[发明专利]一种基于双硬盘冷切换运行的安全计算机架构

权利要求书

1.一种基于双硬盘冷切换运行的安全计算机系统，其特征在于，安全计算机基于双硬盘冷切换机制实现普通硬盘软件系统和安全硬盘软件系统两个运行环境的安全隔离，普通硬盘软件系统能够任意访问公共互联网，使得安全计算机之间能够以电子邮件或即时通信的方式相互传送密态文件；安全硬盘软件系统运算环境裁减了网络接口驱动、TCP/IP协议栈及其上层的所有互联网应用协议功能，采用数据块密态哈希标签防护机制实现两个系统之间的密态文件的安全交换，采用文件随机分割加密确保敏感文件在互联网中的安全传输，USB HID接口实施严格的单一设备功能的限制以防御来自USB接口的攻击；

双硬盘冷切换机制通过电磁阻断开关实现，当电磁阻断开关上电时，通过线圈产生的电磁力吸入金属插销开关，以此阻止硬盘电源供电连接开关的人工转动切换；当电磁阻断开关断电后，线圈失去电磁吸引力，金属插销脱开，可人工转动切换硬盘的电源供电连接开关；

当硬盘电源连接开关冷切换到A位置时，只给普通硬盘供电，安全硬盘不可访问，上电时启动普通硬盘中的普通硬盘软件系统搭建普通运算环境；当硬盘电源连接开关冷切换到B位置时，只给安全硬盘供电，普通硬盘不可访问，上电时启动安全硬盘中的安全硬盘软件系统搭建安全运算环境；

所述密态哈希标签防护机制工作在安全硬盘与普通硬盘之间，基于USB存储器实现安全的文件交换，在经由USB储器进行密态文件的安全交换过程中，通过密态哈希标签防护机制为每个数据块嵌入哈希标签，以哈希标签验证阻断来源于公共互联网的网络攻击，在拷贝输出敏感文件时，实施基于密态哈希标签的嵌入保护，通过文件拷贝保护密钥对敏感文件加密，并对加密后的文件执行哈希运算，将获得的哈希值附加在文件末尾，形成密态拷贝敏感文件；在密态拷贝敏感文件中嵌入哈希标签，对每个数据块值域与哈希标签值分组加密后，输出到安全USB存储器，形成密态拷贝文件；在拷贝输入敏感文件时，采用密态哈希标签验证严格阻断威胁数据块进入安全硬盘，通过安全USB存储器拷贝密态拷贝文件，通过拷贝数据块保护密钥对拷贝输入的每个数据块值域及其哈希标签值域进行分组解密运算，并对哈希标签进行验证，过滤掉未通过验证的数据块，通过验证的数据块形成密态拷贝输入文件，基于哈希密钥和哈希算法对密态拷贝输入文件的密文内容进行文件完整性验证，丢弃未通过验证的文件；通过文件拷贝保护密钥对密态拷贝输入文件进行文件解密，获得敏感文件明文；

还包括密态文件在移动互联网上传输的安全机制：安全计算机联合采取了文件随机化分割与随机化掩盖、两个随机化分割文件基于不同的文件传输保护密钥分别实施数据加密的传输保护机制，还采取了文件密态数据块哈希标签嵌入与分组加密保护，为经由互联网传输的敏感文件提供了五重密钥空间的加密保护；随机化分割加密保护的两个关联的密态文件在公共互联网上分别采取电子邮件和即时通信两种不同的通信方式传输；发送文件时，形成与文件等长的时变随机数，并基于时变随机数执行随机化分割机制，将明文文件分割为两个随机化的与原文件等长的碎片文件，基于USBkey对两个碎片文件进行逐字节的异或掩码计算得到两个随机化分割文件，再分别对两个随机化分割文件进行分组加密与哈希运算，并将哈希值附加在随机化分割文件末尾，形成两个独立的随机化分割密态传输文件进行传输；接收文件时，对接收到的两个随机化分割密态传输文件进行哈希运算与一致性验证，去掉文件末尾的哈希值；基于USBkey对两个文件分别进行解密运算，得到两个关联的随机化分割文件，再对随机化分割文件分别进行逐字节异或解密计算，得到两个关联的随机化碎片文件；将两个关联的随机化碎片文件的数据内容进行逐字节的“或”合并运算，恢复出明文文件，再以当前的文件存储保护密钥对明文文件加密，保存在本地硬盘中。