一种应用于SATA硬盘的物理隔离卡的设计与实现.pdf

万方数据万方数据 万方数据万方数据 1 3 2微电子学与计算机 2 0 0 7 年第2 4 卷第1 0 期 存 I 0 端口等 翻译到本地端 系统配置芯片是 块E E l 瑕O M 存储器芯片 用于隔离卡的配置 扩展 R O M 芯片是一块E P R O M 存储器芯片 存储着隔离 卡的控制程序 物理隔离模块由物理隔离电路 一 组双刀双掷的继电器及接口电路构成 羽雨霜 物理隔离模块 图3 双硬盘物理隔离卡组成框图 接口电路包括三个R J 4 5 接口 内网网线接 口 外网网线接口 网卡网线接口 通过网线分别连 接内网H u B 外网H u B 和网络终端计算机的网卡 以及三个硬盘s A T A 接口 内网硬盘s A T A 接口 外 网硬盘S A T A 接口 主板s A T A 接口 通过s A T A 数 据线分别连接内网硬盘 外网硬盘和计算机的主 板 物理隔离电路控制继电器组完成接口电路的隔 离和同步切换 从而实现网络终端计算机外网状态 和内网状态之间的转换 为利用物理隔离卡对内网硬盘信息进行保护 网络终端计算机的内 外网硬盘分别安装各自的操 作系统 应用软件以及数据文件 用户需要保密的 数据文件存储在内网硬盘中 计算机开机或重启 后 B I O s 将扩展R O M 芯片中的控制程序读人内 存 该控制程序主要完成三个任务 完成物理隔 离卡的初始化 并在操作系统启动前获得计算机的 控制权 2 提供用户和物理隔离卡的交互界面 3 是根据用户的需求切换网络终端计算机的网络 状态 并将控制权交给该状态的操作系统 控制程序获得计算机的控制权后 向用户提供 一个仿w i n d o w s 界面 用户根据该界面的提示可以 选择切换到内网或外网 切换到内网时 用户需要 输入密码 用户发出切换命令 使P C I 总线通过 P c I 接口芯片的端口控制物理隔离电路 物理隔离 电路根据用户的命令 驱动继电器切换网络终端计 算机的状态 并锁定继电器的切换状态 最后 控制 程序将计算机的控制权交给所选网络环境中硬盘 的操作系统 开始正常的使用 由于继电器的状态 被锁定了 所以在操作系统使用时无法再对网络进 行切换 保证了隔离的安全性 只有当重新启动或 开机时 锁定状态才被解除 3 2 物理隔离模块 物理隔离模块由继电器组 接口电路以及物理 隔离电路组成 继电器组和接口电路已在隔离原理 中介绍了 物理隔离电路如图4 所示 7 4 L S 7 4 的D 触发器u A 用于保存隔离卡的切换状态 D 触发器 u B 用于保存隔离卡的锁定状态 4 位三态缓冲 U 7 4 s 2 4 4 的1 G 用于缓冲或者锁定切换指令 2 C 用于查询切换状态和锁定状态 翱 藿 扣 1 c L Q P s w T c 1 D 0 卜一c T R L s D uA I F 孓 譬 q C Dl 图4 物理隔离电路原理图 开机后 U A 由R 1 和c l 复位为低电平 其O 端输出低电平 S W I T C H 不驱动继电器 默认选择内 网 u B 由P c I 总线复位信号R s 僻复位 其O 端输 出低电平 对应于没有锁定状态 物理隔离卡进入 准备状态 物理隔离卡的控制程序接收到用户的选 择后 首先通过I O 读取当前切换状态 不匹配则通 过 端口向u A 发出切换选择 U A 的S W l l C H 控 制继电器选择内 外网 内 外网切换完成后 控制 程序通过l o 端口向u B 发出锁定指令 u B 输出高 电平 因此7 4 L s 2 4 4 的1 G 输出禁止 1 Y 1 1 Y 2 1 Y 3 保持不变 从而使u A 和u B 中的数据保持不变 隔 离卡进入锁定状态 当计算机重新开机或者重启 时 由于R s l 信号线将U B 复位 导致隔离卡解除 锁定状态 进入准备状态 从而可以由控制程序重 新选择网络环境 重启不会影响u A 中的数据 所以 重启本身不会导致网络环境改变 当物理隔离卡进入锁定状态后 L O C K 被置为 高电平 由于L 0 c K 信号连接在系统配置芯片 2 4 c o l 的w P 引脚上 此时系统配置芯片被写保护 只能读取不能写入 确保在操作系统运行中 系统 配置芯片中的数据不会被意外或者恶意改写 从I O 端口读取的字节数据中 位O 是当前切换状态 位 3 是当前锁定状态 位4 在正常情况下也是当前切 换状态 即继电器工作状态 向I o 端口写人的字节 数据中 位0 是设定切换状态 位3 是设定锁定状 态 髓嘘网研 压一 国 万方数据万方数据 万方数据万方数据 万方数据万方数据 一种应用于SATA硬盘的物理隔离卡的设计与实现一种应用于SATA硬盘的物理隔离卡的设计与实现 作者 黄霄 肖翔 焦程波 张晓娟 HUANG Xiao XIAO Xiang JIAO Cheng bo ZHANG Xiao juan 作者单位 黄霄 焦程波 张晓娟 HUANG Xiao JIAO Cheng bo ZHANG Xiao juan 解放军信息工程大学 信息工程学院 河南 郑州 450002 肖翔 XIAO Xiang 上海工程技术大学 基础教学学院 上海 201620 刊名 微电子学与计算机 英文刊名 MICROELECTRONICS 李字 PCI总线设备开发宝典 2005 4 彭和平 计算机信息安全防拷贝系统研究与实现 期刊论文 微电子学与计算机 2005 08 5 韩山秀 BIOS的设计与实现 期刊论文 微电子学与计算机 2005 11 本文读者也读过 10条 本文读者也读过 10条 1 王枫 张晓娟 黄霄 张靖博 物理隔离技术的原理与实现 期刊论文 计算机安全2006 12 2 申慧军 SHEN Hui jun 基于AES算法的SATA硬盘数据加解密设计与实现 期刊论文 信息技术2009 33 9 3 黄霄 肖翔 焦程波 张晓娟 一种应用于SATA硬盘的物理隔离卡的设计与实现 会议论文 2007 4 刘洋 SATA 加解密接口芯片的物理层设计与系统调试 学位论文 2009 5 傲日格勒 采用VSC7173实现SATA 1 2端口扩展和2 1端口复用 期刊论文 电子设计工程2009 17 6 6 叶朝锋 黄松岭 徐云 童允 袁燕岭 YE Chao feng HUANG Song ling XU Yun TONG Yun YUAN Yan ling 基于 SATA的嵌入式高速大容量数据存储系统设计 期刊论文 电测与仪表2008 45 2 7 黄霄 李清宝 曾光裕 HUANG Xiao LI Qing bao ZENG Guang yu 基于PCI总线安全隔离卡的硬件设计 期刊论文 微电子学与计算机2006 23 8 8 黄梅珍 HUANG Me