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        電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用與安全防護(hù)

        2021-06-16 14:21:58梁慧敏閆志濤劉雪凌張新超
        電子技術(shù)與軟件工程 2021年5期
        關(guān)鍵詞:信息工程船只機(jī)制

        梁慧敏 閆志濤 劉雪凌 張新超

        (防災(zāi)科技學(xué)院 河北省廊坊市 065201)

        目前,電子信息工程技術(shù)在不同領(lǐng)域中都展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用價(jià)值,因此技術(shù)的普及與發(fā)展是必然趨勢,人們不可能不使用該項(xiàng)技術(shù),但技術(shù)帶來的信息安全隱患是實(shí)際存在的,因安全防護(hù)不當(dāng)而導(dǎo)致用戶受損的案例并不罕見。在這種情況下,就有必要對電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用與安全防護(hù)進(jìn)行研究,這樣才能充分發(fā)揮電子信息工程技術(shù)作用,保護(hù)用戶信息安全。

        1 電子信息工程技術(shù)應(yīng)用

        1.1 應(yīng)用領(lǐng)域

        電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用面積非常廣泛,如交通領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、教育領(lǐng)域、航海領(lǐng)域等都有涉足,下文將對各領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行論述。

        1.1.1 交通領(lǐng)域應(yīng)用

        目前,我國交通情況非常復(fù)雜,人們的出行依賴各種交通工具,而交通工具數(shù)量的增長帶來了比較嚴(yán)重的交通擁堵問題,同時(shí)也加大了交通安全風(fēng)險(xiǎn),這反而不利于交通行業(yè)發(fā)展的初衷(即交通行業(yè)的發(fā)展是為了給人們提供出行便利,但現(xiàn)狀顯示人們的出行并不便利)。在這種情況下,電子信息工程技術(shù)能夠給交通領(lǐng)域的相關(guān)部門提供多種幫助:其一在交通管理方面,交通管理部門可以借助電子信息工程技術(shù)對交通道路擁堵情況進(jìn)行監(jiān)督,做好現(xiàn)場管理調(diào)控,盡可能避免交通擁堵,同時(shí)如果發(fā)現(xiàn)擁堵現(xiàn)象,也可以根據(jù)技術(shù)監(jiān)督信息找到擁堵原因,再著手解決,讓交通恢復(fù)暢通;其二在交通建設(shè)方面,交通建設(shè)部門可以將電子信息工程技術(shù)所得信息、數(shù)據(jù)等集中,隨后展開對應(yīng)分析工作,主要目的是了解區(qū)域內(nèi)各時(shí)間段的交通需求,這樣能夠根據(jù)交通道路的最大車流容量判斷道路是否滿足各時(shí)間段交通需求,如果不滿足就說明道路需要擴(kuò)建,且依照容量與需求的差值可以計(jì)算出準(zhǔn)確的擴(kuò)建面積,這讓交通建設(shè)的精確性大幅提升,也解決了交通擁堵問題。

        1.1.2 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

        農(nóng)業(yè)可謂是我國最古老的產(chǎn)業(yè)之一,這讓我國成為了農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)的發(fā)展與國家經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)。但隨著時(shí)代的發(fā)展,傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植手段在效率、質(zhì)量方面都已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代國人需求,也很難讓我國在農(nóng)產(chǎn)品出口方面占據(jù)優(yōu)勢,因此我國農(nóng)業(yè)急需在種植效率、產(chǎn)品質(zhì)量方面實(shí)現(xiàn)突破。而電子信息工程技術(shù)予以了突破機(jī)會,借助該項(xiàng)技術(shù)可以對種植手段進(jìn)行高度改進(jìn),引入各類先進(jìn)的種植設(shè)備,再由電子信息工程技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行自動化、智能化控制,人工不再需要親身種植,只要對技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行管理即可,這樣借助技術(shù)與設(shè)備優(yōu)異性能與全天候不停運(yùn)的工作模式,能大幅提高農(nóng)業(yè)種植效率與產(chǎn)品質(zhì)量,甚至還能幫助我們分析農(nóng)業(yè)種植問題,改變農(nóng)業(yè)種植環(huán)境。

        1.1.3 在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

        電子信息工程技術(shù)在教育領(lǐng)域中的表現(xiàn)同樣突出,其最具代表性的成果就是“線上教學(xué)”,即傳統(tǒng)教學(xué)模式依賴現(xiàn)實(shí)物理時(shí)空,因此物理時(shí)空會對教學(xué)工作開展造成限制,如果不滿足物理施工條件,則教學(xué)工作無法開展,或效果將大大折扣,但在物理時(shí)空條件下展開教學(xué)又存在效率、質(zhì)量方面的缺陷,說明教學(xué)工作要擺脫現(xiàn)實(shí)物理時(shí)空限制,這是教育領(lǐng)域發(fā)展的主要目標(biāo)之一。借助電子信息工程技術(shù),我國現(xiàn)代教育領(lǐng)域成功實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo),“線上教學(xué)”模式橫空出世,在短時(shí)間內(nèi)迅速普及,人們發(fā)現(xiàn)借助線上模式教學(xué)不再受現(xiàn)實(shí)物理時(shí)空限制,可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行信息交互,還能使用多種功能來提高教學(xué)質(zhì)量,這在傳統(tǒng)教學(xué)模式中不可能實(shí)現(xiàn),可以說電子信息工程技術(shù)的介入,讓教學(xué)工作的效率、質(zhì)量、便捷性、多樣性等都大幅提升,教師不僅能靈活的對學(xué)生進(jìn)行教學(xué),學(xué)生也能很好的進(jìn)行自學(xué)。另外,電子信息工程技術(shù)構(gòu)成的“線上教學(xué)”模式還可以與傳統(tǒng)教學(xué)模式結(jié)合,借助前者彌補(bǔ)后者缺陷,能充分發(fā)揮后者作用,對教學(xué)質(zhì)量作出保障。

        1.1.4 航海領(lǐng)域

        以往我國航海領(lǐng)域一直存在信息傳輸不暢的問題,一旦船只外出距離較遠(yuǎn),船只就要面臨失聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn),且管理部門也很難對船只航行情況進(jìn)行監(jiān)管,這對我國航海領(lǐng)域的發(fā)展造成了諸多限制。而電子信息工程技術(shù)的出現(xiàn)推動了我國航海領(lǐng)域的發(fā)展,在技術(shù)作用下,無論船只外出多遠(yuǎn)都不容易失聯(lián),使得管理部門能夠時(shí)刻對船只航行情況進(jìn)行監(jiān)管,以防安全事故發(fā)生,這使得我國航海范圍、速度、頻率都大幅提升。

        1.2 基本應(yīng)用方案

        在不同領(lǐng)域中電子信息工程技術(shù)都是圍繞三種基本方案來應(yīng)用的,方案分別為:

        (1)傳感器方案,即該方案一般應(yīng)用于交通、農(nóng)業(yè)這種區(qū)域性比較強(qiáng),且距離適中的領(lǐng)域中,通常是在區(qū)域內(nèi)根據(jù)需求安裝傳感器,借助傳感器去搜集對應(yīng)信息,再通過信號傳輸渠道將信息傳輸?shù)浇K端,終端在對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)碼(將電信號格式轉(zhuǎn)為數(shù)字格式,以便終端計(jì)算機(jī)讀?。┖蠹纯筛鶕?jù)信息了解實(shí)際情況,再對實(shí)際情況作出判斷,判斷環(huán)節(jié)可以由人工負(fù)責(zé),但也可以借助智能技術(shù)等負(fù)責(zé);

        (2)互聯(lián)網(wǎng)方案,即該方案非常依賴現(xiàn)代普及的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境,在該環(huán)節(jié)中不同用戶所持有的設(shè)備就相當(dāng)于一個(gè)用戶機(jī)終端,而各終端可以在環(huán)境中發(fā)送信息、接受信息,也能使用互聯(lián)網(wǎng)中不同系統(tǒng)的功能,同時(shí)方案中還存在管理員,其能夠?qū)λ邢到y(tǒng)用戶進(jìn)行管理,保障用戶行為正常。目前互聯(lián)網(wǎng)方案普遍應(yīng)用于教育領(lǐng)域;

        (3)衛(wèi)星方案,即該方案適用于信號傳輸環(huán)境較差,且通信距離比較遠(yuǎn)的領(lǐng)域中,如航海領(lǐng)域,應(yīng)用中需要在監(jiān)管目標(biāo)上安裝信號收發(fā)器,收發(fā)器與我國衛(wèi)星連接,衛(wèi)星可以在不受干擾的情況下與信號收發(fā)器進(jìn)行交互,做到獲取信息、發(fā)送信息,這樣衛(wèi)星在通信中就相當(dāng)于信號中轉(zhuǎn)站,能夠?qū)⑿盘柺瞻l(fā)器發(fā)出的信號轉(zhuǎn)發(fā)給終端,也能將終端發(fā)出的信號發(fā)送給信號收發(fā)器,這樣就保持了聯(lián)系[1]。

        2 電子信息系統(tǒng)的安全防護(hù)方案

        面對電子信息工程技術(shù)帶來的信息安全隱患,我們要采取針對性的手段來進(jìn)行防護(hù),因此下文將以航海領(lǐng)域的船只信息系統(tǒng)為例,介紹該系統(tǒng)面臨的信息安全隱患,再分析對應(yīng)的安全防護(hù)方案。

        2.1 案例概況

        某船只信息系統(tǒng)立足于衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中,由地面管理終端、衛(wèi)星管理系統(tǒng)、船只信號收發(fā)器三個(gè)部分組成。因?yàn)樵摯还芾碇行男袠I(yè)性質(zhì)特殊,所以經(jīng)常會受到外部攻擊,目的就是竊取或篡改船只通信過程中的信息,若攻擊成功導(dǎo)致信息外泄等問題發(fā)生,將會給該船只管理中心造成巨大的打擊,因此該船只管理中心急需加強(qiáng)自身信息安全防護(hù)力度。在這種情況下,本文將以該船只管理中心的信息系統(tǒng)為例提出一種電子信息系統(tǒng)的安全防護(hù)方案。

        2.2 信息安全隱患

        目前,該船只管理中心對以往經(jīng)受的所有外部攻擊進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分類,總體可以分為入侵、干擾兩類,即入侵類是指外部人員用非常規(guī)手段試圖入侵信息系統(tǒng),會對系統(tǒng)現(xiàn)有的安全防護(hù)體系進(jìn)行攻擊,如果攻擊成功就能入侵到系統(tǒng)內(nèi)部去竊取、篡改信息;干擾類是指外部人員針對系統(tǒng)與船只之間的通信渠道,采用電子干擾手段對渠道中任意環(huán)節(jié)進(jìn)行攻擊,若干擾成功信息就無法傳遞給對應(yīng)對象,或傳遞后無法被讀取,相當(dāng)于失聯(lián)。

        2.3 安全防護(hù)方案思路

        因?yàn)樵摯还芾碇行慕?jīng)受的外部攻擊手段都非常高超、攻擊目標(biāo)多樣,所以任意安全防護(hù)手段都難以單獨(dú)進(jìn)行防護(hù),說明該管理中心需要一個(gè)復(fù)合型的多層次安全防護(hù)體系來保障信息安全,結(jié)合該需求,本文遵從分層安全防護(hù)策略提出了安全防護(hù)方案,方案思路為:設(shè)立一個(gè)安全防護(hù)系統(tǒng)終端,并在管理中心信息系統(tǒng)的各層次中部署不同的安全防護(hù)機(jī)制,且各機(jī)制層層疊加,預(yù)示著任何攻擊想要獲得成功,就必須破解所有安全防護(hù)機(jī)制,這使得攻擊難度大幅上升,且即使外部人員有能力破解所有安全防護(hù)機(jī)制,其也必須消耗大量的時(shí)間,最后安設(shè)攻擊巡檢機(jī)制,該機(jī)制可以在盡可能短的時(shí)間內(nèi)對系統(tǒng)進(jìn)行檢測,確認(rèn)系統(tǒng)是否正遭受攻擊,若發(fā)現(xiàn)攻擊跡象,就會鎖定攻擊行為展開分析,獲取攻擊源,如果攻擊源不停止攻擊就會暴露,這時(shí)管理中心可以直接進(jìn)行追責(zé)。此外,出于防患于未然的考慮,為了避免系統(tǒng)賬號遺漏等(此類安全隱患在該船只管理中心中雖然還未發(fā)生,但不代表其不可能發(fā)生,因此也有防護(hù)的必要)隱患,本方案內(nèi)還設(shè)置了訪問控制機(jī)制,目的是認(rèn)證用戶身份,若身份不符則拒絕訪問[2]。

        2.4 方案詳情

        結(jié)合安全防護(hù)方案思路,本文方案大體可以分為四個(gè)步驟,具體見圖1。

        2.4.1 安全防護(hù)系統(tǒng)終端

        該終端可以對多層安全防護(hù)機(jī)制、攻擊巡檢機(jī)制、訪問控制機(jī)制的運(yùn)作情況進(jìn)行監(jiān)督,并將情況反饋給用戶,用戶如果發(fā)現(xiàn)異常可以介入管理,加快安全防護(hù)效率,若用戶不介入案例,終端也會根據(jù)系統(tǒng)邏輯(邏輯在思路中已經(jīng)提出)進(jìn)行合理控制,若控制受阻會向人工發(fā)送預(yù)警,促使人工前來處理。

        2.4.2 多層安全防護(hù)機(jī)制

        多層安全防護(hù)機(jī)制由多個(gè)防火墻組成,各防火墻依序分布在系統(tǒng)中的各個(gè)層次中,能夠?qū)θ魏涡畔鬏斶M(jìn)行檢查,依照安全策略中的標(biāo)準(zhǔn)判斷信息傳輸是否合理,若不合理就會杜絕信息傳輸。值得注意的是,各防火墻的安全策略邏輯必須存在差異,如果安全策略一致就代表只有一道防火墻被攻破,其他防火墻在短時(shí)間內(nèi)也會被攻破,嚴(yán)重影響多層安全防護(hù)機(jī)制的效果,這是該機(jī)制應(yīng)用時(shí)需要注意的實(shí)現(xiàn),本方案中多層安全防護(hù)機(jī)制內(nèi)總共包含7 道防火墻,分別安置在外網(wǎng)→內(nèi)網(wǎng)通信鏈路之間、內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)總線各環(huán)節(jié)中,完全覆蓋了整個(gè)通信流程。經(jīng)測試,在知道防火墻破解方法的情況下要攻破所有防火墻耗時(shí)需要3 小時(shí),因此防護(hù)效果良好。

        2.4.3 攻擊巡檢機(jī)制

        本方案的攻擊巡檢機(jī)制由入侵檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn),該項(xiàng)技術(shù)具有主動性,能夠自主保護(hù)系統(tǒng),且追蹤攻擊源。該項(xiàng)技術(shù)主要是從系統(tǒng)中收集攻擊信息,并對信息分析,隨后對系統(tǒng)內(nèi)所有信息、行為等進(jìn)行檢測,任何有可能破壞系統(tǒng)資源完整性的信息或行為都會被控制,著手檢測行為是否符合安全策略要求,若不符合就判定該行為屬于攻擊行為,因此將繼續(xù)保持控制狀態(tài),并追蹤攻擊源。本方案應(yīng)用中,首先對船只管理中心系統(tǒng)進(jìn)行了入侵漏洞、干擾漏洞檢測,確認(rèn)了攻擊巡檢機(jī)制的運(yùn)作路線,隨后構(gòu)建了多個(gè)入侵檢測子系統(tǒng)對在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行巡檢,可以對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線、交換機(jī)等部位提供安全防護(hù)。其次對入侵檢測子系統(tǒng)的運(yùn)作流程進(jìn)行了設(shè)計(jì):

        (1)檢測規(guī)則生成,本方案的入侵檢測子系統(tǒng)初始檢測規(guī)則是從預(yù)處理開始的,即外部發(fā)送而來的數(shù)據(jù)信息并不會直接進(jìn)入系統(tǒng),而是會被子系統(tǒng)控制,隨后進(jìn)行預(yù)處理,預(yù)處理過程將根據(jù)數(shù)據(jù)信息情況模擬其進(jìn)入系統(tǒng)后的運(yùn)作邏輯,如果邏輯中存在任意符合入侵特征、干擾特征的文件,就會將該數(shù)據(jù)信息定義為攻擊或疑似攻擊行為,在保持控制的狀態(tài)下向用戶發(fā)出預(yù)警,由用戶決定數(shù)據(jù)信息的去留;

        (2)入侵檢測方法,本方案中主要采用了兩種入侵檢測方法,其一是誤用檢測,該檢測方案的準(zhǔn)確率更高,主要適用于預(yù)處理中,其二是異常檢測,該檢測方案能夠不斷學(xué)習(xí)新出現(xiàn)的外部攻擊特征,加強(qiáng)入侵檢測識別能力,方案中這兩種方法可交互使用。

        2.4.4 訪問控制機(jī)制

        本方案的訪問控制機(jī)制主要由四個(gè)板塊組成:

        (1)用戶角色管理模塊,該模塊在系統(tǒng)接受到訪問請求之后,會在系統(tǒng)用戶信息儲存庫中搜索訪問請求中能代表用戶身份的信息項(xiàng)目,如果請求中相關(guān)信息項(xiàng)目的信息內(nèi)容在信息儲存庫中沒有,就說明該用戶不是本系統(tǒng)的已有用戶,訪問請求會被駁回;

        (2)用戶行為監(jiān)控模塊,該模塊主要針對本系統(tǒng)已有用戶,會對所有登錄系統(tǒng)的用戶行為進(jìn)行監(jiān)控,依照用戶以往行為特征判斷當(dāng)前用戶行為是否存在異常,若存在異常會對用戶后續(xù)行為進(jìn)行限制,并延長監(jiān)控時(shí)間,除非管理員取消限制或監(jiān)控;

        (3)決策授權(quán)模塊,該模塊為系統(tǒng)管理員操作模塊,主要就是讓管理員了解其他模塊的運(yùn)作情況,并利用管理員權(quán)利對訪問控制機(jī)制進(jìn)行控制;

        (4)用戶身份識別模塊,該模塊主要會對獲取用戶的登錄IP,并將當(dāng)前IP 與以往常登錄IP 進(jìn)行匹配,若不匹配會要求用戶輸入驗(yàn)證碼,驗(yàn)證碼將發(fā)送到用戶手機(jī),在驗(yàn)證碼輸入、審核通過之前,用戶無法對系統(tǒng)進(jìn)行任何操作,也無法查看任何信息。

        3 結(jié)語

        綜上,本文對電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用與安全防護(hù)進(jìn)行了分析。通過分析了解到,電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用面非常廣泛,是一項(xiàng)通用性技術(shù),文中介紹了該項(xiàng)技術(shù)在不同領(lǐng)域中的三種基本應(yīng)用方案,結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇即可。同時(shí)為了保障技術(shù)應(yīng)用下的信息安全,文中結(jié)合案例提出了一種安全防護(hù)方案,該方案被攻破難度小、概率低,且即使能夠被攻破也需要大量時(shí)間,在這一條件下借助攻擊巡檢機(jī)制能夠讓外部攻擊知難而退,結(jié)合訪問控制機(jī)制可以有效保障系統(tǒng)信息安全。

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