計算機網絡安全中物理隔離的實現

摘    要：本文通過利用新型的DTMF(雙音多頻)語音芯片設計的網絡安全系統，詳細介紹了微機通過Modem上Internet時與局域網服務器的全自動斷開和連接。
關鍵詞：網絡安全；DTMF；物理隔離

引言
根據我國網絡安全的現狀，國家有關部門提出一個物理隔離概念來解決政府網絡安全問題，根據這個思路，筆者針對局域網中一臺微機通過Modem撥號上Internet的現象，設計了一個全自動物理隔離裝置，很好地解決了此類應用環境下的網絡安全問題。
物理隔離卡工作原理
上述的網絡環境如圖1所示。
本方案所要做的工作就是當C計算機通過Modem撥號上網(Internet)時，使其自動與網絡服務器物理斷開，一旦退出Internet時，該微機能自動恢復與網絡服務器的連接。為此，專門設計了一塊網絡物理隔離卡來解決這個問題。隔離卡的工作原理如圖2所示。
從圖2可以看出，整個隔離卡實際上就是一個單片機控制系統，通過“號碼輸入”信號線預先將微機上網的撥號號碼輸入到電保護存儲器當中，單片機通過“系統工作狀態監測”信號線隨時檢測微機上網與否的工作狀態。當微機上網時，單片機將檢測到一個高電平信號，同時通過BU8874讀取Modem的撥號信息，并與預存號碼相比較，確認撥號上網后，輸出信號給光電隔離開關，斷開該微機與網絡服務器的連接。下網時，單片機會檢測到一個低電平信號，則輸出信號給光電隔離開關，恢復微機與網絡服務器的連接。之所以要通過BU8874讀取撥號信息，是因為在實際應用環境中的上網電話線連接Modem的同時，還聯結著電話機，所以要通過BU8874來鑒別一下撥號信息，以免引起網絡誤斷。

關鍵芯片原理及應用
通過隔離卡的整個工作過程可以發現，關鍵的芯片之一是BU8874，即DTMF電話語音接收器。它實際上是Modem與單片機之間的接口芯片，單片機正是通過該芯片來讀取雙音多頻撥號的數字信息，以便確定是否是上網號碼。
BU8874是ROHM公司生產的一種電話語音應答器。它可以將16種不同的DTMF信號轉換成4位二進制串行數據，采用8腳DIP封裝形式。其外圍電路如圖3所示。
從上面的資料分析可以看出，BU8874主要有兩個特點，一是串行數據輸出，節省了CPU的資源，DTMF信號通過1腳輸入，BU8874將之轉變為四位串行BCD碼，通過5腳傳送給單片機的串行輸入端；二是外圍器件少，電路簡單，應用方便。

軟件實現
軟件采用51匯編語言編寫，此處只列出軟件流程圖(見圖4)，以供參考。

結語
在設計調試過程中，存在開關電源的脈沖信號對DTMF信號的干擾問題。對網絡來講，嚴重影響微機上Internet的速度；對Modem電話線上串接的電話來講，嚴重影響其通話質量。為此，筆者選用DC/DC電源轉換模塊供電，解決了這個問題。
物理隔離是近幾年網絡安全中引入的一個概念，這套物理隔離裝置對于解決局域網中一臺微機通過Modem撥號上Internet的信息安全問題是一個很好的解決方案，而且價格低廉，運行穩定、可靠。■

參考文獻
1 何立民