[发明专利]一种基于文件多镜像的嵌入式操作系统可信引导方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于文件多镜像的嵌入式操作系统可信引导方法及系统，采用基于散列算法的文件一致性校验镜像生成机制、基于加密算法的镜像可信认证机制以及基于预校验结果的快速定位扇区的引导机制，完成嵌入式系统的可信引导和一致性备份恢复。

技术领域

本发明属于嵌入式系统领域，具体涉及一种基于文件多镜像的嵌入式操作系统可信引导方法及系统。

背景技术

随着泛在电力物联网的建设和发展，边缘物联终端的研制提上了议事日程。边缘物联终端一般采用户外安装，且无人看管和无隔离空间的保护，容易被侵入和破坏。另外边缘物联终端的运行环境苛刻，也易造成边缘物联终端的运行异常和损坏。因此如何确保边缘物联终端的安全性和可靠性成为电力物联网建设的重要工作内容。边缘物联终端多数采用嵌入式操作系统运行业务软件。嵌入式操作系统的镜像可能被替换，导致边缘物联终端被第三方控制，造成用户数据或电力机密数据泄漏，严重时可能造成输电网络的不稳定或小区停电事故。另外边缘物联终端的操作系统也可能因环境或其他原因，导致操作系统镜像损坏，使边缘物联终端无法正常工作，影响整个电力物联网的正常运行。

嵌入式系统启动过程可分为BootLoader运行、uImage导入内存、内核初始化、应用程序运行等几个过程。

涉及操作系统安全引导的方案，大多数都采用TPM(Trusted Platform Module,可信赖平台模块)安全芯片进行操作系统镜像的认证，其中典型的操作系统引导可信的方法为一种基于TPM构建可信启动控制的方法。它通过利用TPM的NV(Non-Volatile memory，非易失性存储空间)保存可信度量的策略，利用TPM的PCR(Platform ConfigurationRegister，平台配置寄存器)保存可信度量结果，然后利用可信引导模块实现自定义的系统启动模式，度量BIOS(Basic Input Output System，基本输入输出系统)、Kernel(内核)、到OS(Operating System，操作系统)启动过程中的关键信息，然后比对度量值与基准值得到当前主机的可信状态，完成主机的完整性检测和控制，完成可信启动控制，该方法基于TPM保存可信度量策略和可信度量结果，构建系统启动时的安全可信，确保主机在操作系统启动之前的完整性，利用安全芯片存储策略选项，增强了策略数据的安全性，通过可信引导控制，提高了系统启动时的安全性，通过可配置的度量策略，增加了可信启动控制方法的可用性。

当前大多数操作系统引导方面的专利技术和解决方案，有些是针对服务器等大型系统的，不能适用嵌入式微型系统的场合；有些是采用硬件可信芯片，增加了硬件成本和处理环节，且没有可靠性的解决方案，不能全面解决可信度和可靠性的问题。例如CN110197073A公开了一种基于自校验机制的保护主机完整性的方法与系统、CN106127057A公开了一种基于TPM构建可信启动控制的方法、CN101038556公开了一种可信引导方法及其系统、CN104751063A公开了一种基于实模式技术的操作系统可信引导方法和CN109491712A公开了一种适用于VxWorks环境的可信引导方法均需要借助TPM芯片，且其只解决了可信的问题，没有解决镜像文件的可靠性问题，当引导区程序损坏后，将导致系统启动失败。

CN108021798A公开了一种基于USBkey的可信操作系统和CN101645127公开了一种建立基于EFI的可信引导系统的方法，以上方法均采用借助外部硬件认证的方案，没有涉及镜像文件的可靠性问题。

CN104794393A公开了一种嵌入式分区映像安全认证及内核可信引导方法及其设备和CN102830990A公开了一种计算机系统启动方法及计算机终端，以上方法均通过软件计算的方法获取镜像，也没有解决镜像损毁的问题。

因此需要寻找既能保障引导的操作系统镜像安全可信又能解决操作系统镜像文件损坏恢复的方法，提高嵌入式系统的安全可靠性能。

发明内容