CN102567666B - 一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造及其驱动的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了嵌入式系统领域的一种VxWorks中可信平台模块(TPM)虚拟构造及其驱动的实现方法，首先在VxWorks的VxBus层实现对TPM设备的虚拟构造，包括TPM总线模块、TPM功能模块和TPM内核驱动模块；其优点是第一，在目标机没有物理TPM或者BSP不支持TPM的情况下，开发人员可以按需对VxWork操作系统镜像添加或者删除TPM组件；第二，对TPM驱动的集成和配置都在Workbench工程中完成，使得对TPM组件的配置是可视化的。
Description
技术领域
本发明涉及计算机嵌入式系统技术领域，主要涉及一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造及其驱动的实现方法。
背景技术
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可裁减，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。在嵌入式系统使用计算机的方式中，计算机和其他设备相结合，实现对其他设备状态的实时监视和控制操作等。嵌入式实时操作系统(Embedded RTOS)和其他类型的操作系统相比有着明显的差异，其特点可包括：资源有限、结构紧凑、及时处理、安全可靠、裁剪灵活。
VxWorks是美国风河公司(Wind River System)推出的一个实时操作系统，它是一个运行在目标机上的高性能、可裁剪的嵌入式实时操作系统。它以良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中。
由于现有的大多数嵌入式软件都工作在空间及时间资源受限、失效不可接受领域的环境中，这对嵌入式软件的安全性提出了非常迫切和非常高的要求。现有的PC机、服务器、笔记本上都安装有可信平台模块(TPM)，可以通过完整性度量和平台身份认证的方式实现安 全功能。但是，对于VxWorks操作系统而言，一方面，它并不是支持所有装配了TPM的主板，另一方面，在VxWorks内核中也没有提供对TPM设备驱动的支持，因此，即便VxWorks运行在一台装配了TPM的目标机上，开发者也很难使用TPM设备完成相关的度量和认证功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：通过在VxWorks操作系统镜像中增加TPM虚拟设备及其驱动，使得在目标机没有物理TPM或者BSP不支持TPM驱动的情况下，开发人员能够按需对VxWork操作系统镜像添加或者删除TPM组件，使得VxWorks应用程序能够调用TPM完成相应的度量和认证功能。
本发明解决TPM虚拟构造采用的技术方案是：首先在VxWorks的VxBus层实现对TPM设备的虚拟构造，包括TPM总线模块、TPM功能模块和TPM内核驱动模块，
TPM总线模块包括TPM总线配置、TPM I/O端口配置，
TPM功能模块包括密码引擎、执行引擎，
TPM内核驱动模块包括TPM设备预初始化、TPM设备驱动地址映射、设备中断服务；
然后在VxWorks内核组件配置上增加TPM组件及其驱动程序配置，
TPM驱动程序配置包括TPM驱动源文件、TPM组件描述文件、TPM驱动注册例程、TPM驱动被调例程、TPM驱动版本信息、TPM 驱动编译规则，并将其添加至VxWorks内核组件配置中，使TPM成为VxWorks内核组件中的一个成员，使得编译出来的VxWorks操作系统镜像既包含TPM设备，又包含TPM设备驱动。
本发明解决TPM驱动采用的技术方案是：首先在VxWorks的VxBus层实现TPM的内核驱动，包括TPM驱动程序的注册发现、虚拟TPM的硬件探测、虚拟TPM设备地址空间映射、虚拟TPM设备中断服务，使得VxWorks操作系统内核能够发现、使能TPM；然后在VxWorks内核组件配置上增加TPM组件及其驱动程序配置，这一层的驱动是为了调用VxBus层中的TPM内核驱动，一方面让TPM驱动对于VxWorks操作系统而言，可配置、可裁剪的，另一方面为上层应用程序提供调用TPM的函数接口。
一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造及其驱动的实现方法如下：
(一)TPM总线模块包括以下几个内容：
1、总线配置：完成VxBus总线与总线控制器驱动之间的连接关系，使得内核驱动层不是在物理总线上去发现TPM，而是通过VxBus总线完成TPM的发现；
2、I/O端口配置：完成TPM内部寄存器到内存地址的映射关系。
(二)TPM功能模块包括以下几个内容：
1、密码引擎：包括随机数发生器、HMAC引擎、SHA-1引擎、密钥管理单元；
2、执行引擎：包括非易失性存储器、非易失性存储器和命令解 析单元。
(三)TPM内核驱动模块包括以下几个内容：
1、TPM设备驱动预初始化，包括TPM驱动程序注册、TPM硬件探测；
2、TPM设备地址空间映射；
3、TPM设备中断服务。
(四)TPM驱动程序配置主要完成对TPM设备驱动的配置，这里通过集成的Workbench开发环境来配置设备驱动。完成驱动配置所需要的扩展文件包括以下几个内容：
1、TPM设备驱动源文件，执行驱动运行逻辑，包括TPM驱动的实现代码；
2、TPM组件描述文件，允许集成驱动到VxWorks开发工具Workbench中；
3、TPM驱动注册函数原型文件；
4、调用TPM驱动注册函数文件；
5、TPM驱动版本信息文件；
6、提供建立TPM驱动的编译规则文件。
本发明提供的方法与现有技术相比具有以下的有益效果：
第一，在目标机没有物理TPM或者BSP不支持TPM的情况下，开发人员可以按需对VxWork操作系统镜像添加或者删除TPM组件；
第二，对TPM驱动的集成和配置都在Workbench工程中完成，使得对TPM组件的配置是可视化的。
附图说明
图1为本发明一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造及其驱动的实现方法示意图。
图2为本发明一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造及其驱动的实现流程示意图。
具体实施方式
本发明公开了嵌入式系统领域的一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造及其驱动的实现方法，首先在VxWorks的VxBus层实现实现对TPM设备的虚拟构造，包括TPM总线模块、TPM功能模块和TPM内核驱动模块；然后在VxWorks内核组件配置上增加TPM组件及其驱动程序配置，使得编译出来的VxWorks操作系统镜像既包含TPM设备，又包含TPM设备驱动。VxWorks中可信平台模块虚拟构造及其驱动的实现方法如图1所示。
本发明提供的上述VxWorks中可信平台模块虚拟构造驱动的实现方法包含了TPM总线模块、TPM功能模块、TPM内核驱动模块和TPM驱动程序配置。
一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造及其驱动的实现方法如下：
(一)TPM总线模块包括以下几个内容：
1、总线配置：完成VxBus总线与总线控制器驱动之间的连接关系，使得内核驱动层不是在物理总线上去发现TPM，而是通过VxBus总线完成TPM的发现；
2、I/O端口配置：完成TPM内部寄存器到内存地址的映射关系。
(二)TPM功能模块包括以下几个内容：
1、密码引擎：包括随机数发生器、HMAC引擎、SHA-1引擎、密钥管理单元；
2、执行引擎：包括非易失性存储器、非易失性存储器和命令解析单元。
(三)TPM内核驱动模块包括以下几个内容：
1、TPM设备驱动预初始化，包括TPM驱动程序注册、TPM硬件探测；
2、TPM设备地址空间映射；
3、TPM设备中断服务。
(四)TPM驱动程序配置主要完成对TPM设备驱动的配置，这里通过集成的Workbench开发环境来配置设备驱动。完成驱动配置所需要的扩展文件包括以下几个内容：
1、TPM设备驱动源文件，执行驱动运行逻辑，包括TPM驱动的实现代码；
2、TPM组件描述文件，允许集成驱动到VxWorks开发工具Workbench中；
3、TPM驱动注册函数原型文件；
4、调用TPM驱动注册函数文件；
5、TPM驱动版本信息文件；
6、提供建立TPM驱动的编译规则文件。
Claims (7)
1.一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造模块，其特征在于：在VxWorks的VxBus层实现对TPM设备的虚拟构造，包括TPM总线模块、TPM功能模块和TPM内核驱动模块，TPM总线模块构造包括虚拟TPM设备的硬件配置信息，TPM功能模块包括构造虚拟TPM设备的基本功能，TPM内核驱动模块为VxWorks内核提供对虚拟TPM设备进行初始化。
2.根据权利要求1所述的一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造模块，其特征在于：TPM总线模块包括TPM总线配置、TPM I/O端口配置。
3.根据权利要求1所述的一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造模块，其特征在于：TPM功能模块包括密码引擎、执行引擎。
4.根据权利要求1所述的一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造模块，其特征在于：TPM内核驱动模块包括TPM设备预初始化、TPM设备驱动地址映射、设备中断服务。
5.根据权利要求1所述的一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造模块，其特征在于：在VxWorks内核组件配置上增加TPM组件及其驱动程序配置。
6.根据权利要求5所述的一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造模块，其特征在于：TPM驱动程序配置包括TPM驱动源文件、TPM组件描述文件、TPM驱动注册例程、TPM驱动被调例程、TPM驱动版本信息、TPM驱动编译规则，并将其添加至VxWorks内核组件配置中，使TPM成为VxWorks内核组件中的一个成员，使得编译出来的VxWorks操作系统镜像既包含TPM设备，又包含TPM设备驱动。
7.根据权利要求1所述的一种VxWorks中可信平台模块虚拟构造的驱动的实现方法，其特征在于：
①TPM总线模块包括以下几个内容：
(1)总线配置：完成VxBus总线与总线控制器驱动之间的连接关系，使得内核驱动层不是在物理总线上去发现TPM，而是通过VxBus总线完成TPM的发现；
(2)I/O端口配置：完成TPM内部寄存器到内存地址的映射关系；
②TPM功能模块包括以下几个内容：
(1)密码引擎：包括随机数发生器、HMAC引擎、SHA-1引擎、密钥管理单元；
(2)执行引擎：包括非易失性存储器和命令解析单元；
③TPM内核驱动模块包括以下几个内容：
(1)TPM设备驱动预初始化，包括TPM驱动程序注册、TPM硬件探测；
(2)TPM设备地址空间映射；
(3)TPM设备中断服务；
④TPM驱动程序配置主要完成对TPM设备驱动的配置，这里通过集成的Workbench开发环境来配置设备驱动；完成驱动配置所需要的扩展文件包括以下几个内容：
(1)TPM设备驱动源文件，执行驱动运行逻辑，包括TPM驱动的实现代码；
(2)TPM组件描述文件，允许集成驱动到VxWorks开发工具Workbench中；
(3)TPM驱动注册函数原型文件；
(4)调用TPM驱动注册函数文件；
(5)TPM驱动版本信息文件；
(6)提供建立TPM驱动的编译规则文件。
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