近幾年，移動互聯(lián)網(wǎng)以不可阻擋的趨勢迅速占領(lǐng)市場,。據(jù)工信部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,，截至2012年6月，移動互聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)已達(dá)到3.8億,，其中83%的用戶主要使用即時通信[1],。移動互聯(lián)網(wǎng)以實(shí)時性、移動性等優(yōu)勢吸引著軍用,、商用,、民用各方目光。

    然而,，移動互聯(lián)網(wǎng)給人們提供便利時帶來的安全隱患也不容忽視,，尤其是移動互聯(lián)網(wǎng)終端的安全隱患更是受到國內(nèi)外專家學(xué)者的重視[2]。在美國,，眾多傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)安全公司將工作重心轉(zhuǎn)移到移動終端安全[3],。此外，國家安全部門也給予高度重視,，如由于智能終端泄密,，美國國防先進(jìn)研究項(xiàng)目局指定Invincea公司提升搭載安卓系統(tǒng)的終端的隱私數(shù)據(jù)保護(hù)能力等。在國內(nèi),，面對移動互聯(lián)網(wǎng)終端安全日益突出的問題,，工信部頒布《智能終端管理辦法》、《關(guān)于加強(qiáng)移動智能終端進(jìn)網(wǎng)管理的通知》[4]等法規(guī)并建設(shè)智能終端安全監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室保障終端安全,。關(guān)于移動互聯(lián)網(wǎng)通信安全和終端安全技術(shù)的研究也層出不窮,。參考文獻(xiàn)[5]中提出的終端安全防護(hù)設(shè)計(jì)方案使用集成SM2加密的硬件，采用SSL VPN技術(shù)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。參考文獻(xiàn)[6]指出,，騰訊、奇虎等公司針對智能終端開發(fā)了安全軟件,，主要包括殺毒,、防火墻以及權(quán)限管理等功能。
    目前終端安全的研究大多基于智能終端,，并開發(fā)了許多安全軟件,，這些軟件集成了殺毒、防火墻等功能,，一定程度上提高了終端安全性,。但豐富的第三方應(yīng)用軟件的權(quán)限濫用和后門程序造成了更大的安全隱患[7]。參考文獻(xiàn)[5]提出的方案在增加保密性的同時增加了終端的體積和功耗,。此外,，現(xiàn)有的安全方案鮮少關(guān)注信息傳輸及存儲安全,。本文針對行業(yè)部門、保密商用等領(lǐng)域的安全通信需求,，設(shè)計(jì)了一種移動互聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)終端,。
1 安全終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    安全終端的設(shè)計(jì)目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)特殊行業(yè)應(yīng)用、商用等保密環(huán)境下,，將敏感信息通過移動互聯(lián)網(wǎng)安全及時地傳遞到對端并保證終端的系統(tǒng)安全及數(shù)據(jù)存儲安全,。此外，在保證安全的同時簡化用戶操作的復(fù)雜性,。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),，安全終端需具備以下功能：
    (1)傳輸安全模塊：實(shí)現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)的端到端的安全通信。安全終端采用IPsec技術(shù)實(shí)現(xiàn),。
    (2)網(wǎng)絡(luò)安全模塊：防止移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中存在的網(wǎng)絡(luò)攻擊及系統(tǒng)破壞,。安全終端采用入侵檢測、防火墻,、流量查看及訪問控制實(shí)現(xiàn)。
    (3)存儲安全模塊：實(shí)現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)加密以及防止刪除數(shù)據(jù)恢復(fù),。安全終端采用磁盤加密和文件粉碎刪除技術(shù)實(shí)現(xiàn),。
    (4)用戶交互模塊：為用戶提供可視化操作界面，實(shí)現(xiàn)會話,、文件傳輸,、安全模塊參數(shù)配置、安全日志查看等功能,。安全終端采用QT環(huán)境的C/C++編程實(shí)現(xiàn),。
    (5)上位機(jī)監(jiān)控模塊：實(shí)現(xiàn)用戶對PC的有效利用。用戶可選擇使用終端通信,，或是在終端的監(jiān)控下,，使用PC通信。安全終端通過特殊的硬件設(shè)計(jì),，配合相應(yīng)軟件,，使用戶所有操作都在終端的監(jiān)控下進(jìn)行，以保證PC的啟動安全和操作安全,。在連接上位機(jī)時,，安全終端除作為監(jiān)控模塊外，還用作PC的VPN網(wǎng)關(guān),。上位機(jī)發(fā)出和接收的數(shù)據(jù),，都需要經(jīng)過安全終端的檢測，并通過終端進(jìn)行端到端的加密傳輸,。
2 終端的硬件設(shè)計(jì)
    安全終端的硬件架構(gòu)如圖1所示,。

    (1)處理器：核心處理器在保證終端的網(wǎng)絡(luò)通信功能和各安全軟件的正常運(yùn)行外,，作為便攜設(shè)備，還應(yīng)考慮芯片功耗,。為滿足需求,，安全終端選用飛思卡爾I.MX515處理器，該芯片采用高效的ARM Cortex-A8內(nèi)核,，主頻高達(dá)800 MHz,，擁有256 KB的二級緩存，且功耗較低,。
    (2)TD模塊：TD模塊作為網(wǎng)絡(luò)接入模塊,，需長時間處于工作狀態(tài)，應(yīng)選擇性能穩(wěn)定且功耗較低的模塊,。此外,，TD模塊還應(yīng)支持AT指令，用于控制其上網(wǎng),、信號強(qiáng)度讀取等功能,。安全終端選用重郵信科公司的TDM330模塊，該模塊下行最大支持HSDPA2.8 Mb/s,，上行最大支持HSUPA2.2 Mb/s,，足以滿足安全終端對數(shù)據(jù)速率的要求。同時,，TDM330模塊采用通用的AT命令接口,，支持短消息業(yè)務(wù)及移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，滿足安全終端對模塊的功能需求,。
    (3)USB HUB：安全終端內(nèi)的USB HUB芯片分出兩路接口,，用于監(jiān)視上位機(jī)和與上位機(jī)交互數(shù)據(jù)。如圖2所示,，USB HUB的一路接口連接USB/LAN轉(zhuǎn)換,。連接安全終端時，PC通過LAN接口工作于安全終端的監(jiān)視環(huán)節(jié),。此時僅使用了上位機(jī)的硬件,，操作系統(tǒng)和操作軟件全部由安全終端監(jiān)管。USB HUB的另一路接口連接USB網(wǎng)口,，用于PC系統(tǒng)的參數(shù)配置,、日志檢索等。

    此時,，安全終端作為上位機(jī)的VPN網(wǎng)關(guān),，PPP0作為移動互聯(lián)網(wǎng)通信的外網(wǎng)網(wǎng)口，內(nèi)核與USB網(wǎng)口通信作為內(nèi)網(wǎng)通信,。上位機(jī)的數(shù)據(jù)經(jīng)安全終端加密認(rèn)證并和對端進(jìn)行安全通信,。
    安全終端還配有啟動模塊,、觸摸屏、電源模塊,、調(diào)試口等硬件,，以保障終端正常使用。
3 終端的軟件設(shè)計(jì)
    安全終端的軟件架構(gòu)如圖3所示,。

    安全終端間通信時,，IPsec模塊可保證端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴＿B接上位機(jī)時,，安全終端被模擬成VPN網(wǎng)關(guān),，安全終端與上位機(jī)間通過USB線進(jìn)行內(nèi)網(wǎng)傳輸，外網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)由終端IPsec模塊加密認(rèn)證,，亦可保證上位機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br/>3.2 網(wǎng)絡(luò)安全模塊
    終端的網(wǎng)絡(luò)安全模塊包括防火墻,、入侵檢測、訪問控制以及流量查看等軟件,。流量查看及訪問控制分別使用nload和TOMOYO實(shí)現(xiàn),，此處不做詳述。安全終端最重要的兩個網(wǎng)絡(luò)安全軟件是入侵檢測和防火墻,，其聯(lián)動原理如圖5所示,。

3.3 存儲安全模塊
    存儲安全模塊包括文件加密存儲和安全刪除，用于保證安全終端的數(shù)據(jù)不被非法竊取,。加密存儲是在安全終端中分配一塊存儲區(qū)域作為磁盤掛載在文件系統(tǒng)的相應(yīng)目錄下，該盤中的數(shù)據(jù)全部加密并且在掛載目錄下可將磁盤隱藏,。安全刪除是對刪除文件所占的磁盤空間進(jìn)行多次反復(fù)填寫,，使已刪除的文件不可恢復(fù)。
4 系統(tǒng)測試
    為驗(yàn)證安全終端的功能,，本文采用兩臺安全終端進(jìn)行通信,，并在通信過程中抓取數(shù)據(jù)包，驗(yàn)證傳輸數(shù)據(jù)是否加密,；在通信過程中啟動防火墻封鎖IP,，驗(yàn)證是否可以防止網(wǎng)絡(luò)攻擊；嘗試獲取磁盤中敏感數(shù)據(jù)和已刪除數(shù)據(jù),，驗(yàn)證存儲安全,。
    圖7為IPSec隧道建立成功后，在數(shù)據(jù)傳輸過程中使用tcpdump抓取的數(shù)據(jù)包,。從圖中可以看出,，傳輸過程中的數(shù)據(jù)都經(jīng)過ESP加密，即安全終端可保證通信安全,。

    從以上的測試結(jié)果可以看出,，安全終端中的安全軟件均能正常工作并保障數(shù)據(jù)傳輸安全,、網(wǎng)絡(luò)安全以及存儲安全。
    安全終端根據(jù)移動互聯(lián)網(wǎng)終端面臨的危險,，從3個層次設(shè)計(jì)軟件保證數(shù)據(jù)傳輸,、存儲的安全。同時,，終端通過特殊的架構(gòu)設(shè)計(jì)使用戶既可利用終端進(jìn)行安全通信,，又可以通過終端保證上位機(jī)間的安全通信。但是,，提高終端內(nèi)防火墻與入侵檢測的準(zhǔn)確率等問題仍需進(jìn)一步研究與實(shí)踐,。
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