物理与环境安全

一、物理安全基础概念

（一）物理安全定义

物理安全是指通过物理手段保护信息系统的硬件设施、环境条件和存储介质，防止因自然或人为因素导致的设备损坏、数据泄露或服务中断。其核心目标是确保信息系统的可用性、完整性和保密性。

（二）物理安全威胁分类

威胁类型	具体表现形式	典型案例
自然威胁	火灾、洪水、地震、雷击、鼠虫害	2021年郑州暴雨导致数据中心瘫痪
人为威胁	盗窃、破坏、电磁干扰、供电中断	硬件木马攻击（如震网病毒）
新型威胁	硬件木马、固件攻击、供应链安全风险	熔断（Meltdown）CPU漏洞

（三）物理安全三层次

1. 设备安全：保护服务器、网络设备等硬件实体免受物理损坏
2. 环境安全：控制机房温湿度、防火防水、防静电等环境因素
3. 介质安全：确保存储介质（硬盘、磁带）的物理安全与数据销毁

二、物理安全核心技术与措施

（一）机房安全建设

1. 机房选址要求

• 环境安全性：避开危险区域（如化工厂、加油站）、远离污染源（盐雾区、落雷区）
• 地质可靠性：选择稳固地质区域，避开低洼潮湿、采矿崩落区
• 抗电磁干扰：远离强电磁场（如变电站、微波发射塔），距离需≥200米
• 其他：避免设在建筑物高层或用水设备下层，远离机场/火车站等振动源

2. 机房等级划分（GB/T 9361-2011）

等级	适用场景	安全要求
A级	国家安全、社会秩序关键系统	严格防火、双路供电、气体灭火
B级	较大影响的公共服务系统	冗余供电、温湿度监控
C级	一般商业系统	基本防火、接地保护

3. 机房布局规范

• 功能区域：主机房、配电间、监控室、维修室等
• 设备间距：机柜正面间距≥1.5米，侧面距墙≥0.5米（维修时≥1.2米）
• 环境参数：
  • 温度：18-27℃（A级），15-30℃（B/C级）
  • 湿度：40%-60%（A级），20%-80%（B/C级）
  • 照度：主机房≥500Lx，辅助房间≥200Lx

（二）设备安全防护

1. 硬件实体防护

• 防盗：安装门禁系统、视频监控、防拆标签
• 防毁：机柜加固、抗震支架、防火外壳
• 电磁屏蔽：使用金属屏蔽机房、双绞线布线

2. 硬件攻击防护

• 硬件木马检测：反向工程分析、功耗特征比对
• 固件安全：定期更新设备固件，防止Rootkit攻击
• 漏洞管理：及时修复CPU漏洞（如Meltdown/Spectre）

（三）环境安全控制

1. 电力保障

• 双路供电：主电源+备用发电机（A级机房必备）
• UPS：不间断电源（持续供电≥30分钟）
• 接地系统：交流工作接地（≤4Ω）、防雷接地（≤10Ω）

2. 防火防水

• 防火：安装烟雾探测器、气体灭火系统（七氟丙烷），禁止使用水基灭火器
• 防水：机房远离水管，地面设置防水围堰，电缆沟加装排水系统

3. 防静电

• 措施：铺设防静电地板、佩戴防静电手环、控制湿度（40%-60%）
• 标准：静电电压≤100V（A级机房）

4. 防雷击

• 外部防雷：安装避雷针、引下线、接地网
• 内部防雷：电源避雷器、信号避雷器（SPD）

三、物理安全相关标准

（一）国内标准

标准号	标准名称	核心内容
GB/T 2887-2011	计算机场地通用规范	机房温湿度、照度、供电要求
GB/T 9361-2011	计算机场地安全要求	机房等级划分、选址规范
GB/T 21052-2007	信息系统物理安全技术要求	物理安全分级（四级）

（二）国际标准

标准号	标准名称	核心内容
ISO/IEC 27001	信息安全管理体系要求	物理访问控制、设备安全策略
ISO/IEC 27002	信息安全控制实践指南	环境安全、介质管理控制措施

四、物理安全典型应用场景

（一）数据中心安全

• 超大型数据中心：≥10000个标准机架，需双路供电、N+1冗余空调
• 灾备中心：异地备份，距离主中心≥50公里，防止区域性灾害

（二）工业控制系统

• 电磁防护：使用光纤通信，减少电磁干扰
• 环境监控：实时监测温湿度、振动，防止设备故障

（三）移动设备安全

• 防盗追踪：GPS定位、远程锁定/销毁数据
• 防电磁泄露：使用屏蔽材料封装设备

练习题

（一）单选题（每题2分）

1. 以下哪项不属于物理安全威胁？
   A. 硬件木马
   B. 网络钓鱼
   C. 雷击
   D. 设备盗窃
   答案：B
   解析：网络钓鱼属于网络攻击，不属于物理安全范畴。

2. 根据GB/T 9361-2011，机房安全等级最高的是（ ）
   A. A级
   B. B级
   C. C级
   D. D级
   答案：A
   解析：A级机房适用于国家安全关键系统，安全要求最严格。

3. 以下哪种措施能有效防止电磁信息泄露？
   A. 安装防火墙
   B. 使用双绞线布线
   C. 定期更新系统补丁
   D. 部署入侵检测系统
   答案：B
   解析：双绞线具有抗电磁干扰特性，可减少信号泄露。

（二）多选题（每题3分，漏选得1分，错选不得分）

1. 物理安全防护的三个层次包括（ ）
   A. 设备安全
   B. 网络安全
   C. 环境安全
   D. 介质安全
   答案：ACD
   解析：物理安全三层次为设备、环境、介质安全，网络安全属于逻辑安全。

2. 机房选址应避开的区域包括（ ）
   A. 化工厂附近
   B. 变电站附近
   C. 高层建筑物
   D. 低洼潮湿区域
   答案：ABCD
   解析：以上区域均存在安全隐患，需避开。

3. 防静电措施包括（ ）
   A. 铺设防静电地板
   B. 控制机房湿度
   C. 使用金属机柜
   D. 佩戴防静电手环
   答案：ABD
   解析：金属机柜可能积累静电，应使用防静电材料。

（三）判断题（每题2分）

1. 机房应优先选择设在建筑物顶层，以避免水患。（ ）
   答案：×
   解析：机房应避免设在高层或用水设备下层，防止漏水。

2. 硬件木马只能在芯片制造阶段植入。（ ）
   答案：×
   解析：硬件木马可在芯片生命周期的任何阶段（设计、制造、封装）植入。

3. 七氟丙烷灭火系统适用于机房火灾扑救。（ ）
   答案：√
   解析：气体灭火系统不会损坏电子设备，是机房首选。