物理隔離網(wǎng)閘

1、物理隔離網(wǎng)閘一、物理隔離網(wǎng)閘的概念我國 2000 年 1 月 1 日起實施的計算機信息系統(tǒng)國際聯(lián)網(wǎng)保密管理規(guī)定第二章第六條規(guī)定， “涉及國家秘密的計算機信息系統(tǒng)，不得直接或間接地與國際互聯(lián)網(wǎng)或其它公共信息網(wǎng)絡(luò)相連接，必須實行物理隔離”。物理隔離網(wǎng)閘最早出現(xiàn)在美國、以色列等國家的軍方，用以解決涉密網(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)連接時的安全。 我國也有龐大的政府涉密網(wǎng)絡(luò)和軍事涉密網(wǎng)絡(luò)，但是我國的涉密網(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)， 特別是與互聯(lián)網(wǎng)是無任何關(guān)聯(lián)的獨立網(wǎng)絡(luò)，不存在與互聯(lián)網(wǎng)的信息交換，也用不著使用物理隔離網(wǎng)閘解決信息安全問題。所以，在電子政務(wù)、電子商務(wù)之前，物理隔離網(wǎng)閘在我國因無市場需求，產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展較慢。近年來，

2、隨著我國信息化建設(shè)步伐的加快，“電子政務(wù)”應(yīng)運而生， 并以前所未有的速度發(fā)展。電子政務(wù)體現(xiàn)在社會生活的各個方面：工商注冊申報、網(wǎng)上報稅、網(wǎng)上報關(guān)、基金項目申報等等。電子政務(wù)與國家和個人的利益密切相關(guān)，在我國電子政務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中，外部網(wǎng)絡(luò)連接著廣大民眾， 內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接著政府公務(wù)員桌面辦公系統(tǒng)，專網(wǎng)連接著各級政府的信息系統(tǒng)，在外網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)之間交換信息是基本要求。如何在保證內(nèi)網(wǎng)和專網(wǎng)資源安全的前提下， 實現(xiàn)從民眾到政府的網(wǎng)絡(luò)暢通、資源共享、 方便快捷是電子政務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中必須解決的技術(shù)問題。 一般采取的方法是在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間實行防火墻的邏輯隔離，在內(nèi)網(wǎng)與專網(wǎng)之間實行物理隔離。物理隔離網(wǎng)閘成為電子政務(wù)

3、信息系統(tǒng)必須配置的設(shè)備，由此開始，物理隔離網(wǎng)閘產(chǎn)品與技術(shù)在我國快速興起，成為我國信息安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個新的增長點。1.1 物理隔離網(wǎng)閘的定義物理隔離網(wǎng)閘是使用帶有多種控制功能的固態(tài)開關(guān)讀寫介質(zhì)連接兩個獨立主機系統(tǒng)的信息安全設(shè)備。 由于物理隔離網(wǎng)閘所連接的兩個獨立主機系統(tǒng)之間，不存在通信的物理連接、邏輯連接、信息傳輸命令、信息傳輸協(xié)議，不存在依據(jù)協(xié)議的信息包轉(zhuǎn)發(fā)，只有數(shù)據(jù)文件的無協(xié)議“擺渡”，且對固態(tài)存儲介質(zhì)只有“讀”和“寫”兩個命令。所以，物理隔離網(wǎng)閘從物理上隔離、 阻斷了具有潛在攻擊可能的一切連接，使“黑客”無法入侵、無法攻擊、無法破壞，實現(xiàn)了真正的安全。1.2 物理隔離網(wǎng)閘的信息交換方式我

4、們知道計算機網(wǎng)絡(luò)依據(jù)物理連接和邏輯連接來實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間、不同主機之間、主機與終端之間的信息交換與信息共享。物理隔離網(wǎng)閘既然隔離、阻斷了網(wǎng)絡(luò)的所有連接，實際上就是隔離、阻斷了網(wǎng)絡(luò)的連通。網(wǎng)絡(luò)被隔離、阻斷后，兩個獨立主機系統(tǒng)之間如何進行信息交換？網(wǎng)絡(luò)只是信息交換的一種方式，而不是信息交換方式的全部。在互聯(lián)網(wǎng)時代以前，信息照樣進行交換，如數(shù)據(jù)文件復(fù)制（拷貝）、數(shù)據(jù)擺渡，數(shù)據(jù)鏡像，數(shù)據(jù)反射等等，物理隔離網(wǎng)閘就是使用數(shù)據(jù)“擺渡”的方式實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)之間的信息交換。網(wǎng)絡(luò)的外部主機系統(tǒng)通過物理隔離網(wǎng)閘與網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部主機系統(tǒng)“連接”起來，物理隔離網(wǎng)閘將外部主機的TCP/IP 協(xié)議全部剝離，將原始數(shù)據(jù)通過存儲介質(zhì)

5、，以“擺渡”的方式導(dǎo)入到內(nèi)部主機系統(tǒng)，實現(xiàn)信息的交換。說到“擺渡”，我們會想到在1957 年前，長江把我國分為南北兩部分，京漢鐵路的列車只有通過渡輪“擺渡”到粵漢鐵路。京漢鐵路的鐵軌與粵漢鐵路的鐵軌始終是隔離、阻斷的。 渡輪和列車不可能同時連接京漢鐵路的鐵軌，又連接到粵漢鐵路的鐵軌。當(dāng)渡輪和列車連接在京漢鐵路時，它必然與粵漢鐵路斷開，反之依然。與此類似，物理隔離網(wǎng)閘在任意時刻只能與一個網(wǎng)絡(luò)的主機系統(tǒng)建立非TCP/IP 協(xié)議的數(shù)據(jù)連接，即當(dāng)它與外部網(wǎng)絡(luò)的主機系統(tǒng)相連接時，它與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主機系統(tǒng)必須是斷開的，反之依然。即保證內(nèi)、外網(wǎng)絡(luò)不能同時連接在物理隔離網(wǎng)閘上。物理隔離網(wǎng)閘的原始數(shù)據(jù)“擺TCP/

6、IP 協(xié) 3 所示。渡”機制是原始數(shù)據(jù)通過存儲介質(zhì)的存儲（寫入）和轉(zhuǎn)發(fā)（讀出）。物理隔離網(wǎng)閘在網(wǎng)絡(luò)的第七層將數(shù)據(jù)還原為原始數(shù)據(jù)文件，然后以“擺渡文件”的形式來傳遞原始數(shù)據(jù)。任何形式的數(shù)據(jù)包、信息傳輸命令和TCP/IP 協(xié)議都不可能穿透物理隔離網(wǎng)閘。這同透明橋、混雜模式、IP over USB 、代理主機、以及通過開關(guān)方式來轉(zhuǎn)發(fā)信息包有本質(zhì)的區(qū)別。下面以內(nèi)網(wǎng)與專網(wǎng)之間的物理隔離網(wǎng)閘為例，說明通過物理隔離網(wǎng)閘的信息交換過程。當(dāng)內(nèi)網(wǎng)與專網(wǎng)之間無信息交換時，物理隔離網(wǎng)閘與內(nèi)網(wǎng)，物理隔離網(wǎng)閘與專網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)與專網(wǎng)之間是完全斷開的，即三者之間不存在物理連接和邏輯連接，如圖1 所示。當(dāng)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)綄＞W(wǎng)時，

7、物理隔離網(wǎng)閘主動向內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器數(shù)據(jù)交換代理發(fā)起非TCP/IP 協(xié)議的數(shù)據(jù)連接請求，并發(fā)出“寫”命令，將寫入開關(guān)合上，并把所有的協(xié)議剝離， 將原始數(shù)據(jù)寫入存儲介質(zhì)。在寫入之前，根據(jù)不同的應(yīng)用，還要對數(shù)據(jù)進行必要的完整性、安全性檢查，如病毒和惡意代碼檢查等。在此過程中，專網(wǎng)服務(wù)器與物理隔離網(wǎng)閘始終處于斷開狀態(tài)，見圖2 所示。一旦數(shù)據(jù)完全寫入物理隔離網(wǎng)閘的存儲介質(zhì)，開關(guān)立即打開，中斷與內(nèi)網(wǎng)的連接。轉(zhuǎn)而發(fā)起對專網(wǎng)的非 TCP/IP 協(xié)議的數(shù)據(jù)連接請求，當(dāng)專網(wǎng)服務(wù)器收到請求后，發(fā)出“讀”命令，將物理隔離網(wǎng)閘存儲介質(zhì)內(nèi)的數(shù)據(jù)導(dǎo)向?qū)＞W(wǎng)服務(wù)器。專網(wǎng)服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后，按議重新封裝接收到的數(shù)據(jù)，交給應(yīng)用系統(tǒng)，完成了

8、內(nèi)網(wǎng)到專網(wǎng)的信息交換。詳見圖至于從專網(wǎng)到內(nèi)網(wǎng)的信息交換，與上述類似，只是方向相反。由上不難看出： 每一次數(shù)據(jù)交換，物理隔離網(wǎng)閘都經(jīng)歷了數(shù)據(jù)的寫入、數(shù)據(jù)讀出兩個過程；內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)（或內(nèi)網(wǎng)與專網(wǎng)）永不連接；內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)（或內(nèi)網(wǎng)與專網(wǎng)）在同一時刻最多只有一個同物理隔離網(wǎng)閘建立非TCP/IP 協(xié)議的數(shù)據(jù)連接。1.3物理隔離網(wǎng)閘的組成1) 物理隔離網(wǎng)閘的三個部分組成：外部處理單元；內(nèi)部處理單元；隔離硬件。2) 物理隔離網(wǎng)閘的主要安全模塊：安全隔離模塊： 隔離硬件在兩個網(wǎng)絡(luò)上進行切換，通過對硬件上的存儲芯片的讀寫，完成數(shù)據(jù)的交換。 保證兩個網(wǎng)絡(luò)在鏈路層斷開，不與兩個網(wǎng)絡(luò)同時連接，兩個網(wǎng)絡(luò)交換的數(shù)據(jù)必須是剝離

9、TCP/IP 協(xié)議后在應(yīng)用層之上進行。內(nèi)核防護模塊：在內(nèi)、外部處理單元中嵌入安全加固的操作系統(tǒng)，設(shè)置基于內(nèi)核的IDS等。安全檢查模塊：數(shù)據(jù)完整性檢查、病毒查殺、惡意攻擊代碼檢查等。身份認證模塊：支持身份認證、數(shù)字簽名。訪問控制模塊：實行強制訪問控制。安全審計模塊：建立完善日志系統(tǒng)。1.4物理隔離網(wǎng)閘主要功能阻斷網(wǎng)絡(luò)的直接物理連接：物理隔離網(wǎng)閘在任何時刻都只能與非可信網(wǎng)絡(luò)和可信網(wǎng)絡(luò)上之一相連接，而不能同時與兩個網(wǎng)絡(luò)連接；阻斷網(wǎng)絡(luò)的邏輯連接：物理隔離網(wǎng)閘不依賴操作系統(tǒng)、不支持之間的信息交換必須將TCP/IP 協(xié)議剝離， 將原始數(shù)據(jù)通過P2P的非TCP/IP TCP/IP協(xié)議。兩個網(wǎng)絡(luò)連接方式， 通

10、過存儲介質(zhì)的“寫入”與“讀出”完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；數(shù)據(jù)傳輸機制的不可編程性：物理隔離網(wǎng)閘的數(shù)據(jù)傳輸機制具有不可編程的特性；安全審查： 物理隔離網(wǎng)閘具有安全審查功能，閘前， 根據(jù)需要對原始數(shù)據(jù)的安全性進行檢查，等；即網(wǎng)絡(luò)在將原始數(shù)據(jù)“寫入”物理隔離網(wǎng)把可能的病毒代碼、惡意攻擊代碼消滅干凈原始數(shù)據(jù)無危害性： 物理隔離網(wǎng)閘轉(zhuǎn)發(fā)的原始數(shù)據(jù)， 不具有攻擊或?qū)W(wǎng)絡(luò)安全有害的特性。就像 txt 文本不會有病毒一樣，也不會執(zhí)行命令等。管理和控制功能：建立完善的日志系統(tǒng)。根據(jù)需要建立數(shù)據(jù)特征庫：在應(yīng)用初始化階段，結(jié)合應(yīng)用要求，提取應(yīng)用數(shù)據(jù)的特征，形成用戶特有的數(shù)據(jù)特征庫， 作為運行過程中數(shù)據(jù)校驗的基礎(chǔ)。 當(dāng)用戶請求時

11、， 提取用戶的應(yīng)用數(shù)據(jù)，抽取數(shù)據(jù)特征和原始數(shù)據(jù)特征庫比較， 符合原始特征庫的數(shù)據(jù)請求進入請求隊列，不符合的返回用戶，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的過濾。根據(jù)需要提供定制安全策略和傳輸策略的功能：用戶可以自行設(shè)定數(shù)據(jù)的傳輸策略，如：傳輸單位（基于數(shù)據(jù)還是基于任務(wù)）、傳輸間隔、傳輸方向、傳輸時間、啟動時間等。支持定時 / 實時文件交換；支持支持單向 / 雙向文件交換；支持數(shù)字簽名、 內(nèi)容過濾、 病毒檢查等功能。郵件同步：支持標準的 SMTP服務(wù)，安全、高可用性的郵件過濾策略，可為每個用戶配置不同的郵件交換策略，內(nèi)外網(wǎng)郵件鏡像等。支持 Web方式；數(shù)據(jù)庫同步：雙向支持多種數(shù)據(jù)庫：/ 單向數(shù)據(jù)同步，同步內(nèi)容可定制，多種

12、同步方式，數(shù)據(jù)可定時更新。Oracle 、 Sybase、 Infomix 、 DB2、SQL Server 等多種主流數(shù)據(jù)庫。1.5物理隔離網(wǎng)閘主要指標數(shù)據(jù)交換速率：支持百兆網(wǎng)絡(luò)和千兆網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換速率。切換時間：使用高速安全隔離電子開關(guān)，支持毫秒級的高速切換。1.6 物理隔離網(wǎng)閘應(yīng)用定位1)涉密網(wǎng)與非涉密網(wǎng)之間：2)局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間（內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間）：有些局域網(wǎng)絡(luò)，特別是政府辦公網(wǎng)絡(luò)，涉及政府敏感信息，有時需要與互聯(lián)網(wǎng)在物理上斷開，用物理隔離網(wǎng) 閘是一個常用的辦法。3)辦公網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)之間：由于辦公網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信息敏感程度不同，例如，銀行的辦公網(wǎng)絡(luò)和銀行業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)就是很典型的信息敏感程度

13、不同的兩類網(wǎng)絡(luò)。 為了提高工作效率，辦公網(wǎng)絡(luò)有時需要與業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)交換信息。 為解決業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的安全， 比較好的辦法就是在辦公網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)之間使用物理隔離網(wǎng)閘，實現(xiàn)兩類網(wǎng)絡(luò)的物理隔離。4)電子政務(wù)的內(nèi)網(wǎng)與專網(wǎng)之間：在電子政務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中要求政府內(nèi)望與外網(wǎng)之間用邏輯隔離， 在政府專網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)之間用物理隔離?，F(xiàn)常用的方法是用物理隔離網(wǎng)閘來實現(xiàn)。5）業(yè)務(wù)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間：電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)一邊連接著業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器， 一邊通過互聯(lián)網(wǎng)連接著廣大民眾。為了保障業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的安全，在業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)之間應(yīng)實現(xiàn)物理隔離。二、我國物理隔離網(wǎng)閘的市場現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢2.1 我國物理隔離網(wǎng)閘的市場空間據(jù)有關(guān)方面報導(dǎo)， 我國在經(jīng)過了年多

14、的政府上網(wǎng)工程之后，電子政務(wù)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方向今后將有重大變化： 外網(wǎng)的建設(shè)尤其是門戶網(wǎng)站的建設(shè)已基本完成， 建設(shè)熱潮已經(jīng)過去，投資將大大減少；電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點將逐步轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工程的建設(shè)上來；政府專網(wǎng)將成為今后電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的焦點，也是政府電子政務(wù)投資的主要領(lǐng)域。政府網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工程，包括網(wǎng)上注冊審批系統(tǒng)、基金項目的網(wǎng)上申報系統(tǒng)、網(wǎng)上納稅系統(tǒng)、政府采購網(wǎng)上投標系統(tǒng)、網(wǎng)上社會保障服務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)上報關(guān)系統(tǒng)、出入境管理系統(tǒng)等等。這些工程相對于門戶網(wǎng)站的建設(shè)，投資更大，效益也更明顯。例如北京市政府委2002 年全面啟動了網(wǎng)上申報審批系統(tǒng)， 每個網(wǎng)上申報審批系統(tǒng)的投資在 400 2000 萬與元， “北

15、京首信 ”公司中標建設(shè)的醫(yī)療保險子系統(tǒng)先期投資就達億元，社區(qū)服務(wù)系統(tǒng)也達 7000 萬元。我國政府內(nèi)網(wǎng)（局域網(wǎng)）僅僅實現(xiàn)了聯(lián)接到互聯(lián)網(wǎng)，大量信息資源庫建設(shè)尚處于起步階段，內(nèi)網(wǎng)很多功能尚未實現(xiàn)。中央政府網(wǎng)站和地方政府網(wǎng)站、地方政府各部門網(wǎng)站之間幾乎是互不聯(lián)接，信息不公開、不共享，形成信息“孤島 ”，嚴重制約了全國電子政務(wù)業(yè)務(wù)的發(fā)展。 目前，我國的政府專網(wǎng)只在少數(shù)幾個城市（北京、廣東南海、 山東青島等）建設(shè)，國內(nèi)學(xué)術(shù)界對是否有必要建設(shè)一個政府專網(wǎng)體系還有爭論，但從電子政務(wù)發(fā)展需要來看，政府專網(wǎng)已經(jīng)是電子政務(wù)建設(shè)不可或缺的部分，今后，政府專網(wǎng)的數(shù)量將有望大增。據(jù)悉，北京政府專網(wǎng)工程已經(jīng)被列為“十五

16、”計劃的四項重點建設(shè)工程之一。近一年來國務(wù)院組織了上百位專家對國家電子政務(wù)開展多方面的研究，形成了一套電子政務(wù)發(fā)展框架。 據(jù)國務(wù)院信息辦政策組楊學(xué)山司長透露，目前政府正在采取三項措施建設(shè)電子政務(wù)。 一是建設(shè)兩個統(tǒng)一的電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺：政府內(nèi)網(wǎng) 主要承擔(dān)各級政府的辦公業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)； 政府外網(wǎng) 主要處理企業(yè)、 公眾服務(wù)業(yè)和政府部門之間的業(yè)務(wù)。二是要建設(shè)推進以 “金 ”字工程為主的十二項重點工程。三是加快重要戰(zhàn)略性數(shù)據(jù)庫建設(shè)，如人口數(shù)據(jù)庫、法人單位數(shù)據(jù)庫、空間地理和自然資源信息庫、宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)信息庫等。中央和地方都為電子政務(wù)建設(shè)投入了雄厚的資金，預(yù)計我國各級政府將投入上萬億元用于電子政務(wù)建

17、設(shè)，僅中央政府層面的電子政務(wù)建設(shè)投資至少將在10 億元以上。電子政務(wù)網(wǎng)一頭連接著民眾， 一頭連接著政府， 電子政務(wù)的內(nèi)網(wǎng)和專網(wǎng)上存儲著許多重要或敏感的數(shù)據(jù)，運行著重要的應(yīng)用，電子政務(wù)網(wǎng)的特殊運行環(huán)境，要求它既要保證高強度的安全，又要通過互聯(lián)網(wǎng)與民眾方便地交換信息。僅靠防火墻，無法防止內(nèi)部信息泄漏、病毒感染、黑客入侵。業(yè)內(nèi)人士認為，物理隔離網(wǎng)閘（GAP）技術(shù)在電子政務(wù)建設(shè)中的廣泛應(yīng)用是必然的，電子政務(wù)網(wǎng)的建設(shè)為物理隔離網(wǎng)閘提供了巨大的市場空間。物理隔離網(wǎng)閘在電子政務(wù)的信息安全投入中占30% 40%。今后幾年中，電子政務(wù)建設(shè)中的信息安全市場將占信息安全總市場的30%40%。從 2003 年起，我國

18、信息安全市場總額均在 100 億元以上，其中30% 40%是電子政務(wù)的貢獻。由此可推算出：在電子政務(wù)建設(shè)中，物理隔離網(wǎng)閘將有9 16 億元的市場空間。2.2 我國物理隔離網(wǎng)閘的產(chǎn)品現(xiàn)狀我國物理隔離網(wǎng)閘的產(chǎn)品研制是近2 年的事，參與研制的單位不多， 產(chǎn)品種類也較少，產(chǎn)品的性能指標、質(zhì)量指標、技術(shù)水平處于第一代。截止到2003 年 5 月 31 日，通過了公安部計算機信息系統(tǒng)安全產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心檢測，公安部頒發(fā)銷售許可證的物理隔離網(wǎng)閘產(chǎn)品情況見表 1。其中，北京天行網(wǎng)安信息技術(shù)有限責(zé)任公司研發(fā)的天行安全隔離網(wǎng)閘 (Topwalk-GAP) 于 2002 年 9 月通過了國家保密局的技術(shù)鑒定。由于物理隔離網(wǎng)閘處于涉密網(wǎng)與非涉密網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)的特殊位置，而且，又是網(wǎng)絡(luò)安全的最后一道防線，用戶對產(chǎn)品研發(fā)人員的背景和研發(fā)單位的背景也是選擇產(chǎn)品的重要條件。有些有外資背景公司的產(chǎn)品銷售不能不受影響。所以，在市場上能站住腳的產(chǎn)品是極為有限的幾種。公安部發(fā)放銷售許可證的物理隔離網(wǎng)閘產(chǎn)品情況表單位證書號產(chǎn)品名稱有效期碼北京京泰網(wǎng)絡(luò)科技有限公XKC3014620030704 京泰網(wǎng)絡(luò)物理隔離系統(tǒng)司BHLNET 1.0北京蓋特佳信息安全技術(shù)XKC3024220040611網(wǎng)閘動態(tài)實時網(wǎng)絡(luò)隔離系統(tǒng)有限公司V1.0北京大唐永創(chuàng)科技發(fā)