技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種具有防病毒結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)。在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)計(jì)算機(jī)的開(kāi)放式工作方進(jìn)行改進(jìn)，將操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件進(jìn)行固化處理后植入計(jì)算機(jī)，實(shí)行全封閉式的工作方式，組成一種能夠不受病毒侵害的計(jì)算機(jī)。

技術(shù)背景：

1.將軟件程序封存在存儲(chǔ)器中成為硬件設(shè)備，這一技術(shù)叫軟件固化。通常是把軟件制做在硅片上，或把它存在只讀存儲(chǔ)器rom里。典型的例子是pc機(jī)主板上的bios，它在出廠前寫進(jìn)了系統(tǒng)的啟動(dòng)代碼。軟件固化的優(yōu)點(diǎn)在于提高整個(gè)系統(tǒng)的操作速度，改善可靠性，降低成本，便于大規(guī)模生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。將一段特定的程序固化封存到芯片后，用戶如果不使用特定的工具，將無(wú)法再對(duì)其中的程序進(jìn)行任何修改。目前，可用于固化的存儲(chǔ)器有eprom，eeprom，flash等產(chǎn)品。

2.現(xiàn)在人們使用的計(jì)算機(jī)，無(wú)論是硬件還是軟件，在技術(shù)上已經(jīng)非常成熟。雖然軟件和硬件還會(huì)不斷更新升級(jí)，性能也會(huì)不斷提高，但這種升級(jí)更多地是一種商業(yè)上的營(yíng)銷手段，對(duì)于軟件用戶的具體使用意義有限。

計(jì)算機(jī)目前所存在的問(wèn)題，是很容易受到病毒、木馬之類的惡意軟件的侵害。一旦計(jì)算機(jī)被這些惡意軟件感染，將會(huì)給用戶造成巨大的利益損失。產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因是，計(jì)算機(jī)將操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件存放在硬盤中，每次開(kāi)機(jī)時(shí)將操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件從硬盤調(diào)入機(jī)內(nèi)ram中運(yùn)行。硬盤和ram都是可讀寫的存儲(chǔ)器，操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件無(wú)論是在硬盤上還是在ram中，都是在可讀寫的存儲(chǔ)器中，都可被操作者隨意安裝、刪除、更改，處于一種無(wú)安全保障的開(kāi)放狀態(tài)。操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的這種開(kāi)放狀態(tài)，給使用者更換系統(tǒng)、改變軟件提供了便利，但也為病毒的入侵開(kāi)了方便之門。病毒可以通過(guò)特定的軟件技術(shù)輕易地改寫操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件程序的代碼，將自身的病毒程序代碼嵌入到這些軟件之中。當(dāng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行帶毒軟件時(shí)，病毒程序也得以運(yùn)行，病毒程序便可以感染計(jì)算機(jī)中的所有程序文件，并進(jìn)一步向外擴(kuò)散。所以，操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件處于完全開(kāi)放的狀態(tài)，是病毒等惡意軟件能夠感染計(jì)算機(jī)的主要原因，也是計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)上的一個(gè)安全漏洞，它給計(jì)算機(jī)用戶帶來(lái)了安全方面的極大困擾。

3.為了防范病毒的侵害，用戶普遍使用各種形式的防毒軟件對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行病毒清理和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行防病毒保護(hù)。但使用軟件防病毒存在幾個(gè)問(wèn)題：

一是防御滯后。所有的防御軟件都只能清除已知的病毒，不能清除新生的未知病毒。防御軟件的產(chǎn)生，是在發(fā)現(xiàn)有新病毒侵害之后，由相關(guān)技術(shù)人員分析病毒程序的工作原理，找出針對(duì)這種病毒的解決方案和編寫相關(guān)的殺毒程序，形成產(chǎn)品后再推向社會(huì)。這一過(guò)程的存在，使得防御軟件的防護(hù)滯后于新病毒的侵害，無(wú)法在新病毒出現(xiàn)的第一時(shí)間向受害計(jì)算機(jī)提供保護(hù)，不能做到防患于未然，只能是在新病毒肆虐之后亡羊補(bǔ)牢，避免病毒危害的進(jìn)一步擴(kuò)大。

二是采用防御軟件防病毒，需要耗費(fèi)大量的機(jī)時(shí)。防御軟件對(duì)計(jì)算機(jī)的保護(hù)要通過(guò)定期對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行全面檢查來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)機(jī)內(nèi)文件數(shù)以萬(wàn)計(jì)，每進(jìn)行一次病毒檢查少則數(shù)分鐘，多則要十幾分鐘才能完成。病毒檢查期間計(jì)算機(jī)不能進(jìn)行正常操作，造成了資源的浪費(fèi)，降低了計(jì)算機(jī)的工作效率。

三是加大了計(jì)算機(jī)用戶的經(jīng)費(fèi)開(kāi)支。計(jì)算機(jī)用戶為了保證數(shù)據(jù)安全，不得不花錢購(gòu)買防御軟件，有的軟件還是每年都要付費(fèi)，給計(jì)算機(jī)用戶造成了一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

四是軟件防御治標(biāo)不治本，不能從根本上解除病毒的危害。軟件防御只能通過(guò)對(duì)機(jī)內(nèi)軟件逐一檢查，將已經(jīng)進(jìn)入計(jì)算機(jī)的病毒清除掉，卻無(wú)法做到讓計(jì)算機(jī)不感染任何病毒。況且病毒軟件也在不斷花樣翻新，新病毒層出不窮，防毒軟件對(duì)此是防不勝防。所以，雖然有各種防毒軟件的存在，但病毒對(duì)計(jì)算機(jī)的威脅無(wú)法根除。

技術(shù)方案：

本發(fā)明提出的解決計(jì)算機(jī)病毒問(wèn)題的方案，是使用軟件固化手段，將計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序軟件全都固化在硬件中，修改bios和操作系統(tǒng)的工作方式，讓計(jì)算機(jī)只運(yùn)行固化在硬件中的軟件程序，不從硬盤運(yùn)行其他的任何程序，將計(jì)算機(jī)的開(kāi)放式工作方式改變成封閉式工作方式。如此一來(lái)，病毒無(wú)法改寫固化在硬件中的軟件代碼，就不能進(jìn)入計(jì)算機(jī)的工作流程，不會(huì)被執(zhí)行，其感染和破壞計(jì)算機(jī)的途徑就被完全阻斷。計(jì)算機(jī)易感染病毒的缺陷，也就此被徹底根除。

軟件固化主要是針對(duì)兩個(gè)方面的程序，一是操作系統(tǒng)程序，二是應(yīng)用軟件程序。由于這兩類軟件體量都很大，需要巨大的存儲(chǔ)空間，受當(dāng)下的技術(shù)條件的限制，eprom、eeprom單個(gè)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間太小，固化用的存儲(chǔ)器只能采用flash類的產(chǎn)品。

1.將操作系統(tǒng)程序固化在內(nèi)存中。操作系統(tǒng)程序平時(shí)是存放在硬盤上，計(jì)算機(jī)啟動(dòng)時(shí)，bios通過(guò)引導(dǎo)加載程序?qū)⒉僮飨到y(tǒng)加載到內(nèi)存ram中，并使其運(yùn)行。如果沒(méi)有系統(tǒng)設(shè)備的變化和軟件的更新，計(jì)算機(jī)每次啟動(dòng)時(shí)從硬盤調(diào)入到內(nèi)存ram中的操作系統(tǒng)程序是相同的，占用的內(nèi)存空間地址也是不變的，可以將這部分程序用只讀存儲(chǔ)器固化在內(nèi)存條中。當(dāng)內(nèi)存條插入計(jì)算機(jī)內(nèi)時(shí)，操作系統(tǒng)程序即被帶入機(jī)內(nèi)。由于內(nèi)存中的代碼是按地址讀寫，所以，固化這部分程序要使用可以按地址讀寫的norflash存儲(chǔ)器，對(duì)裝有操作系統(tǒng)程序的norflash存儲(chǔ)器進(jìn)行寫保護(hù)，使其成為只讀存儲(chǔ)器。對(duì)操作系統(tǒng)固化后，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存便不再是清一色的ram，而是變成了裝有操作系統(tǒng)程序的rom與ram的組合。

2.將應(yīng)用軟件程序固化到硬卡中。雖然每臺(tái)計(jì)算機(jī)的功用不同，但是每臺(tái)計(jì)算機(jī)日常所要完成的工作只有有數(shù)的幾項(xiàng)，要用到的應(yīng)用軟件程序也是有限的幾個(gè)?？梢詫⒁慌_(tái)計(jì)算機(jī)上所有要用到的應(yīng)用軟件程序集成固化在一張或幾張能插入主板擴(kuò)展槽中的硬卡里，cpu通過(guò)硬卡的驅(qū)動(dòng)程序從擴(kuò)展槽的硬卡中調(diào)用應(yīng)用軟件程序。固化應(yīng)用軟件程序可以使用制作u盤的價(jià)格低廉的nandflash存儲(chǔ)器，可以把這種硬卡看作是一種在計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽上使用的u盤，用它裝載所有的應(yīng)用程序，此硬卡被寫保護(hù)后，只能被讀出不能改寫。與普通u盤的串行數(shù)據(jù)傳輸不同，這種插在擴(kuò)展槽中的u盤是并行數(shù)據(jù)傳輸，需要編寫相應(yīng)的硬卡與主機(jī)通訊的驅(qū)動(dòng)程序。由于硬卡中應(yīng)用軟件被固化，用戶不能更新和改變，所以應(yīng)用軟件的安裝工作全都由專業(yè)人員通過(guò)生產(chǎn)硬卡完成。

為了讓計(jì)算機(jī)能夠在軟件固化的情況下正常工作，還要對(duì)bios和操作系統(tǒng)中的程序進(jìn)行部分的修改。一是修改bios中的啟動(dòng)程序，從中刪除從硬盤調(diào)入操作系統(tǒng)程序的工作步驟，改為直接運(yùn)行內(nèi)存rom中的操作系統(tǒng)程序代碼。二是修改操作系統(tǒng)程序。對(duì)操作系統(tǒng)調(diào)用應(yīng)用程序軟件的路徑進(jìn)行限制，不從外部存儲(chǔ)設(shè)備調(diào)用，全部從主板擴(kuò)展槽的硬卡中調(diào)用。三是取消操作系統(tǒng)的軟件安裝功能，不在外部存儲(chǔ)設(shè)備中運(yùn)行任何程序軟件。計(jì)算機(jī)用戶只做單純的軟件使用者，不管軟件安裝調(diào)試和系統(tǒng)維護(hù)，所有軟件安裝調(diào)試工作都交由硬件生產(chǎn)者完成，

通過(guò)以上的改革，計(jì)算機(jī)的所有的程序軟件都被固化在機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)只從硬件中運(yùn)行程序，用戶從硬盤等外部存儲(chǔ)器中操作數(shù)據(jù)文件，原有的開(kāi)放式工作狀態(tài)變成了封閉式工作狀態(tài)，病毒等惡意軟件的進(jìn)犯渠道被徹底切斷，于是計(jì)算機(jī)就成了病毒無(wú)法侵入的鋼鐵堡壘。

有益效果：

軟件固化處理后的計(jì)算機(jī)是一種安全型計(jì)算機(jī)，惡意軟件無(wú)法感染其中的程序文件，所以，該機(jī)不需要安裝任何防毒軟件。操作系統(tǒng)也因固化在內(nèi)存條中，不需要每次開(kāi)機(jī)都重新調(diào)入和安裝操作系統(tǒng)，因此，操作系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性，使用也更為簡(jiǎn)便。相比不固化的計(jì)算機(jī)，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)具有更加穩(wěn)定的操作系統(tǒng)和不會(huì)感染病毒、木馬等惡意軟件的特性，在保障數(shù)據(jù)安全方面，具有極高的安全性和可靠性。

但是，軟件固化的計(jì)算機(jī)也使得用戶無(wú)法隨意更換操作系統(tǒng)和改變硬件設(shè)備，所以，這種安全性是用犧牲計(jì)算機(jī)的靈活性來(lái)?yè)Q取的。不過(guò)，相對(duì)于有固定用途的計(jì)算機(jī)，靈活性并不重要。比如，機(jī)關(guān)辦公用計(jì)算機(jī)，只是進(jìn)行文字處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、運(yùn)行特定的程序軟件，工作方式多年不變。還有超市、商店、銀行的柜臺(tái)用計(jì)算機(jī)，終生就運(yùn)行一個(gè)特定程序。類似的具有固定用途的計(jì)算機(jī)，在單位用戶中非常普遍。對(duì)于這些計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，安全性是第一位的，靈活性并不重要。況且，要滿足不同的工作需求，通過(guò)更新硬卡中的應(yīng)用軟件或用插入新卡來(lái)解決，也并非難事。最主要的是，在全球網(wǎng)絡(luò)安全形勢(shì)十分嚴(yán)峻的當(dāng)下，對(duì)于政府、機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、軍隊(duì)等用戶，如何保障計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的絕對(duì)安全，已是事關(guān)國(guó)家安全的大問(wèn)題。本發(fā)明設(shè)計(jì)的這種能夠不受惡意程序侵害的計(jì)算機(jī)，能夠有效地抵御病毒、木馬、甚至于黑客的攻擊，其意義十分重大，實(shí)用價(jià)值不可低估，產(chǎn)品的市場(chǎng)需求也將十分巨大。

技術(shù)措施：

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，具體步驟是：

一、首先要選型。確定新型計(jì)算機(jī)的具體用途和應(yīng)有的功能，并以此為據(jù)選定合適的計(jì)算機(jī)主機(jī)、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件，以及外部設(shè)備的類型。一經(jīng)確定，則不能隨意更改。

二、制作硬卡。將所有要用到的應(yīng)用軟件集成硬化在能夠插入主板擴(kuò)展槽的硬卡中，編寫此硬卡與主機(jī)實(shí)現(xiàn)并口通訊的驅(qū)動(dòng)程序。

三、導(dǎo)出內(nèi)存中的操作系統(tǒng)程序和硬件驅(qū)動(dòng)程序代碼。用一臺(tái)硬件配置與選型機(jī)完全相同的計(jì)算機(jī)做工具，將應(yīng)用軟件集成硬卡插入該機(jī)，然后在此計(jì)算機(jī)上安裝所選定的操作系統(tǒng)和所有硬件的驅(qū)動(dòng)程序，其中包括應(yīng)用軟件集成硬卡的驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序裝好后，從軟件集成硬卡安裝所有應(yīng)用軟件。在保證計(jì)算機(jī)的各種軟件都能夠正常操作的前提下，將內(nèi)存中操作系統(tǒng)程序的代碼和有關(guān)數(shù)據(jù)以及安裝好的驅(qū)動(dòng)程序代碼導(dǎo)出，并記錄它們?cè)趦?nèi)存中的起始地址。

四、修改從內(nèi)存中導(dǎo)出的操作系統(tǒng)程序代碼。首先對(duì)操作系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行應(yīng)用程序軟件的路徑進(jìn)行限制，禁止執(zhí)行從外部存儲(chǔ)設(shè)備(磁盤、u盤、光驅(qū))調(diào)用執(zhí)行應(yīng)用程序軟件的一切指令，僅執(zhí)行從主板擴(kuò)展槽的硬卡中調(diào)用執(zhí)行應(yīng)用程序軟件。其次是取消操作系統(tǒng)的軟件安裝功能，不允許任何用戶(合法的或不合法的)自行安裝任何程序軟件。由于各種操作系統(tǒng)程序的代碼不同，需要修改的內(nèi)容和部位也不相同，所以不同的操作系統(tǒng)都有自己的修改方案，無(wú)統(tǒng)一的修改方案。

五、制作新型內(nèi)存條。將修改后的操作系統(tǒng)代碼和硬件驅(qū)動(dòng)程序代碼，用norflash存儲(chǔ)器嚴(yán)格按照原來(lái)操作系統(tǒng)代碼的所在位置固化封裝后成為rom。對(duì)于內(nèi)存中沒(méi)有被操作系統(tǒng)程序使用的那部分內(nèi)存空間，仍舊使用可讀寫的ram制作。新型內(nèi)存條就是由這二種存儲(chǔ)器組合而成，是一種帶有操作系統(tǒng)程序和硬件驅(qū)動(dòng)程序的rom十ram的組合式內(nèi)存條。

六、改寫bios中的操作系統(tǒng)引導(dǎo)程序。原bios中的引導(dǎo)程序具體的工作流程是，先系統(tǒng)自檢，然后將存放在硬盤上的操作系統(tǒng)從硬盤調(diào)入內(nèi)存ram，再?gòu)膔am中存放操作系統(tǒng)軟件的起始地址開(kāi)始運(yùn)行程序。操作系統(tǒng)被固化在內(nèi)存中后，從硬盤調(diào)入操作系統(tǒng)的過(guò)程已無(wú)必要，從引導(dǎo)程序代碼中刪除從磁盤調(diào)入操作系統(tǒng)程序到內(nèi)存的過(guò)程，改成直接運(yùn)行內(nèi)存rom中的操作系統(tǒng)程序。

七、改裝所選定的計(jì)算機(jī)。用步驟六改寫過(guò)引導(dǎo)程序的bios程序，對(duì)選定機(jī)機(jī)內(nèi)bios進(jìn)行刷新；在選定機(jī)內(nèi)存插槽中插入帶操作系統(tǒng)程序和驅(qū)動(dòng)程序的內(nèi)存條；在其主機(jī)擴(kuò)展槽中插入集成了應(yīng)用程序的硬卡；之后啟動(dòng)該機(jī)。若該計(jì)算機(jī)能夠正常操作和順利運(yùn)行硬卡內(nèi)所有軟件，則軟件固化計(jì)算機(jī)的改裝工作全部完成。