改寫非易失存儲(chǔ)器連通，與外網(wǎng)專用的傳輸通道、外網(wǎng)專用的電可改寫非易失存儲(chǔ)器物理隔離，內(nèi)外網(wǎng)也可分區(qū)使用一個(gè)電可改寫非易失存儲(chǔ)器。或者使用內(nèi)外網(wǎng)共用的電可改寫非易失存儲(chǔ)器，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)使該存儲(chǔ)器只讀。
如果信息處理子系統(tǒng)(2)、信息傳輸子系統(tǒng)(4)有獨(dú)立的電可改寫非易失存儲(chǔ)器，或/和有獨(dú)立的外設(shè)輸入輸出接口以及信息終端工作完畢或工作方式切換時(shí)的殘余信息清空，可類似加密工作方式中的殘余信息清空來處理。
信息終端的外網(wǎng)工作方式或者使用外網(wǎng)專用的傳輸通道和電可改寫非易失存儲(chǔ)器。即通過微控制器(21)控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)，使信息處理子系統(tǒng)(2)分別與信息傳輸子系統(tǒng)(4)中外網(wǎng)專用的傳輸通道、信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)中外網(wǎng)專用的電可改寫非易失存儲(chǔ)器連通，與內(nèi)網(wǎng)專用的傳輸通道、內(nèi)網(wǎng)專用的電可改寫非易失存儲(chǔ)器物理隔離，內(nèi)外網(wǎng)也可分區(qū)使用一個(gè)電可改寫非易失存儲(chǔ)器?；蛘呤褂脙?nèi)外網(wǎng)共用的電可改寫非易失存儲(chǔ)器，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)使該存儲(chǔ)器只寫。
信息終端工作完畢或工作方式切換時(shí)殘余信息清空，可類似加密工作方式時(shí)的殘余信息清空來處理。
本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型可以動(dòng)態(tài)連通或隔離各部分資源，動(dòng)態(tài)重構(gòu)滿足各種安全等級(jí)的信息終端；可以深入自治子系統(tǒng)內(nèi)部，隔離它的控制器，獨(dú)立行使該控制器的職能；可以實(shí)時(shí)監(jiān)視自治子系統(tǒng)的運(yùn)行，并形成“黑盒子”數(shù)據(jù)，用于安全審計(jì)跟蹤；能夠?qū)⒋罅控S富而便利的信息安全能力差、網(wǎng)絡(luò)隔離、端口隔離、存儲(chǔ)隔離能力差的設(shè)備、模塊組件、器件、軟件用于信息安全業(yè)務(wù)中，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離、端口隔離、存儲(chǔ)隔離、設(shè)備隔離、用戶隔離控制與監(jiān)測(cè)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1、圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3為本實(shí)用新型JTAG菊花鏈的連接圖。
圖4為實(shí)施方式1安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖5為實(shí)施方式1信息處理子系統(tǒng)(2)的結(jié)構(gòu)原理圖。
在圖中，1為安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)，2為信息處理子系統(tǒng)，3為信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)，4為信息傳輸子系統(tǒng)，5為用戶身份鑒別檢測(cè)，6為外設(shè)輸入輸出接口，7為鍵盤與觸摸屏筆寫輸入，8為顯示及接口，9為麥克風(fēng)與音頻輸入，10為音頻輸出與喇叭，11為攝像頭輸入部分。
21-26為安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)的各組成部分，其中21為微控制器，22為存儲(chǔ)器，23為JTAG控制與JTAG ICE控制器，24為加密與解密，25為開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，26為輸入輸出接口。
31-33為信息處理子系統(tǒng)(2)的各組成部分，其中31為控制器，32為存儲(chǔ)器，33為輸入輸出接口。
TCK-1、TMS-1、TDI-1、TDO-1、TRST-1分別為安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)JTAG控制與JTAG ICE控制器的測(cè)試時(shí)鐘輸出線、測(cè)試方式選擇輸出線、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入線、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出線、測(cè)試復(fù)位輸出線。
TCK-2、TMS-2、TDI-2、TDO-2、TRST-2分別為信息處理子系統(tǒng)(2)的JTAG測(cè)試時(shí)鐘輸入線、測(cè)試方式選擇輸入線、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入線、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出線、測(cè)試復(fù)位輸入線。
TCK-4、TMS-4、TDI-4、TDO-4、TRST-4分別為信息傳輸子系統(tǒng)(4)的JTAG測(cè)試時(shí)鐘輸入線、測(cè)試方式選擇輸入線、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入線、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出線、測(cè)試復(fù)位輸入線。
MCU21-1和MCU21-2為微控制器(21)的串行接口，MCU21-3和MCU21-4分別為微控制器(21)的多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)接口和USB接口，IO26為輸入輸出接口(26)的端口。
K1、K2、K3、K4分別為微控制器(21)的并行輸出端口。SW1、SW2分別為開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)的單刀雙擲模擬開關(guān)，SW1-1、SW1-2為開關(guān)SW1的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn)開關(guān)端，SW1-3為開關(guān)SW1的定點(diǎn)開關(guān)端，SW2-1、SW2-2為開關(guān)SW2的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn)開關(guān)端，SW2-3為開關(guān)SW2的定點(diǎn)開關(guān)端。MCU31-1、MCU31-2分別為控制器(31)的串行接口、多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)接口，IO33-1為輸入輸出接口(33)的USB接口端。
具體實(shí)施方式
在圖中1中，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)分別與信息處理子系統(tǒng)(2)、信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)、信息傳輸子系統(tǒng)(4)、用戶身份鑒別檢測(cè)(5)、外設(shè)輸入輸出接口(6)、鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)、顯示及接口(8)、麥克風(fēng)與音頻輸入(9)、音頻輸出與喇叭(10)、攝像頭輸入(11)相連接，包括JTAG連接。安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)對(duì)其它各部分進(jìn)行物理隔離。
每個(gè)JTAG兼容的芯片都有JTAG測(cè)試時(shí)鐘輸入線TCK、測(cè)試方式選擇輸入線TMS、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入線TDI、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出線TDO和測(cè)試復(fù)位輸入線TRST。在圖3中，信息處理子系統(tǒng)(2)的第一個(gè)JTAG芯片的TDO與第二個(gè)JTAG芯片的TDI相連接，以此類推，串聯(lián)成一個(gè)JTAG鏈。信息處理子系統(tǒng)(2)JTAG的TDI-2與JTAG鏈第一個(gè)JTAG芯片的TDI相連接，TDO-2與JTAG鏈最后一個(gè)JTAG芯片的TDO相連接，JTAG插座上的TCK-2、TMS-2、TRST-2和JTAG鏈上所有JTAG芯片的TCK、TMS、TRST分別相互并聯(lián)。信息傳輸子系統(tǒng)(4)JTAG的TCK-4、TMS-4、TRST-4、TDI-4、TDO-4與此類似。在圖3中，僅以信息處理子系統(tǒng)(2)和信息傳輸子系統(tǒng)(4)為例。安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)的JTAG控制與JTAG ICE控制器的TDO-1與信息處理子系統(tǒng)(2)JTAG的TDI-2相連接，信息處理子系統(tǒng)(2)JTAG的TDO-2與信息傳輸子系統(tǒng)(4)JTAG的TDI-4相連接，信息傳輸子系統(tǒng)(4)JTAG的TDO-4與安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)的JTAG控制與JTAG ICE控制器的TDI-1相連接，組成JTAG菊花鏈。信息處理子系統(tǒng)(2)JTAG的TCK-2、TMS-2、TRST-2分別與信息傳輸子系統(tǒng)(4)JTAG的TCK-4、TMS-4、TRST-4相互并聯(lián)后，再分別與安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)的JTAG控制與JTAG ICE控制器的TCK-1、TMS-1、TRST-1相連接。
實(shí)施方式1實(shí)施方式1是一種手持式安全隔離與監(jiān)控移動(dòng)加密信息終端。在實(shí)施方式1中，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)由具有相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)提供，信息處理子系統(tǒng)(2)為掌上電腦。信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)為一個(gè)多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)，是一種大容量半導(dǎo)體信息存儲(chǔ)卡，具有串行通信接口，包括片選輸入線MMCCS、命令輸入線MMCCMD、時(shí)鐘輸入線MMCCLK、數(shù)據(jù)輸入輸出線MMCDAT、卡檢測(cè)線MMCDETECT。信息傳輸子系統(tǒng)(4)為CDMA2000 1X無線通信模塊，是一種公眾蜂窩移動(dòng)通信終端，具有串行接口和JTAG接口TCK-4、TMS-4、TRST-4、TDI-4、TDO-4。用戶身份鑒別檢測(cè)(5)是半導(dǎo)體指紋識(shí)別檢測(cè)模塊，外設(shè)輸入輸出接口(6)為USB接口，顯示及接口(8)為TFT LCD顯示器模塊，攝像頭(11)為CMOS半導(dǎo)體攝像頭模塊。具有鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)、麥克風(fēng)與音頻輸入(9)、音頻輸出與喇叭(10)。各部分的連接關(guān)系如圖中2示。
在圖中2中，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)分別與信息處理子系統(tǒng)(2)、信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)、信息傳輸子系統(tǒng)(4)、用戶身份鑒別檢測(cè)(5)、外設(shè)輸入輸出接口(6)相連接，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)實(shí)現(xiàn)了對(duì)它們的物理隔離。信息處理子系統(tǒng)(2)還與鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)、顯示及接口(8)、麥克風(fēng)與音頻輸入(9)、音頻輸出與喇叭(10)、攝像頭輸入(11)相連接，鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)、顯示及接口(8)、麥克風(fēng)與音頻輸入(9)、音頻輸出與喇叭(10)、攝像頭輸入(11)是信息處理子系統(tǒng)(2)的基本配置和基本人機(jī)接口，現(xiàn)有大量這樣的設(shè)備、模塊或組件，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)的JTAG對(duì)它們進(jìn)行安全隔離與監(jiān)控。
在圖4中，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)的微控制器(21)分別與存儲(chǔ)器(22)、加密與解密(24)、輸入輸出接口(26)相連接，JTAG控制與JTAG ICE控制器(23)的一端與微控制器(21)相連接，另一端為JTAG控制器的端口TCK-1、TMS-1、TRST-1、TDI-1、TDO-1，其中TDI-1為輸入端，TCK-1、TMS-1、TRST-1、TDO-1都為輸出端。當(dāng)不用JTAG和加密與解密硬件加速芯片時(shí)，JTAG控制與JTAG ICE控制器(23)、加密與解密(24)是微控制器(21)軟件的一部分，JTAG控制器的端口TDI-1為微控制器(21)的并行輸入端口，TCK-1、TMS-1、TRST-1、TDO-1分別為微控制器(21)的并行輸出端口。SW1、SW2為模擬開關(guān)，可分別采用MOTOROLA公司的CC4053或與CC4053相當(dāng)?shù)膰?guó)產(chǎn)CMOS模擬開關(guān)，一塊CC4053有三組獨(dú)立的單刀雙擲雙向模擬開關(guān)，每個(gè)獨(dú)立的模擬開關(guān)都有一個(gè)控制端。
在圖5中，信息處理子系統(tǒng)(2)的控制器(31)為微控制器，存儲(chǔ)器(32)為易失的隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM和非易失的FLASH存儲(chǔ)器，輸入輸出接口(33)中有USB接口。采用嵌入式操作系統(tǒng)WINDOWS CE，具有大量豐富、實(shí)用、便利和優(yōu)秀的通用應(yīng)用軟件。微控制器和FLASH存儲(chǔ)器選用Intel xScal PXA263，Intel xScalPXA263是多芯片組件(MCM)封裝，封裝了Intel xScal PXA250微控制器和32MBFLASH存儲(chǔ)器，該FLASH存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線、地址總線和大部分控制總線封裝在多芯片組件內(nèi)部，沒有引腳引出，在多芯片組件外不可控制。但是，該FLASH存儲(chǔ)器的寫保護(hù)輸入端nWP、擦除與編程和塊鎖定使能輸入端VPEN有引腳引出。
微控制器(21)的串行接口MCU21-1與微控制器(31)的串行接口MCU31-1相連接，串行接口MCU21-2與信息傳輸子系統(tǒng)(4)的CDMA2000 1X無線通信模塊的串行接口相連接，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)中開關(guān)SW1的SW1-1與微控制器(21)的多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)接口MCU21-3相連接，SW1-2與微控制器(31)的多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)接口MCU31-2相連接，SW1-3與信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)的多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)相連接。SW2的SW2-1與信息處理子系統(tǒng)(2)的USB接口IO33-1相連接，SW2-2與微控制器(21)的USB接口MCU21-4相連接，SW2-3與外設(shè)輸入輸出接口(6)的USB接口相連接。微控制器(31)和FLASH存儲(chǔ)器組成的多芯片組件PXA263的寫保護(hù)端nWP與K2相連接，PXA263的擦除與編程和塊鎖定使能輸入端VPEN與K4相連接。微控制器(21)分別控制電源管理芯片中系統(tǒng)總電源和各部分電源的控制端。
多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)接口中片選輸入線MMCCS、命令輸入線MMCCMD、時(shí)鐘輸入線MMCCLK、數(shù)據(jù)輸入輸出線MMCDAT、卡檢測(cè)線MMCDETECT共有5線，USB接口中數(shù)據(jù)正端(USBDP)和數(shù)據(jù)負(fù)端(USBDN)、電源檢測(cè)(USBPW)共有3線。因此，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)需要5個(gè)SW1模擬開關(guān)、3個(gè)SW2模擬開關(guān)。每個(gè)模擬開關(guān)SW1的控制端都和K1連接，每個(gè)模擬開關(guān)SW2的控制端都和K3連接。
系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，微控制器(21)通過串行接口MCU21-1/MCU31-1通知微控制器(31)在顯示(8)上提示用戶進(jìn)行身份鑒別。用戶身份鑒別檢測(cè)(5)將用戶指紋數(shù)據(jù)輸送到微控制器(21)，在本地用戶身份鑒別或者經(jīng)串行接口MCU21-2和信息傳輸子系統(tǒng)(4)的CDMA2000 1X無線通信模塊和服務(wù)器加密通信通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行用戶身份鑒別。在用戶身份鑒別后，微控制器(21)通過MCU21-1、MCU21-2、TCK-1、TMS-1、TDI-1、TDO-1、TRST-1對(duì)各部分進(jìn)行設(shè)備身份鑒別，檢測(cè)設(shè)備能力，特別是信息輸入輸出通道和殘余信息滯留能力。
在加密工作方式，微控制器(21)的K1控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)模擬開關(guān)SW1，使信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)的多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)與微控制器(21)相連接，與微控制器(31)斷開。K3控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)模擬開關(guān)SW2，使外設(shè)輸入輸出接口(6)的USB接口與微控制器(21)相連接，與信息處理子系統(tǒng)(2)的USB接口IO33-1斷開。K2與K4控制多芯片組件PXA263寫保護(hù)端nWP和擦除與編程和塊鎖定使能輸入端VPEN，使該FLASH存儲(chǔ)器成為只讀存儲(chǔ)器。因此，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)通過信息加密解密，可接入多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)，可與USB外圍設(shè)備交換信息，可經(jīng)信息傳輸子系統(tǒng)(4)接入CDMA2000 1X公眾蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)。信息處理子系統(tǒng)(2)可接入本子系統(tǒng)的易失SDRAM存儲(chǔ)器(32)和非易失只讀FLASH存儲(chǔ)器。信息處理子系統(tǒng)(2)的信息經(jīng)安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)加密，可存于多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)，或發(fā)送到USB外設(shè)，或通過信息傳輸子系統(tǒng)(4)和CDMA2000 1X公眾蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)傳輸。反之，通過信息傳輸子系統(tǒng)(4)和CDMA2000 1X公眾蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)傳輸來的或從多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)讀取的加密信息，或從USB外設(shè)讀取的加密信息，經(jīng)安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)解密，或從多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)讀取未加密信息，或從USB外設(shè)讀取的未加密信息，送到信息處理子系統(tǒng)(2)處理。
在工作過程中，微控制器(21)生成JTAG采樣指令或/和內(nèi)核總線跟蹤監(jiān)視專用指令，監(jiān)視各子系統(tǒng)的狀態(tài)和信息流，形成“黑盒子”，用于安全審計(jì)，特別可監(jiān)視微控制器(31)對(duì)其多芯片組件內(nèi)的FLASH存儲(chǔ)器的寫操作。
工作完畢，微控制器(21)可生成JTAG內(nèi)核總線跟蹤監(jiān)視專用指令，接入各子系統(tǒng)中微控制器等芯片內(nèi)部的寄存器、緩沖器、存儲(chǔ)器，將它們清空。生成JTAG外部測(cè)試指令，接入各子系統(tǒng)中的易失隨機(jī)存儲(chǔ)器，將它們清空?；蛘呶⒖刂破?21)控制各部分電源斷開，使易失存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)丟失。根據(jù)信息安全等級(jí)的需要，可由微控制器(21)生成JTAG外部測(cè)試指令，對(duì)微控制器(31)的多芯片組件內(nèi)的FLASH存儲(chǔ)器全部擦除，重新編程。
內(nèi)網(wǎng)工作方式和加密工作方式類似。由于移動(dòng)信息終端一般是以外網(wǎng)作為傳輸通道來接入內(nèi)網(wǎng)的。因此，通過信息加密形成信息安全通道和加密存儲(chǔ)。
在外網(wǎng)工作方式，微控制器(21)的K1控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)模擬開關(guān)SW1，使信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)的多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)與微控制器(31)相連接，與微控制器(21)斷開。K3控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)模擬開關(guān)SW2，使外設(shè)輸入輸出接口(6)的USB接口與信息處理子系統(tǒng)(2)的USB接口IO33-1相連接，與微控制器(21)斷開。K2與K4控制多芯片組件PXA263 FLASH存儲(chǔ)器寫保護(hù)端nWP和擦除與編程和塊鎖定使能輸入端VPEN，使該FLASH存儲(chǔ)器成為電可改寫存儲(chǔ)器。因此，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)可經(jīng)信息傳輸子系統(tǒng)(4)接入CDMA2000 1X公眾蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，再經(jīng)CDMA2000 1X公眾蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)接入國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等外網(wǎng)。信息處理子系統(tǒng)(2)可接入本子系統(tǒng)的易失SDRAM存儲(chǔ)器(32)和非易失電可改寫FLASH存儲(chǔ)器、信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)的多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)和USB外設(shè)。信息處理子系統(tǒng)(2)的信息由安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)通過信息傳輸子系統(tǒng)(4)和CDMA2000 1X公眾蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)傳輸。反之，通過信息傳輸子系統(tǒng)(4)和CDMA2000 1X公眾蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)傳輸來的信息，經(jīng)安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)送到信息處理子系統(tǒng)(2)處理。
實(shí)施方式2實(shí)施方式2是一種手持式安全隔離與監(jiān)控移動(dòng)信息終端。在實(shí)施方式2中，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)由具有相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)提供，信息處理子系統(tǒng)(2)為掌上電腦。信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)為一個(gè)多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)，具有串行通信接口。信息傳輸子系統(tǒng)(4)有兩個(gè)獨(dú)立的傳輸通道，一個(gè)傳輸通道(外網(wǎng)通道)為CDMA2000 1X無線通信模塊，具有串行接口和JTAG接口，另一個(gè)傳輸通道(內(nèi)網(wǎng)通道)為IEEE 802.11b/g無線局域網(wǎng)通信模塊，具有USB接口和JTAG接口。用戶身份鑒別檢測(cè)(5)為鍵盤輸入口令，共用鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)，外設(shè)輸入輸出接口(6)為USB接口，顯示及接口(8)為TFT LCD顯示器模塊，攝像頭(11)為CMOS半導(dǎo)體攝像頭模塊。具有鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)、麥克風(fēng)與音頻輸入(9)、音頻輸出與喇叭(10)。除安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)之外，信息處理子系統(tǒng)(2)分別與其它各部分相連接，這是一個(gè)現(xiàn)有的移動(dòng)信息終端，有獨(dú)立的電可改寫非易失存儲(chǔ)器和獨(dú)立的外設(shè)輸入輸出接口USB，沒有安全隔離與監(jiān)控能力。對(duì)該現(xiàn)有終端不作改動(dòng)，通過增加安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)，使它具備安全隔離與監(jiān)控能力。
安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)和該現(xiàn)有移動(dòng)信息終端的連接，主要是JTAG接口(連接關(guān)系如圖3)和電源控制線的連接。安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)與實(shí)施方式1的類似，如果現(xiàn)有終端的電源控制線不便引出，可用類似圖4中的開關(guān)控制，該開關(guān)為大電流半導(dǎo)體開關(guān)。
系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，微控制器(21)生成外部測(cè)試指令，通過JTAG端口，將鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)、顯示及接口(8)與其相接的微控制器(31)物理上隔離，并驅(qū)動(dòng)它們，返回響應(yīng)。用戶根據(jù)顯示器的提示，通過鍵盤與觸摸屏筆寫輸入或修改口令、選擇工作方式或啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)切換。生成JTAG指令對(duì)各部分進(jìn)行設(shè)備身份鑒別，檢測(cè)設(shè)備能力，特別是信息輸入輸出通道和殘余信息滯留能力。
在內(nèi)網(wǎng)工作方式，微控制器(21)生成外部測(cè)試指令或者內(nèi)部測(cè)試指令或者高阻態(tài)指令使信息傳輸子系統(tǒng)(4)中CDMA2000 1X無線通信模塊(外網(wǎng)通道)中JTAG器件與外部隔離斷開，IEEE 802.11b/g無線局域網(wǎng)通信模塊(內(nèi)網(wǎng)通道)正常工作。生成CLAMP指令使微控制器(31)的FLASH存儲(chǔ)器接口的一部分地址線為一個(gè)固定的電平，使微控制器(31)使用FLASH存儲(chǔ)器中的一個(gè)分區(qū)(內(nèi)網(wǎng)分區(qū))。在工作過程中，微控制器(21)生成JTAG采樣指令實(shí)時(shí)監(jiān)視電可改寫非易失存儲(chǔ)器(特別是外網(wǎng)分區(qū))的讀寫控制端、編程電壓端及存儲(chǔ)器其它接口、外設(shè)USB接口、多媒體存儲(chǔ)卡(MMC)接口，發(fā)現(xiàn)越權(quán)，就停止正常工作，保存安全事務(wù)記錄，銷毀有關(guān)信息。并可實(shí)時(shí)監(jiān)視控制器輸入輸出引腳的數(shù)據(jù)流，形成“黑盒子”數(shù)據(jù)，用于安全審計(jì)跟蹤。生成JTAG跟蹤緩沖專用指令，啟動(dòng)芯片內(nèi)部跟蹤緩沖，通過JTAG訪問跟蹤緩沖結(jié)果，實(shí)施比JTAG采樣指令更高速的內(nèi)核總線監(jiān)視。
在外網(wǎng)工作方式，微控制器(21)生成外部測(cè)試指令或者內(nèi)部測(cè)試指令或者高阻態(tài)指令使信息傳輸子系統(tǒng)(4)中IEEE 802.11b/g無線局域網(wǎng)通信模塊(內(nèi)網(wǎng)通道)中JTAG器件與外部隔離斷開，CDMA2000 1X無線通信模塊(外網(wǎng)通道)正常工作。生成CLAMP指令使微控制器(31)的FLASH存儲(chǔ)器接口的一部分地址線為一個(gè)固定的電平，使微控制器(31)使用FLASH存儲(chǔ)器中的另一個(gè)分區(qū)(外網(wǎng)分區(qū))。在工作過程中，微控制器(21)生成JTAG采樣指令實(shí)時(shí)監(jiān)視電可改寫非易失存儲(chǔ)器(特別是內(nèi)網(wǎng)分區(qū))的讀寫控制端、編程電壓端及存儲(chǔ)器其它接口，發(fā)現(xiàn)越權(quán)，就停止正常工作，保存安全事務(wù)記錄，銷毀有關(guān)信息。并可實(shí)時(shí)監(jiān)視控制器輸入輸出引腳的數(shù)據(jù)流，形成“黑盒子”數(shù)據(jù)，用于安全審計(jì)跟蹤。
工作完畢，微控制器(21)可生成JTAG內(nèi)核總線跟蹤監(jiān)視專用指令，接入各子系統(tǒng)中微控制器等芯片內(nèi)部的寄存器、緩沖器、存儲(chǔ)器，將它們清空。生成JTAG外部測(cè)試指令，接入各子系統(tǒng)中的易失隨機(jī)存儲(chǔ)器，將它們清空?；蛘呶⒖刂破?21)控制各部分電源斷開，使易失存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)丟失。根據(jù)信息安全等級(jí)的需要，可由微控制器(21)生成JTAG外部測(cè)試指令，將FLASH存儲(chǔ)器全部擦除，重新編程。
采用信息加密，也可在外網(wǎng)工作方式，通過CDMA2000 1X移動(dòng)通信網(wǎng)遠(yuǎn)程接入內(nèi)網(wǎng)或端到端的通信。在外網(wǎng)工作方式獲取所需要的加密的內(nèi)網(wǎng)信息后，退出外網(wǎng)工作方式。微控制器(21)生成外部測(cè)試指令或者內(nèi)部測(cè)試指令或者高阻態(tài)指令使信息傳輸子系統(tǒng)(4)、微控制器(31)都與外部隔離斷開，微控制器(21)生成外部測(cè)試指令接入FLASH存儲(chǔ)器中內(nèi)網(wǎng)分區(qū)和外網(wǎng)分區(qū)，將外網(wǎng)分區(qū)中的加密信息解密后存于內(nèi)網(wǎng)分區(qū)中。然后，進(jìn)入內(nèi)網(wǎng)(脫網(wǎng))工作方式，處理解密后的內(nèi)網(wǎng)信息。
反之，將內(nèi)網(wǎng)分區(qū)中的信息加密后存于外網(wǎng)分區(qū)中。然后，進(jìn)入外網(wǎng)工作方式，將加密后的信息通過外網(wǎng)傳輸給遠(yuǎn)程的內(nèi)網(wǎng)或端到端用戶。
權(quán)利要求1.一種安全隔離與監(jiān)控信息終端，由安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)、信息處理子系統(tǒng)(2)、信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)、信息傳輸子系統(tǒng)(4)、用戶身份鑒別檢測(cè)(5)、外設(shè)輸入輸出接口(6)、鍵盤與觸摸屏筆寫輸入(7)、顯示及接口(8)、麥克風(fēng)與音頻輸入(9)、音頻輸出與喇叭(10)、攝像頭輸入(11)各部分組成，其特征在于安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)開關(guān)端與各組成部分相連接，或/和安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)分別與各組成部分連接成一個(gè)或多個(gè)JTAG菊花鏈，將它們物理上相互連通或斷開隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全隔離與監(jiān)控信息終端，其特征在于安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)由微控制器(21)、存儲(chǔ)器(22)、JTAG控制與JTAG ICE控制器(23)、加密與解密(24)、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)、輸入輸出接口(26)組成，微控制器(21)分別與其它各組成部分相連接，還與開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)的控制端相連接，JTAG控制與JTAG ICE控制器(23)、加密與解密(24)可以是集成電路芯片或者是微控制器(21)軟件的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全隔離與監(jiān)控信息終端，其特征在于信息處理子系統(tǒng)(2)，由控制器(31)、存儲(chǔ)器(32)、輸入輸出接口(33)組成，控制器(31)是與JTAG兼容的中央處理單元(CPU)或微控制器(MCU)或/和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，分別與存儲(chǔ)器(32)、輸入輸出接口(33)相連接，控制器(31)的存儲(chǔ)器接口、輸入輸出接口(33)的另一端可與開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)的開關(guān)端相連接，控制器(31)與微控制器(21)可用并行接口或串行接口相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全隔離與監(jiān)控信息終端，其特征在于信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)(3)可以是一個(gè)或多個(gè)物理上相互隔離的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器接口和微控制器(21)或者和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)的開關(guān)端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全隔離與監(jiān)控信息終端，其特征在于信息傳輸子系統(tǒng)(4)可以是一個(gè)或多個(gè)物理上相互隔離的信息傳輸通道，它們的接口和微控制器(21)或者和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(25)的開關(guān)端相連接，它們的JTAG器件和JTAG控制與JTAG ICE控制器(23)連接成JTAG菊花鏈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全隔離與監(jiān)控信息終端，其特征在于它的各組成部分可以是自治子系統(tǒng)，可具有設(shè)備身份鑒別算法或設(shè)備身份鑒別碼，電源控制端與微控制器(21)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全隔離與監(jiān)控信息終端，其特征在于安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)動(dòng)態(tài)連接與斷開隔離各組成部分，重構(gòu)為各種不同安全等級(jí)的信息終端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全隔離與監(jiān)控信息終端，其特征在于安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)(1)可以隔離斷開自治子系統(tǒng)的控制器，和自治子系統(tǒng)的存儲(chǔ)器、外圍器件與外圍設(shè)備相連接，或者隔離斷開自治子系統(tǒng)的存儲(chǔ)器、外圍器件與外圍設(shè)備，與控制器相連接，或者與自治子系統(tǒng)控制器嵌入式跟蹤與內(nèi)核接入單元相連接，或者與自治子系統(tǒng)控制器各個(gè)輸入輸出引腳邊界掃描單元相連接。
專利摘要一種安全隔離與監(jiān)控信息終端由安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)、信息存儲(chǔ)子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、用戶身份鑒別檢測(cè)、外設(shè)輸入輸出接口、鍵盤與觸摸屏筆寫輸入、顯示、麥克風(fēng)與音頻輸入、音頻輸出與喇叭、攝像頭輸入各部分組成。各組成部分可以是自治子系統(tǒng)，安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)與各組成部分相連接，或/和安全隔離與監(jiān)控子系統(tǒng)分別與各組成部分連接成一個(gè)或多個(gè)JTAG菊花鏈，將它們物理上相互連通或斷開隔離，可以動(dòng)態(tài)重構(gòu)滿足各種安全等級(jí)的信息終端，深入自治子系統(tǒng)內(nèi)部，隔離它的控制器，獨(dú)立行使該控制器的職能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視自治子系統(tǒng)的運(yùn)行，并形成”黑盒子”數(shù)據(jù)，用于安全審計(jì)跟蹤，能夠?qū)⒋罅控S富而便利的信息安全能力差、網(wǎng)絡(luò)隔離、端口隔離、存儲(chǔ)隔離能力差的設(shè)備、模塊組件、器件、軟件用于信息安全業(yè)務(wù)中，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離、端口隔離、存儲(chǔ)隔離、設(shè)備隔離、用戶隔離控制與監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)H04L29/12GK2753062SQ20042009155
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2004年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月5日
發(fā)明者劉燕南 申請(qǐng)人:劉燕南