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優(yōu)勢供應DELTA LOGIC通訊接口161701-PRO

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江蘇邱成機電有限公司
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通訊接口是設備用于信號傳輸?shù)耐ǖ馈０曇?、畫面等資料的傳輸。
 
 

 
(4張)
 
在中的通訊接口主要是對視頻、音頻的輸入輸出來說的。所以通訊接口一般有以下幾種：、RS-485、通用網(wǎng)絡接口，可支持PSTN、ISDN以及LAN各種聯(lián)網(wǎng)環(huán)境、具有USB2.0超高速數(shù)據(jù)接口，連接計算機對重要圖像資料進行備份、可選配具有VGA輸出接口等USB總線接口處理電氣層與協(xié)議層的互連。從互連的角度來看，相似的總線接口由設備及主機同時給出，例如串行接口機（SIE）。USB總線接口由主控制器實現(xiàn)。
USB系統(tǒng)用主控制器管理主機與USB設備間的數(shù)據(jù)傳輸。它與主控制器間的接口依賴于主控制器的硬件定義。同時，USB系統(tǒng)也負責管理USB資源，例如帶寬和總線能量，這使客戶訪問USB成為可能。USB系統(tǒng)還有三個基本組件：
主控制器驅動程序（HCD）這可把不同主控制器設備映射到USB系統(tǒng)中。HCD與USB之間的接口叫HCDI，特定的HCDI由支持不同主控制器的操作系統(tǒng)定義，通用主控制器驅動器（UHCD）處于軟結構的最底層，由它來管理和控制主控制器。UHCD實現(xiàn)了與USB主控制器通信和控制USB主控制器，并且它對系統(tǒng)軟件的其他部分是隱蔽的。系統(tǒng)軟件中的層通過UHCD的軟件接口與主控制器通信。
USB驅動程序（USBD）它在UHCD驅動器之上，它提供驅動器級的接口，滿足現(xiàn)有設備驅動器設計的要求。USBD以I/O請求包（IRPs）的形式提供數(shù)據(jù)傳輸架構，它由通過特定管道（Pipe）傳輸數(shù)據(jù)的需求組成。此外，USBD使客戶端出現(xiàn)設備的一個抽象，以便于抽象和管理。作為抽象的一部分，USBD擁有缺省的管道。通過它可以訪問所有的USB設備以進行標準的USB控制。該缺省管道描述了一條USBD和USB設備間通信的邏輯通道。
主機軟件
在某些操作系統(tǒng)中，沒有提供USB系統(tǒng)軟件。這些軟件本來是用于向設備驅動程序提供配置信息和裝載結構的。在這些操作系統(tǒng)中，設備驅動程序將應用提供的接口而不是直接訪問USBDI（USB驅動程序接口）結構。
USB客戶軟件
它是位于軟件結構的層，負責處理特定USB設備驅動器?？蛻舫绦驅用枋鏊兄苯幼饔糜谠O備的軟件入口。當設備被系統(tǒng)檢測到后，這些客戶程序將直接作用于外圍硬件。這個共享的特性將USB系統(tǒng)軟件置于客戶和它的設備之間，這就要根據(jù)USBD在客戶端形成的設備映像由客戶程序對它進行處理。
主機各層有以下功能：
檢測連接和移去的USB設備。
管理主機和USB設備間的數(shù)據(jù)流。
連接USB狀態(tài)和活動統(tǒng)計。
控制主控制器和USB設備間的電氣接口，包括*能量供應。
HCD提供了主控制器的抽象和通過USB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的主控制器視角的一個抽象。USBD提供了USB設備的抽象和USBD客戶與USB功能間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€抽象。USB系統(tǒng)促進客戶和功能間的數(shù)據(jù)傳輸，并作為USB設備的規(guī)范接口的一個控制點。USB系統(tǒng)提供緩沖區(qū)管理能力并允許數(shù)據(jù)傳輸同步于客戶和功能的需求。
硬件結構編輯 語音
USB采用四線電纜，其中兩根是用來傳送數(shù)據(jù)的串行通道，另兩根為下游（Downstream）設備提供電源，對于任何已經(jīng)成功連接

且相互識別的外設，將以雙方設備均能夠支持的速率傳輸數(shù)據(jù)。USB總線會根據(jù)外設情況在所兼容的傳輸模式中自動地由高速向低速動態(tài)轉換且匹配鎖定在合適的速率。USB是基于令牌的總線。類似于令牌環(huán)網(wǎng)絡或FDDI基于令牌的總線。USB主控制器廣播令牌，總線上設備檢測令牌中的地址是否與自身相符，通過接收或發(fā)送數(shù)據(jù)給主機來響應。USB通過支持懸掛/恢復操作來管理USB總線電源。USB系統(tǒng)采用級聯(lián)星型拓撲，該拓撲由三個基本部分組成：主機（Host），集線器（Hub）和功能設備。
主機，也稱為根，根結或根Hub，它做在主板上或作為適配卡安裝在計算機上，主機包含有主控制器和根集線器（Root Hub），控制著USB總線上的數(shù)據(jù)和控制信息的流動，每個USB系統(tǒng)只能有一個根集線器，它連接在主控制器上，一臺計算機可能有多個根集線器。
集線器是USB結構中的特定成分，它提供叫做端口（Port）的點將設備連接到USB總線上，同時檢測連接在總線上的設備，并為這些設備提供電源管理，負責總線的故障檢測和恢復。集線可為總線提供能源，亦可為自身提供能源（從外部得到電源）。
功能設備通過端口與總線連接。USB同時可做Hub使用。
數(shù)據(jù)傳輸編輯 語音
主控制器負責主機和USB設備間數(shù)據(jù)流的傳輸。這些傳輸數(shù)據(jù)被當作連續(xù)的比特流。每個設備提供了一個或多個可以與客戶程序通信的接口，每個接口由0個或多個管道組成，它們分別獨立地在客戶程序和設備的特定終端間傳輸數(shù)據(jù)。USBD為主機軟件的現(xiàn)實需求建立了接口和管道，當提出配置請求時，主控制器根據(jù)主機軟件提供的參數(shù)提供服務。
USB支持四種基本的數(shù)據(jù)傳

輸模式：控制傳輸，等時傳輸，中斷傳輸及數(shù)據(jù)塊傳輸。每種傳輸模式應用到具有相同名字的終端，則具有不同的性質。
控制傳輸類型
支持外設與主機之間的控制，狀態(tài)，配置等信息的傳輸，為外設與主機之間提供一個控制通道。每種外設都支持控制傳輸類型，這樣主機與外設之間就可以傳送配置和命令/狀態(tài)信息。
等時（lsochronous）傳輸類型（或稱同步傳輸）
支持有周期性，有限的時延和帶寬且數(shù)據(jù)傳輸速率不變的外設與主機間的數(shù)據(jù)傳輸。該類型無差錯校驗，故不能保證正確的數(shù)據(jù)傳輸，支持像計算機－電話集成系統(tǒng)（CTI）和音頻系統(tǒng)與主機的數(shù)據(jù)傳輸。
中斷傳輸類型
支持像游戲手柄，鼠標和鍵盤等輸入設備，這些設備與主機間數(shù)據(jù)傳輸量小，無周期性，但對響應時間敏感，要求馬上響應。
數(shù)據(jù)塊（Bulk）傳輸類型
支持打印機，掃描儀，數(shù)碼相機等外設，這些外設與主機間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大，USB在滿足帶寬的情況下才進行該類型的數(shù)據(jù)傳輸。
USB采用分塊帶寬分配方案，若外設超過當前帶寬分配或潛在的要求，則不能進入該設備。同步和中斷傳輸類型的終端保留帶寬，并保證數(shù)據(jù)按一定的速率傳送。集中和控制終端按可用的帶寬來傳輸傳輸數(shù)據(jù)。
總線標準編輯 語音
USB其總線標準主要 經(jīng)歷：USB1.1——支持低速率（ HalfSpeed）的1.5Mbps和全速率（FullSpeed）的 12Mbps；USB2.0——支持高速率（High Speed）的480Mbps； USB3.0——支持超高速率（ SuperSpeed）的 5Gbps。標準的不斷提升，其本質就是信號傳輸速率的提升， 如此高速的傳輸速率對信號質量的要求也是水漲船高，如何在紛繁復雜的電路板中保證信號質量是USB設計中的重中之重。 [3] 
接口軟件開發(fā)編輯 語音
要開發(fā)一個完整的USB接口，其過程較為復雜，除其硬件電路設計以外，還包括軟件設計過程，主要包括接口芯片固件編程、設備驅動開發(fā)和應用軟件設計等3個方面。USB接口芯片固件是其各種底層功能 函數(shù)，用于實現(xiàn)芯片讀寫等操作。設備驅動主要用于驅動USB設備，使連接上位機之后能被識別。其中，設備驅動還需要完成固件下載的工作，這樣用戶才能應用設計的固件。完成接口芯片固件和設備驅動的編寫之后，編寫用戶控制軟件，按照用戶需求控制USB接口通信過程。 [1] 
攻擊技術編輯 語音
從USB誕生開始，利用USB的攻擊從未停止。近些年來，這種類型的攻擊呈現(xiàn)了爆發(fā)式的增長，相比以往的攻擊手段，USB攻擊技術種類多樣、威脅巨大。 [2] 
擺渡攻擊

的USB攻擊是USB擺渡攻擊，即USB設備作為攻擊載體，通過USB設備植入病毒、木馬等進行軟件攻擊。當USB設備插入主機時，可以通過Autorun命令使惡意軟件直接運行，危害操作系統(tǒng)安全。為解決這一問題，微軟在Windows7中引入了復雜有效的文件訪問機制，對U盤等介質的Autorun命令進行了限制口。USB擺渡攻擊最典型的例子就是“震網(wǎng)”病毒，攜帶該病毒的U盤利用Autorun機制和插入內網(wǎng)計算機的機會，侵入到伊朗核設施控制網(wǎng)絡內，并逐步滲透到工業(yè)控制設備中，被稱為有史以來最復雜的網(wǎng)絡。 [2] 
接口攻擊
USB接口攻擊技術是利用USB協(xié)議中所提供的接口類的特點進行、欺騙，從而繞過設備檢測機制完成攻擊。HID接口類就是USB接口攻擊中被廣泛使用的一類。此類攻擊利用USB設備與主機通信時的枚舉過程，將 USB設備枚舉為1個復合設備(如1個HID鍵盤和1個自定義HID設備等形式)。由于計算機對HID人機接口類設備的“高度可信”性，整個過程計算機不會發(fā)出任何預警。 [2] 
設備檢測防護技術編輯 語音
隨著Windows7系統(tǒng)的面世，USB的安全問題曾得到緩解，但是在以Teensy為代表的USB HID攻擊技術出現(xiàn)后，USB的安全問題面臨*挑戰(zhàn)，如何對USB設備進行安全監(jiān)控已成為一個研究熱點。 [2] 
存儲設備檢測防護技術
2010年以前，人們對USB設備安全技術的研究主要集中在設備管控方面。
2005年，張贊等人提出了基于IRP攔截技術的USB設備監(jiān)控方式。其核心思想是攔截不符合安全策略的USB設備請求，即事先設定好一些安全策略，如果發(fā)現(xiàn)目標USB設備不符合相應的安全策略則進行報警，雖然在防護效果上有一定提升，但這樣對于USB設備使用的便捷性和用戶體驗都會大打折扣。 [2] 
2008年，李錦山等人發(fā)現(xiàn)一些惡意程序可以輕松繞過基于用戶態(tài)的監(jiān)控軟件。針對這一現(xiàn)象，他們提出了基于驅動層的USB存儲設備安全監(jiān)控技術。該技術可以比較有效、完整地截獲USB數(shù)據(jù)包，為實現(xiàn)USB設備

聽提供了一定的幫助。 [2] 
2009年，Gao等人針對USB存儲設備提出了接入管控技術。其設計了一套訪問控制管理系統(tǒng)，對U盤進行身份認證并記錄。 [2] 
2010年，盧志剛等人提出了一種基于HID的USB監(jiān)控技術——監(jiān)控局域網(wǎng)內USB設備的數(shù)據(jù)流量并上傳服務器分析。但該技術分析力度有限，且需要部署專用服務器，不便于廣泛使用。 [2] 
以上這些USB防護技術主要面向USB存儲設備，通過監(jiān)控USB存儲設備的操作行為達到檢測目的，但沒有根據(jù)USB設備本身進行防護技術研究，因此對于針對USB接口的高級USB攻擊則變得力不從心。 [2] 
接口檢測防護技術
隨著以Teensy為首的惡意USB攻擊工具的面世，研究人員開始關注針對USB接口方面的檢測防護技術研究。 2012年，美國喬治梅森大學研究人員Wang等人提出了一種改進版的USB協(xié)議——USBSec。 該協(xié)議的核心思想是只有主機與外設之間完成身份認證，才能進行USB設備的枚舉過程。該協(xié)議中的簽名算法使用Diffie-Hellman加密，主機向外設提供身份認證信息，外設根據(jù)自己的主機密鑰列表驗證該認證信息，如雙方驗證通過，則進行USB設備的枚舉過程，否則此次連接被終止。該技術通過雙向認證的手段加強了主機與外設之間的通信安全，防護性高，但是其修改了通用的USB協(xié)議，對于目前市面上普遍存在的USB設備不適用，局限性大。 [2] 
2013年，法國一家安全公司的研究人員Des— planques等人對惡意USB硬件進行了分析，他們認為這種攻擊方式發(fā)展迅速、危害極大，并就此

提出了幾點防護建議：建議用戶在使用USB設備時認真核實USB設備枚舉時向主機報告的特性，在使用時如發(fā)現(xiàn)異常要及時檢查硬件，同時還提出可以通過檢測HID設備的輸人速度來查找可 疑設備的想法。 [2] 
2014年，Schumilo等人設計了一個USB防護工具，該工具通過改善設備驅動的內部邏輯來提高驅動層的安全性，從而保護那些可被利用的軟件漏洞。這種安全機制應用于USB驅動層，還不足以抵御BadUSB等高級USB攻擊工具的攻擊。 [2] 
2015年，Tian等人研究了一種名為Goo— dUSB的技術，通過添加用戶所期望的功能來加強設備許可機制，該技術還引入了蜜罐技術對USB設備進行檢測和分析。此外，還有其他研究人員也提出了利用蜜罐技術進行USB設備檢測的方法，但是這類檢測和信任機制都是“一 次認證，終身免檢”，如果某些惡意設備通過了驗證機制，在之后的工作中激活惡意程序并對目標計算機發(fā)起攻擊，那么這種檢測機制將毫無作用。 [2] 
2015年，美國堪薩斯大學的研究人員Kang等人提出了一種針對惡意USB設備的硬件防火墻——USBProXy。他們認為由于USB接口的開放性和便利性，使得USB設計之初就沒有添加任何安全審計機 制。而USB設備在枚舉時需要向主機報告其特性，這就導致惡意USB設備通過向主機報告與其外觀功能不符的特性達到欺騙主機的目的，從而實現(xiàn)某些惡意功能。 [2] 
USB設備檢測防護技術從根本上講是根據(jù)USB攻擊的特點實現(xiàn)和發(fā)展的。結合目前的USB設備檢測防護效果以及應用場景，USB設備檢測防護技術還有很多需要解決的問題，主要集中在 以下幾個方面：
1)可移植性弱。目前的USB設備檢測防護技術大多是針對特定的USB攻擊展開，只能檢測某種特定的USB攻擊且大都停留在預警階段，沒有作出進一步的響應。 [2] 
2)功能不夠完善。USB設備檢測防護技術不僅要完成對惡意USB設備的識別與預警，同時還需要將惡意USB設備進行隔離或軟拔出。目前的技術大都完成了

預警功能，有的還需要依靠用戶自己判斷、識別，防御效果不理想，安全問題依然嚴峻。 [2] 
3)交互性差。目前所提供的USB設備檢測防護技術還未實現(xiàn)集檢測、預警、防護、隔離于一體的自動化防御體系。有些技術雖然防御效果良好，但改變了標準USB協(xié)議或犧牲了USB設備本身的便利性，與USB接口的設計初衷相反。此外還沒有一個完善的可視化交互平臺。