计算机ESM嵌入式操作系统JetOS的设计

【摘 要】计算机已成为现代社会人们学习和工作不可代替的主要工具。计算机的安全问题也成为人们研究的热点，结合嵌入式系统的研究，在通用计算机的主板上内置一个嵌入式安全系统ESM，通过在通用计算机内部增加硬件和软件控制来增强通用计算机的安全性，从而达到建立一个可信计算机系统的要求。ESM包括一个硬件模块和一个微型的操作系统，设计灵活，扩充性好，能将计算机的功能进一步地扩大和延伸，使其成为一个更加安全可靠，并且适用范围更广的安全计算机系统。

【关键词】嵌入式系统 JetOS设计 计算机安全

ESM的嵌入式操作系统JetOS设计。ESM还包括一个嵌入式操作系统JetOS，主要负责对嵌入式模块的管理。JetOS的软件模块主要分为6大部分：主控系统、通讯系统、命令处理系统、智能卡接口模块、文件系统、密钥管理系统。每一个都和其他的模块有一定的联系，但并不是全互联的。

1 主控系统

主控系统负责监控通讯通道，同时要控制ESM自身系统的安全和稳定运行。与它有联系的有3个子系统：通讯子系统、命令处理子系统和智能卡接口子系统。因此它要控制并管理这3个子系统的正常运行，他们之间主要是调用和被调用的关系：代写医学论文主控系统会监控系统异常和正常事件的发生，一旦被激活，它会调用通讯系统与主机通讯，接收命令，转而调用命令处理子系统，对主机的要求做出响应。如果是和智能卡相关的，它会直接调用智能卡接口模块。主控模块并不直接和文件系统以及密钥管理系统关联，它只是通过命令处理系统来调用。主控系统还执行有权限的开关机功能，这也是通过对智能卡接口模块和通讯系统的调用来实现的。

2 处理子系统

JetOS提供给主机的命令调用功能都是通过命令处理子系统来实现的。命令处理子系统连接了4个主要的系统模块。由于命令处理模块要执行各种安全功能或操作，它必须能够自主调用所需要的资源。但在超循环结构中，命令处理子系统是不能自主运行的，它属于前台系统，它必须通过主控系统的调用来激活。同时它要受到主控系统的监控，代写英语论文一旦命令处理模块执行异常或碰到非法操作，主控系统会直接采取相应措施来控制主机，这是通过检测命令处理系统的返回应答码来实现的。

3 通讯系统

通讯系统是ESM和主机之间的唯一接口，是控制和主机相互通讯和传送控制命令的通道。

它包含一个命令通道、一个辅助的数据通道以及一个控制用通道。命令通道提供了和主机的函数调用接口、辅助的数据通道通过PCI总线方式来传输大容量数据，主要是加解密数据、控制用通道利用I2C总线来传输控制信号控制主机外设。

4 管理系统

密钥管理是实现整个ESM系统安全的一个重要组成部分，这里考虑在JetOS中实现一个简单的密钥管理功能，实现除了能够对自身所提供的加解密和认证签名系统提供支持外，还一定程度上实现整个系统环境下的密钥管理系统的局部功能。

5 智能卡接口模块

智能卡的硬件接口是用GPIO实现的，在JetOS中，需要用纯软件模拟的方式来控制智能卡设备，需要一个专门的智能卡接口模块。它通过控制GPIO信号来与智能卡通讯，提供了一个标准的智能卡软件接口。它受主控系统的调用，同时也受命令处理系统的调用。主控系统在执行开关机权限检测或身份认证，卡异常监控等功能时，会直接调用智能卡接口来执行卡操作。而碰到通用性智能卡应用比如卡验证，加解密，圈存圈提（银行应用）时，会由命令处理模块来发出调用命令。

6 文件系统

在JetOS管理ESM并执行各项功能时，需要一个简单的文件系统来存贮各种重要的JetOS系统文件和应用参数。文件系统同时考虑了密钥管理系统的实现，因为密钥管理系统的一部分需要文件系统的支持，同时文件系统也给ESM系统本身功能和应用的升级留下了扩充的余地，可以在文件系统中建立多个应用文件或多个功能性文件等。

应注意在JetOS的模块图中并没有内存管理模块，并不是完全没有内存管理，只是内存管理的实现十分简单，而且由于ESM的资源有限，实现一个完整的内存管理并没有必要，因此考虑了一种很简单的内存管理方式，在设计中采用顺序存储的方式，利用链表域来查找内存区域，内存并没有分配和回收，由于应用的特殊性，代写职称论文产生的碎片对系统性能的影响并不大。

7 计算机安全

尽管ESM的嵌入式操作系统JetOS设计可以提高计算机的安全性，但也不是唯一的一种方法，现在用于网络安全的产品有很多，比如有防火墙、杀毒软件、入侵检测系统等等，但是仍然有很多黑客的非法入侵。根本原因是网络自身的安全隐患无法根除，这就使得黑客进行入侵有机可乘。虽然如此，安全防护仍然必须是慎之又慎，尽最大可能降低黑客入侵的可能，从而保护我们的网络信息安全。而JetOS的总体结构设计中采用了超循环结构，那么相应的在实现策略上就应该是一种被动的方式，即ESM系统处于一个空闲等待状态，除了一些系统自身的例行操作之外，其余时间是等待事件的发生，主要是接收主机OS的命令，然后进入命令处理系统进行处理，并返回结果给OS，这是超循环结构所规定的模式。但这样的模式不能实现主动控制主机的功能，所以需要改进，考虑的一种方式就是采用主动和被动相结合，JetOS可以被动地接收主机发送的命令，也可以主动向主机发送控制信号，但主要是以被动式为主的辅助以主动控制模式，这样ESM同时扮演主设备和从设备。

这种策略的好处主要是灵活，可以很好地满足功能设计上的各种应用需求。主动控制模式可以有效地增强主机的安全性能。可以说主动控制模式才真正体现了硬件一级的安全功能。

参考文献：

[1]Wolf Wayne.嵌入式系统设计原理[M].北京:机械工业出版社，

周学广，刘艺.信息安全学[M].北京：机械工业出版社，