卞興超

(綏化學(xué)院，黑龍江 綏化 152061)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息泄漏分析及其防泄漏研究

卞興超

(綏化學(xué)院，黑龍江 綏化 152061)

在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理過程中采用擴(kuò)頻通信與混沌排序的隱匿處理算法，可以防止信息泄露，做到數(shù)據(jù)控制。將這種算法應(yīng)用在工程上有很強(qiáng)的實(shí)用性，同時(shí)也論證了這種算法的有效。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；信息泄漏；信號(hào)；視頻；圖像；時(shí)域隱匿處理

1 關(guān)于計(jì)算機(jī)信息泄漏

當(dāng)代社會(huì)生產(chǎn)和生活中，計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)信息設(shè)備的使用范圍非常寬泛，帶來方便快捷的同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全問題也變得比以往更加突出。目前已知的信息在傳輸過程中使用的方法有:信息加密，身份驗(yàn)證，使用密碼，等等。不過獲取計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息的手段也有很多:利用對(duì)機(jī)箱線纜輻射的電磁信息做截獲工作，進(jìn)而做出還原，竊取計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息。

現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)在運(yùn)行速度以及計(jì)算機(jī)的像素方面都加強(qiáng)了很多，尤其是計(jì)算機(jī)顯示器的分辨率有很大幅度的提高，屏幕尺寸也較以前大了很多，而互聯(lián)網(wǎng)的傳輸范圍和信息容量也在逐漸加強(qiáng)，正是因?yàn)檫@些方面的不斷進(jìn)步，使得計(jì)算機(jī)在信息安全方面的風(fēng)險(xiǎn)增大了，經(jīng)常會(huì)發(fā)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息的泄漏。同時(shí)，因?yàn)榻邮仗炀€具有高靈敏性質(zhì)和接收機(jī)在信號(hào)處理方面的提高，讓計(jì)算機(jī)出現(xiàn)輻射電磁信息安全存在極大的隱患，需要注意和解決。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息的安全防護(hù)上，目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息的攔截技術(shù)，大部分是從之前的屏蔽這些基礎(chǔ)的技術(shù)方法發(fā)展而來，然后就可以對(duì)重要的信息輻射源進(jìn)行鎖定，接著對(duì)不一樣的紅信息源做出不同的防止信息被截獲的預(yù)案。比如對(duì)主機(jī)以及顯示器進(jìn)行傳輸?shù)腄VI線纜，由于它的物理尺寸和波長(zhǎng)有密切的關(guān)系，很多線纜屬于串行排列，非常容易被獲取信息，因此它是防止截獲的重要對(duì)象。西安電子科技大學(xué)以前對(duì)DVI線纜做出過信息的技術(shù)處理，在其中加入FPGA信息處理的板卡，這樣就可以對(duì)線纜的傳輸信息做出置亂，使它的頻譜帶寬進(jìn)行有效的擴(kuò)展，這樣就可以讓截獲的接收機(jī)沒有辦法進(jìn)行信息的截獲。

中國(guó)現(xiàn)在已開始對(duì)視頻顯示在信息安全方面的研究，目前已經(jīng)在計(jì)算機(jī)的視頻信息防泄漏相關(guān)技術(shù)研究領(lǐng)域取得了一些成果，對(duì)VGA視頻的防泄漏技術(shù)使用比較成熟，一般是使用屏蔽和濾波這些技術(shù)預(yù)防關(guān)鍵的視頻信息出現(xiàn)泄漏。對(duì)近幾年使用非常廣泛的DVI接口，同樣也給出了隨機(jī)、互補(bǔ)置亂這些基于數(shù)字?jǐn)U頻方式的處理手法，也獲得了很好的效果。

2 計(jì)算機(jī)在電磁信息泄漏發(fā)展上的新趨勢(shì)

對(duì)于目前LCD顯示器的電磁信息泄漏掌握不多的現(xiàn)象，很多外國(guó)專家學(xué)者都予以了關(guān)注，比如日本的Takas hi，英國(guó)的Kuhn就是其中的佼佼者，Kuhn在《Compromising Emanations of LCD TV Sets》這篇文章中闡述了他對(duì)四臺(tái)型號(hào)不同廠家的LCD顯示器使用TEMPEST接收機(jī)做出測(cè)試，同時(shí)接收到實(shí)際圖像，利用TEMPEST接收機(jī)進(jìn)行處理與放大等處理方式，最初準(zhǔn)確的調(diào)整同步信號(hào)，這樣就恢復(fù)出最初的視頻信息數(shù)據(jù)。

信號(hào)強(qiáng)度在這里已經(jīng)可以被監(jiān)聽設(shè)施接收了，試驗(yàn)里面會(huì)再一次把目標(biāo)顯示器與對(duì)數(shù)的周期天線放在兩個(gè)不一樣的屋子里，同時(shí)在中間還會(huì)隔著幾個(gè)房間，接收的天線與需要進(jìn)行截獲目標(biāo)的顯示器距離10 m，同時(shí)中間要有105 mm的石膏板。這樣仍對(duì)需要顯示的文字做出了非常清晰的顯示，最后達(dá)到了復(fù)原的目的。

3 混沌信號(hào)視頻進(jìn)行隱匿的處理方法

目前顯示器在分辨率方面持續(xù)提高，視頻在帶寬方面增長(zhǎng)了很多，同時(shí)視頻的多芯線纜很長(zhǎng)，也導(dǎo)致了它的輻射效能非常高。不過如果只是進(jìn)行信號(hào)屏蔽工作，只能降低輻射在量級(jí)上的影響，減少對(duì)人身體的危害，對(duì)于頻譜的自身特性卻沒有什么作用。若監(jiān)聽人員的接收系統(tǒng)靈敏程度很高，還是可以把信息進(jìn)行準(zhǔn)確的還原，因此，在信號(hào)處理上，應(yīng)該對(duì)線纜上傳輸視頻的信息做好隱匿的處理工作，通過改變數(shù)據(jù)頻譜的基本特征，即使監(jiān)聽人員可以截獲頻譜的相關(guān)信息，但是因?yàn)轭l譜信息出現(xiàn)了很大的改變，而不能對(duì)其進(jìn)行還原，這樣就很大限度上做到了信息的防泄漏。

在進(jìn)行信息處理的過程中，數(shù)據(jù)通常是通過文本、圖像或者視頻來進(jìn)行顯示，在這些數(shù)據(jù)的處理過程中有很多相似的處理辦法，其主要處理原理也基本相通。

A.視頻在時(shí)域隱匿的處理算法

視頻圖像的隱匿處理算法可以分成兩種，分別是:時(shí)域的圖像隱匿處理算法與頻域的圖像隱匿算法。時(shí)域的圖像隱匿處理算法就是把視頻從二維像素變成一維像素，再對(duì)像素的值進(jìn)行細(xì)致的加密處理工作，這樣做的目的就是隱藏它們圖像里面的真實(shí)信息。此工程可以簡(jiǎn)單得到實(shí)現(xiàn)，在進(jìn)行加密的過程中不會(huì)造成圖像的畸變，同時(shí)它也不影響圖像的傳輸功能。

頻譜的擴(kuò)展在大于需要的帶寬里面做具體的信號(hào)傳輸工作。帶寬的擴(kuò)展通常都要經(jīng)歷數(shù)據(jù)獨(dú)立碼字來完成，這個(gè)概念以前使用在擴(kuò)頻的通信范圍里，它有很多優(yōu)點(diǎn)，比如:被攔截的概率非常小、抗干擾能力比較強(qiáng)，因此，它逐漸成為通信里面的主要方式，同時(shí)也可以在接收端對(duì)這個(gè)碼字接收后，用在解擴(kuò)的數(shù)據(jù)恢復(fù)上。雖然傳輸信號(hào)在能量方面比較大，不過每個(gè)頻段的信噪比不大，所以檢測(cè)擴(kuò)頻信號(hào)是不容易的。

B.圖像在時(shí)域隱匿的處理算法

視頻在隱匿處理時(shí)把需要傳輸?shù)囊曨l用高速的偽隨機(jī)編碼進(jìn)行調(diào)制，這樣才可以保證頻譜擴(kuò)展。所以，保證視頻隱匿處理的最重要因素就是需要有同步偽隨機(jī)碼。偽隨機(jī)的序列在選取時(shí)對(duì)擴(kuò)頻系統(tǒng)的正常工作有很重要的作用，在視頻的加密算法里面，通常都是使用序列的偽隨機(jī)序列。偽隨機(jī)序列里面有以下三個(gè)判斷的標(biāo)準(zhǔn):第一，它有良好的相關(guān)特性；第二，在互相關(guān)性方面不強(qiáng)，相互函數(shù)有著大量的尖峰脈沖；第三，序列的數(shù)量極其有限，周期性有據(jù)可循。

C.視頻在時(shí)域進(jìn)行數(shù)據(jù)隱匿處理的實(shí)現(xiàn)

時(shí)域的圖像隱匿處理就是把視頻相關(guān)的圖像從二維的像素信息轉(zhuǎn)變成一維的帶有串行性質(zhì)的像素信息的過程，之后再對(duì)像素的具體值進(jìn)行逐個(gè)加密，這樣就可以對(duì)視頻中的圖像區(qū)別其真實(shí)信息，在傳輸過程中有效的隱藏起來。這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)原理其實(shí)比較簡(jiǎn)單，但重點(diǎn)是在加密的整個(gè)過程中都不能出現(xiàn)圖像信息的畸變，同時(shí)它也不影響選中的視頻圖像在傳輸方面的質(zhì)量，這個(gè)就需要采用混沌信號(hào)視頻進(jìn)行隱匿的處理方法。不過，時(shí)域的隱匿處理在計(jì)算總量上很大，比較頻域的圖像信息隱匿算法，它的處理效率比前者高，同時(shí)也有很大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)頻域里面一點(diǎn)的改變會(huì)對(duì)全部圖像數(shù)據(jù)造成很大的影響。如果圖像數(shù)據(jù)從DCT變換的DCT系數(shù)里面，若有一個(gè)出現(xiàn)了改變，就使得IDC的逆運(yùn)算出現(xiàn)失誤，這樣會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖д妗?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)信息泄漏問題早已不是新近出現(xiàn)的事物，西方發(fā)達(dá)國(guó)家，以美國(guó)為主的研究國(guó)家在20世紀(jì)60年代已開始了對(duì)信息泄漏的研究。面對(duì)新型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在視頻方面出現(xiàn)泄漏的可能性，通?？梢圆扇』煦缧盘?hào)視頻進(jìn)行隱匿的處理方法對(duì)其進(jìn)行有效的抑制。這些年，計(jì)算機(jī)顯示器的分辨率技術(shù)發(fā)生了很大變革，分辨率在逐步提高，計(jì)算機(jī)屏幕尺寸也在變大，同時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行速度也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的傳輸距離和信息承載容量的變大都使得計(jì)算機(jī)信息泄漏的風(fēng)險(xiǎn)上加大了，同時(shí)隨著接收天線的特性高增益、高靈敏度和接收機(jī)在信號(hào)處理方面性能的提高，讓計(jì)算機(jī)輻射的電磁信息安全問題出現(xiàn)隱患便需要馬上進(jìn)行解決。

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Analysis of computer system information leakage and its leak prevention

BIAN Xing-chao

(Suihua University, Suihua 152061, China)

Spread spectrum communication and hidden processing algorithm in chaotic sequence are adopted in the process of computer data processing, which can prevent information leakage and control data. This algorithm is applied to the engineering with strong practicality, and its effectiveness is also demonstrated.

Computer system; Information leakage; Signal; Video; Image; Hidden processing in time domain

2016-09-27

卞興超(1982-)，男，助理研究員。

TP309

B

1674-8646(2016)22-0028-02