论文基于网络化制造环境,对物理隔离中的混合密码技术进行了理论分析和技术研究,建立了物理隔离中的数据安全转发模型,设计了物理隔离技术中数据转发的专用安全协议,介绍了开发成功的物理隔离系统原型,并申请了一种物理隔离卡——三卡合一的发明专利。信息技术的迅速发展对制造业产生了巨大的影响,在制造领域出现了一种新的生产模式——网络化制造。随着网络化制造的蓬勃发展,其中的信息安全问题也日益突出。由于基于软件的安全技术是一种逻辑机制,是极易被操纵的,因此无法满足网络化制造中的信息安全要求。物理隔离技术是信息安全领域出现的一种新技术,它使内部网和公共网“物理隔离”,保证制造企业的内部的绝密信息不受来自互联网的黑客攻击。在网络化制造中,研究和发展物理隔离技术,是信息安全领域的一个新的交叉课题和新的尝试。本文旨在开展网络化制造中的物理隔离的理论和应用方面的研究,把物理隔离技术应用到网络化制造信息安全领域,以解决网络化制造中被动的和静态的安全防御策略无法满足制造网络的信息安全需要的问题。在对网络化制造的特点和网络化制造系统存在的安全隐患及其对信息安全的需求进行分析的基础上,将物理隔离技术应用到网络化制造信息安全领域中,试图最大限度地消除网络化制造系统中存在的安全隐患,以解决网络化制造中被动的和静态的安全防御策略无法满足制造网络的信息安全需要的问题。对物理隔离技术中的混合密码技术进行了理论分析和技术研究。首先从理论上分析了传统密码学中对称加密体制和非对称加密体制的缺点和优点,提出了一种实用于网络化制造中的物理隔离系统的混合密码技术,该技术可以同时获得非对称加密体制的安全优点和对称加密体制的速度优势,并研究了使用混合密码技术进行数据加密和数字签名的方法和关键技术。从拓扑学的观点分析了物理隔离技术在 OSI 七层协议模型中所处的角色,阐述了网络隔离的几种形式以及物理隔离在网络隔离中的地位。在物理隔离技术中,数据的转发是隔离技术关键。在分析了传统数据转发模型的缺陷的基础上,建立了物理隔离中的数据安全转发模型,对物理隔离的数据转发的安全措施进行了理论研究,并建立了内网的安全策略。由于常规 TCP/IP 协议存在一定的安全隐患,为了实现内外网之间的物理隔离,就必须做到彻底防范基于网络协议的攻击。论文分析了网络通信过程和 TCP/IP 协议的分层模型及其数据包格式,建立了专用安全协议的流量模型,并利用 Linux 系统平台上 I<WP=4>的 CAPI library(libnet、libpcap、libnids 和 libicmp)设计了专用安全协议。 介绍了开发成功的 SecInfo 物理隔离系统,包括系统需求分析、主要功能和体系结构设计等。详细介绍了系统硬件与软件的设计与实现,包括隔离控制卡硬件、系统主要软件功能模块和隔离控制卡驱动程序的设计与实现方法等。两款隔离控制卡中GapCardV2.0 卡的设计具有独创性,已经申报国家发明专利(国家知识产权局专利申请受理号:200410012767.2)。 论文对网络化制造中物理隔离技术的理论和系统进行了深入的研究,为网络化制造企业和其他类似涉密单位设计并实现了一套较为完善的物理隔离解决方案,论文所进行的理论分析和研究以及对物理隔离中关键技术的实现对相关课题有重大意义。