CN116301232A - 防止物理探测的计算机机箱高压充气的***及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止物理探测的计算机机箱高压充气的***及其监测方法。本***包括用于安装计算机运行所需单元的机箱壳体，其特征在于，所述机箱壳体为能够承受若干个大气压压力的密封结构，所述机箱壳体内设有传感控制装置；所述机箱壳体上装有气密阀，用于通过所述气密阀向所述机箱壳体内注入气体；所述传感控制装置内含有气压监测单元，用于监测所述机箱壳体内的气压，所述传感控制装置根据气压值的变化确定是否产生报警；所述传感控制装置内还包含电池单元，用于为所述传感控制装置供电。本发明通过监测机箱内气压状况的保持或变化来判断机箱的完好性，进而检测计算机是否遭受物理攻击，及时报警，防止计算机内存储的敏感信息被窃取。

Description

防止物理探测的计算机机箱高压充气的***及其监测方法

技术领域

本发明涉及信息安全领域，具体为一种防止物理探测的计算机机箱高压充气的***及其监测方法，可以检测侵入式的物理探测或攻击并防止该类攻击造成计算机内的敏感信息泄露。

背景技术

信息***安全最重要的前提是计算机设备的物理安全，如果物理设备本身的安全性无法保障，则再多再强大的操作***安全或网络安全手段也都将成为空中楼阁、无本之木。要保护计算机内所存储的机密或隐私信息，首先要以计算机机箱为安全边界。随着科技发展，攻击者的手段也越来越高端，现有技术难以防护高水平高技术含量的攻击，如微探针、纳米机器人侵入等，机箱可能被打洞甚至拆解，并伸入其中进行物理探测或破坏。

现有专利有关计算机机箱的防护主要围绕防尘、高强度、防盗锁等方式，一些所谓密封或密闭的机箱，也只能做到没有可见的缝隙或孔洞，可以防止尺寸较大的颗粒或灰尘的进入，但仍无法避免被钻孔强拆造成的窥探攻击。

发明内容

为了克服现有计算机机箱设计防御物理破坏性攻击(如钻孔、切割等破拆操作)的不足，本发明的目的在于提供一种防止物理探测的计算机机箱高压充气的***及其监测方法。本发明利用特殊设计的气密机箱，在计算机工作过程中使机箱内始终维持高气压状态，并通过监测机箱内气压状况的保持或变化来判断机箱的完好性，进而检测计算机是否遭受物理攻击，以便在机箱遭受任何形式的破坏性物理攻击时，及时做出预警和应急处置，防止计算机内存储的敏感信息被窃取。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种防止物理探测的计算机机箱高压充气的***，其特征在于，包括机箱壳体、传感控制装置。所述机箱壳体完全密封且足够坚固，传感控制装置在机箱壳体内部，内部剩余空腔可用于放置计算机主板及其他部件。机箱壳体可承受若干个(高于一个)大气压的压力，不会泄露气体；机箱壳体上装有气密阀，可通过气密阀向机箱壳体内注入压缩气体使其保持高于机箱壳体外部气压的状态。传感控制装置安装有气压测量和其他传感器，包括但不限于气压计、压力传感器等元件，用于测度机箱壳体内的气压值或感知机箱壳体内的气压变化。传感控制装置内还安装有电池，可在无外接电源的情况下为该装置供电，保证对机箱壳体内气压状态进行不间断的测量。

进一步的，所述***还包括在所述机箱壳体上有一个或多个开孔，用于装配需要在机箱内部与外部贯通连接的线材或物理接口器件，包括不限于电源线、网线、光纤、串口线、传感器连接线、指示灯或其他种类的连线与接口。在用于线材穿通机箱壳体的开孔处须采用气密处理，且线材与机箱内元件的连接处以及线材在机箱外的部分与外部其他实体的接口处或暴露在机箱外的线端处也均需保证完好的气密性，避免机箱壳体内外存在任何气体连通的通道，保证机箱壳体内部可以维持高压密封环境。

进一步的，所述***还包括在所述传感控制装置模块中安装有光敏传感器、温度传感器、陀螺仪、加速度计、电磁场强度传感器、辐射强度传感器等各种传感器件，用于探测各种潜在的物理攻击或意外灾害造成的计算机运行环境属性的变化，其中，光敏传感器可以感知当机箱被开启查看或机箱内器件意外起火等异常事件发生时光照强度的变化，温度传感器可感知火灾或液氮冷冻攻击时温度的超常变化，陀螺仪和加速度计可以通过测量机箱的倾斜或移动来判断机箱是否被搬动或遭到外力撞击，电磁场强度和辐射强度传感器可以通过测量环境中的磁场变化或射线强度来发现潜在的恶意探测，如攻击者使用探测仪对机箱内部结构进行透视或扫描探测。

进一步的，所述***还包括在所述机箱上设置状态指示灯或报警装置，可指示机箱的安全状态，或在机箱的密封性遭到破坏或内部气压值异常变化时进行提示或报警。

一种防止物理探测的计算机机箱高压充气的***的监测方法，其步骤为：

1)安装：完成机箱组装，对机箱壳体做密闭处理；

2)充气：通过机箱上的气密阀向机箱内注入压缩气体，直到机箱内外的气压差达到预定合理的范围内；检查机箱的气密性，确保机箱内的高压密闭状态可以保持；

3)武装：启动计算机，确保电池正常工作且电量充足后，配置并启动传感控制装置。传感控制装置只有在完全武装后，才能向计算机***提供关键信息服务；

4)运行：在计算机运行过程中，传感控制装置不间断的实时监测机箱内外的气压值或气压差，确保机箱内的气压始终稳定在合理范围内，当气压低于一个限定值时就提醒用户加气增压。当确认机箱的密闭状态未遭到破坏，则可以维持正常运行态；

5)响应：传感控制装置在运行过程中，如果检测到气压发生明显变化或偏离规定的正常区间，传感控制装置将启动安全处置措施，包括清除传感控制装置内的敏感内容、发出报警信号，如果箱内计算机正在运行，则通知计算机状态变化，要求删除计算机内的敏感信息。

进一步的，所述方法在步骤2)中，向机箱内注入的气体为氮气或惰性气体，其目的是降低气体造成机箱内元器件的氧化耗损的风险。

进一步的，所述方法在步骤2)完成后，可在气密阀处加装一个装置，使得一旦机箱内气体泄出后，该装置会毁坏留痕且不可复原，其作用是如果机箱遭到放气或拆卸会造成不可逆的破坏留痕。

进一步的，所述方法在步骤4)～5)中，计算机进入并维持正常运行态时，对环境的检测除了要满足气压的要求外，还包含使用其他传感器对环境的其他属性，比如光照强度、温湿度、电磁场强度、辐射强度、倾斜和运动状态等，进行检查，并确保各项指标均保持在正常范围内，一旦环境特征的值或状态的变化满足了某些触发条件，则判定存在遭受物理攻击的风险，例如，当光敏传感器感知到环境光照明显变强，潜在的原因可能是机箱被非法开启查看或机箱内器件意外起火等异常事件发生；当环境温度突变或超出预设的正常运行温度区间，有可能是计算机遭遇火灾或液氮冷冻攻击；电磁场强度或辐射强度测量装置可依据测量到的磁场变化或射线强度明显改变或突变来判定计算机有可能遭受恶意的扫描探测或结构透视；当陀螺仪和加速度计测量到机箱的倾斜转动或速度变化时，可推断原本静止放置的机箱很可能遭到非法移动或物理撞击破坏等。当传感控制装置通过上述传感器检测到任何异常变化时，推断计算机的安全运行环境很可能遭遇威胁，为保障计算机核心敏感信息安全，传感控制装置将进入应急响应状态，采取相应的安全处置措施，包括不限于删除敏感信息、向计算机主控制器发送预警信息、利用指示灯或扬声器发出报警等。

进一步的，若传感控制装置内装有除气压传感测量装置外其他类型传感器，则所述方法步骤3)中武装还可分为硬武装和软武装。硬武装在计算机搬运到现场之前完成，即启动传感控制装置运行并启动气压、光照强度、机箱开启等传感器监测和告警功能，其可能的应用场景是，计算机已完成气密封装和加压充气并启动传感控制装置，且已存储有敏感信息，而此时计算机需要在物理空间上移动运输后在其他地点固定安装，此时，传感控制装置只开启若干保障基础安全所必需的传感器，包括气压传感器、光敏传感器等，以检测运输途中机箱是否被非法开启，但由于机箱尚未完成固定安装，所以可先不开启陀螺仪、加速度计、磁场探测、温度检测等安全监测项(否则在运输途中可能轻易因环境变化造成的异常误判触发自毁)。软武装是在计算机完成现场安装后，根据计算机运行要求，可选择性开启对移动、倾斜、震动、温湿度变化、磁场辐射强度等环境属性的监测和告警；即传感控制装置内装有的除气压传感装置外的各种传感器，可由计算机使用者或管理员通过软件方式配置，选择在软武装时开启或不开启，未设置的传感器将不会作为异常检测的条件判断项，也不会触动安全告警和自毁等处置措施。

进一步的，所述方法在步骤4)～5)中，传感控制装置可以通过传感器或测量装置较精确的获取机箱内部、外部的气压值与温度值，并根据物理公式计算出不同温度下气压变化趋势与理论值，从而更精确的判断密闭机箱内的气压的合理值域，以避免因环境突发或器件运行状态变化导致温度骤变所造成对气压变动情况形成的误判，提高对机箱密闭性是否完好的判断能力和预警的准确度与敏感度。

本发明的优点如下：

本发明的优势在于，本发明可以为各类主机或电子设备构建通用的物理防护手段，以机箱壳体内高气压状态的维持来作为机箱壳体物理完好性的判断依据，无需布置高成本的密集电路网或传感检测设备，只需一个气压检测或传感器件即可实现对机箱物理安全性的监测，无论是经济成本还是功率消耗都很低，并可检测任何(哪怕是极其微小的)对机箱壳体的破坏行为，从而防止各种形式的侵入式物理探测或攻击。

附图说明

图1是防止物理探测的计算机机箱高压充气的***外观示意图。

图2是增加更多功能与部件的防止物理探测的气密加压***结构示意图。

图3是本发明监测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，是防止物理探测的计算机机箱高压充气的***外观示意图。所述***的主体为机箱壳体1，该机箱壳体1的特点是完全密封、具备良好的气密性，且可承受并维持机箱内部高于一个大气压的状态。机箱壳体上至少有一个气密阀101可通过阀口向机箱内部注入压缩气体，使之实现高于箱体外部气压的高压状态。机箱壳体上可以留有一个或若干个供计算机内部主板工作所需的线缆3通过的孔洞102，但所述开孔处以及所述线缆均需进行必要的密封处理，满足整个机箱壳体的气密封闭性不会遭到破坏。

所述***还包含传感控制装置2，传感控制装置2中包含气压测量模块、电池和控制模块。传感控制装置2所监测的对象既可以是气压的实际精确数值，也可以是对气压变化的感知或探测。传感控制装置2中还包含电池作为该装置的备用电源，可在无外接电源的情况下为该装置供电，保证对机箱壳体内气压状态进行不间断的测量。传感控制装置2与计算机主板4存在连接，可为传感控制装置2供电，并允许计算机主板4向传感控制装置查询气压状态，且当传感控制装置2检测到气压异常判断机箱有可能遭到破坏时，会向计算机主板4发送警报或通知删除敏感数据的消息。

更进一步的，如图2所示，防止物理探测的计算机机箱高压充气的***还可以加入更多模块或部件，实现具备更多功能的实施例。机箱壳体1上除了气密阀101和气密封孔102外，还可安装指示灯103用于指示计算机的运行状态或在检测到机箱气密性遭到破坏时做出预警。传感控制装置2的作用是通过不间断的环境监测来检测机箱是否遭到物理攻击或探测，并在发现异常时做出应急处置。具体的，传感控制装置2内可包含控制模块201、电池202、气压测量装置203、其他传感器204。传感控制装置2除了可通过气压测量装置203实现前述对气压状态的检测以外，还可以根据需要防护的物理攻击类型和计算机的安全防护等级，增加各类其他传感器模块204，传感器监测的项目可以包括但不限于光线强度、温度、磁场强度、噪声、射线辐射、机箱倾斜度、加速度等。为了保障完成不间断的环境监测，使用了电池202为传感控制装置内的控制芯片和包括气压检测装置在内的各种传感器进行供电，这样在计算机关机或无外接电源的条件下也可以实现对机箱完好性的检测与防护，还可以在遭受物理攻击导致电源被切断后，支持控制芯片完成必要的安全处置措施甚或自毁操作。传感控制装置2与机箱上的指示灯103以及机箱内的计算机主板4相连接，可在监测到环境参数异常并推断可能存在潜在物理攻击时做出告警、通知计算机主机停止运行或执行删除敏感数据等异常处置操作。

如图3，一种防止物理探测的计算机机箱高压充气的***的监测方法，分为机箱组装阶段和启动运行阶段，其具体步骤如下：

步骤1：完成机箱组装，在机箱内安装好所有需要的电子元件、检测装置、散热装置、各类线缆等；

步骤2：将机箱壳体完整封装，并进行密闭处理，包括对机箱壳体上的所有接缝、可能存在的各种开孔以及接出的所有线缆完成气密性的处理和检测；

步骤3：通过机箱上的气密阀向机箱内灌注压缩气体，此处注入的气体可以是空气，更优选的，也可以是氮气或惰性气体，以更好的保护机箱内的元件、降低氧化或腐蚀等风险；

步骤4：检查机箱内部气压是否达到预定的状态，且需要一定时间的监测，确保机箱壳体气密性完好，且其内部的高压状态可以保持在预期范围内。如果发现气密性不理想，则返回到步骤2重新加强机箱的机密处理；如果气压状态满足预定的检测标准，则机箱组装合格，完成计算机正式启用前的准备；

步骤5：启动计算机；

步骤6：在计算机运行前和运行中，将不间断的实时监测机箱内外的气压值或气压差。如果机箱内的气压始终稳定在合理范围内，即确认机箱的密闭状态未遭到破坏，则进入步骤7.1；如果在运行过程中检测到气压发生明显变化或偏离正常区间，则说明机箱有可能遭到物理性的损坏导致其密闭性被破坏，此时将进入步骤7.2；

步骤7.1：机箱气密性检测通过，计算机可以维持正常运行态，且继续进行下一轮气密性检测(循环回到步骤6)；

步骤7.2：机箱气密性状态异常，此时传感控制装置将采取安全处置措施，包括不限于更改指示灯状态、发出报警信号、删除计算机内存储的敏感信息等操作。

尽管为说明目的公开了本发明的具体实施例，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种防止物理探测的计算机机箱高压充气的***，包括用于安装计算机运行所需单元的机箱壳体，其特征在于，所述机箱壳体为能够承受若干个大气压压力的密封结构，所述机箱壳体内设有传感控制装置；所述机箱壳体上装有气密阀，用于通过所述气密阀向所述机箱壳体内注入气体；所述传感控制装置内含有气压监测单元，用于监测所述机箱壳体内的气压，所述传感控制装置根据气压值的变化确定是否产生报警；所述传感控制装置内还包含电池单元，用于为所述传感控制装置供电。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述机箱壳体上设有一个或多个接口，用于所述机箱壳体内的器件与外部器件连接；所述接口与所述机箱壳体之间密闭连接。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述传感控制装置包含有光敏传感器、温度传感器、移动监控单元、电磁场强度传感器和辐射强度传感器；所述光敏传感器用于感知所述机箱壳体内的光照强度，当光照强度达到设定强度阈值或光照强度变化超过设定强度变化阈值时生成一告警信息；所述温度传感器用于感知所述机箱壳体内的温度，当温度达到设定温度阈值或温度变化超过设定温度变化阈值时生成一告警信息；所述移动监控单元用于监测所述机箱壳体的倾斜或移动状态，当倾斜变化超过设定倾斜变化阈值时或发生移动时生成一告警信息；所述电磁场强度传感器用于测量所述机箱壳体内的磁场强度，当磁场强度达到设定磁场阈值或磁场强度变化超过设定磁场变化阈值时生成一告警信息；所述辐射强度传感器用于测量所述机箱壳体内的射线强度，当射线强度达到设定射线强度阈值或射线强度变化超过设定射线变化阈值时生成一告警信息；所述移动监控单元为陀螺仪或加速度计。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述机箱壳体上设置与所述传感控制装置连接的状态指示灯和报警装置，用于指示机箱的安全状态或报警。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，通过所述气密阀向所述机箱壳体内注入的气体为氮气或惰性气体。

6.一种基于权利要求1所述***的监测方法，其步骤包括：

1)对安装有计算机运行所需单元、传感控制装置的所述机箱壳体做密闭处理；

2)通过所述气密阀向所述机箱壳体内注入气体，直到所述机箱壳体内外的气压差达到预定范围内；

3)启动计算机，配置并启动所述传感控制装置；

4)在计算机运行过程中，所述传感控制装置实时监测所述机箱壳体内外的气压值，如果所述机箱壳体内的气压超出设定范围或内外气压差小于设定阈值，则启动安全处置措施。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述安全处置措施包括清除所述传感控制装置内的设定敏感内容并发出报警信号，通知计算机删除计算机内的设定敏感信息。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述传感控制装置包括光敏传感器、温度传感器、移动监控单元、电磁场强度传感器和辐射强度传感器；所述光敏传感器用于感知所述机箱壳体内的光照强度，当光照强度达到设定强度阈值或光照强度变化超过设定强度变化阈值时生成一告警信息；所述温度传感器用于感知所述机箱壳体内的温度，当温度达到设定温度阈值或温度变化超过设定温度变化阈值时生成一告警信息；所述状态监控单元用于监测所述机箱壳体的倾斜或移动状态，当倾斜变化超过设定倾斜变化阈值时或发生移动时生成一告警信息；所述电磁场强度传感器用于测量所述机箱壳体内的磁场强度，当磁场强度达到设定磁场阈值或磁场强度变化超过设定磁场变化阈值时生成一告警信息；所述辐射强度传感器用于测量所述机箱壳体内的射线强度，当射线强度达到设定射线强度阈值或射线强度变化超过设定射线变化阈值时生成一告警信息；所述移动监控单元为陀螺仪或加速度计。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当需要将处于运行状态的所述计算机搬运到目标地点，则在移动所述计算机之前，将所述传感控制装置配置为只开启气压监测单元、光敏传感器；当将处于运行状态的所述计算机搬运到目标地点之后，重新配置所述传感控制装置并启动温度传感器、移动监控单元、电磁场强度传感器和辐射强度传感器。

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