CN104200148B - 一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法，涉及到服务器安全技术，提出一切换认证模块，该切换认证模块包括管理单元、若干个计算单元和一智能切换卡，各个计算单元中均设有单片机、TPM芯片和CPLD；通过该切换方法开机上电后，管理单元的BMC先和计算单元的单片机通信，单片机检测其对应TPM运行情况并反馈给BMC；BMC根据反馈情况做出综合判断,向单片机发出切换智能切换卡通路的指令，单片机接收到指令后再控制CPLD打开或关闭通路，确保只一个计算单元的TPM连通智能切换卡进行身份验证。通过设计切换认证模块解决了多计算单元的身份认证问题，显著提高了身份认证效率。

Description

一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法
技术领域
本发明涉及服务器安全技术,具体地说是一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法。
背景技术
目前随着国内信息技术的迅猛发展，信息安全形势的日益严峻,自主国产冗余服务器的需求也越来越大。服务器冗余是指重复配置系统的一些部件,当系统发生故障时,冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作,由此减少系统的故障时间。现有的自主国产冗余服务器大多是几个独立的计算单元个体加交换单元、管理单元、存储单元组成。
为了增加服务器的安全可靠性，经常采用开机身份验证方式。ISO7816规定了接触式智能卡的相关规范，包括物理特性，接口规范，传输协议，命令交换格式。通常7816卡作为身份验证的一种常用手段，通过增加7816身份验证卡来提高整体的安全可靠性。然而，在服务器的使用中7816卡进行身份验证要涉及到多个计算单元的身份验证。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明设计了一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法，可以用一张7816卡让各个计算单元都可以身份验证。
本发明所述基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法，提出了一个切换认证模块，所述切换认证模块包括管理单元、若干个计算单元和一智能切换卡，所述管理单元中含有BMC芯片，所述计算单元中设置有单片机、TPM芯片和CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)，其中，所述管理单元的BMC芯片通过IPMB总线和各个计算单元的单片机通信，各个计算单元的单片机通过SPI总线和其TPM芯片通信，同时各个计算单元的单片机连接控制其CPLD，各个计算单元的CPLD与TPM芯片相连交互通信，所述智能切换卡分别通过各个计算单元的CPLD连接其TPM芯片进行身份验证。
本发明所述基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法, 通过设计切换认证模块，开机上电后，管理单元的BMC芯片先通过IPMB总线和计算单元的单片机通信，单片机查询检测各个计算单元的TPM芯片的运行情况，并将TPM芯片的运行情况反馈给BMC芯片；然后，BMC芯片根据所反馈TPM芯片的运行情况做出综合判断，再通过IPMB总线向计算单元的单片机发出切换智能切换卡身份验证通路的指令，单片机接收到指令后再控制计算单元的CPLD打开或关闭通路，保证在任何情况下智能切换卡只与一个计算单元的TPM连通，即只有一条通路被相应的计算单元所占用。
本发明所述一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法与现有技术对比具有的有益效果：该智能卡冗余切换方法，通过设计7816卡切换认证模块来解决了多计算单元的身份认证问题，克服了原有认证模式中涉及多个计算单元身份验证的缺陷，显著提高了身份认证效率；且该方法提出的切换认证模块设计新颖、实现简单，因此该智能卡冗余切换方法具有较好的推广使用价值。
附图说明
附图1为本实施例所述切换认证模块的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法进行详细说明。
本发明所述基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法，提出了一个切换认证模块，所述切换认证模块包括管理单元、若干个计算单元和一智能切换卡，所述管理单元中含有BMC芯片，所述计算单元中设置有单片机、TPM芯片和CPLD，其中，所述管理单元的BMC芯片通过IPMB总线和计算单元中的单片机通信，所述计算单元的单片机通过SPI总线和TPM芯片通信，同时计算单元的单片机连接控制CPLD，TPM芯片与CPLD相连交互通信，所述智能切换卡分别通过各个计算单元的CPLD连接其TPM芯片进行身份验证。
本发明所述计算单元的TPM芯片即TPM(Trusted Platform Module)安全芯片，是指符合TPM（可信赖平台模块）标准的安全芯片，它能有效地保护PC、防止非法用户访问；所述CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范CP围，是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。
通过本发明所提出的切换认证模块，开机上电后，管理单元的BMC芯片先通过IPMB总线和计算单元的单片机通信，单片机查询检测各个计算单元的TPM芯片的运行情况，并将TPM芯片的运行情况反馈给BMC芯片；然后，BMC芯片根据所反馈TPM芯片的运行情况做出综合判断，再通过IPMB总线向计算单元的单片机发出切换智能切换卡身份验证通路的指令，单片机接收到指令后再控制计算单元的CPLD打开或关闭通路，保证在任何情况下智能切换卡只与一个计算单元的TPM连通，即只有一条通路被相应的计算单元所占用。
实施例：
下面通过一个实施例，对本发明所述基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法的优点和设计内容，进行详细说明。
本实施例所述基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法，提出的切换认证模块如附图1所示，其结构包括管理单元、主辅两个计算单元和一智能切换卡，所述管理单元中含有BMC芯片，所述计算单元上设有板载8051单片机、TPM芯片和CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)，所述智能切换卡是7816卡；其中，所述管理单元的BMC芯片通过IPMB总线和板载8051单片机通信，所述板载8051单片机通过SPI总线和TPM芯片通信，同时计算单元的板载8051单片机连接控制CPLD， TPM芯片与CPLD相连交互通信，所述7816卡分别通过主辅计算单元的CPLD连接其TPM芯片进行身份验证。
下面以这两个主辅计算单元为例，来说明在出现各种情况时所述切换方法的工作流程。附图1为本实施例所述切换认证模块的结构框图，附图1中箭头代表信号流向，同时结合附图中顺序标记能够清楚的了解本发明所述切换方法的具体流程。
第一种情况，主计算单元和辅计算单元的TPM芯片都能正常运行：
开机后管理单元的BMC芯片（BMC）向主计算单元板载8051单片机发送检测主TPM（芯片）状态命令，板载8051单片机通过SPI总线向主TPM发送命令并等待接收主TPM反馈信号。主TPM反馈正常握手信号，板载8051单片机反馈主TPM正常信号至BMC。BMC再通过辅计算单元TPM通路检测辅TPM是否正常运行，辅TPM发送正常启动信号后，BMC向主计算单元的板载8051单片机发送开启主CPLD的7816卡开关，之后主TPM对7816卡进行身份验证。验证成功后向BMC发送验证成功信号，BMC接收到后向辅TPM发送验证成功信号，辅TPM不必再进行身份验证。本实施例中，所述计算单元的CPLD通过verilog硬件描述语言实现7816卡的通断功能。
第二种情况，主计算单元的TPM芯片发生故障，辅计算单元的TPM芯片正常运行：
开机后管理单元的BMC芯片检测主、辅TPM（芯片）是否正常运行，主TPM无法正常反馈握手信号则表明主TPM发生故障。管理单元的BMC芯片发送命令至辅计算单元板载8051单片机令其控制辅计算单元CPLD开启7816卡通路，由辅TPM完成身份验证。同时主计算单元板载8051单片机点亮主TPM故障指示灯，提醒用户进行检修。
第三种情况，辅计算单元的TPM芯片发生故障，主计算单元的TPM芯片正常运行：
开机后管理单元的BMC芯片检测主、辅TPM（芯片）是否正常运行，辅 TPM无法正常反馈握手信号则表明辅TPM发生故障。开机后管理单元的BMC芯片发送命令至主计算单元板载8051单片机令其控制主计算单元CPLD开启7816卡通路，由主TPM完成身份验证。同时辅计算单元板载8051单片机点亮辅TPM故障指示灯，提醒用户进行检修。
第四种情况，主、辅计算单元的TPM芯片都发生故障：
开机后管理单元的BMC芯片检测主、辅TPM（芯片）是否正常运行，主、辅 TPM无法正常反馈握手信号则表明主、辅TPM发生故障。同时主、辅计算单元板载8051单片机点亮主、辅TPM故障指示灯，提醒用户进行检修。
以上是服务器配置两个计算单元的可能出现的几种情况，本发明所述认证切换方法也可以用于两个以上计算单元的身份验证，并且验证方式同上述两个计算单元的步骤流程基本相同。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法，其特征在于,通过设计一切换认证模块，所述切换认证模块包括管理单元、若干个计算单元和一智能切换卡，所述管理单元中含有BMC芯片，所述计算单元中设置有单片机、TPM芯片和CPLD；所述BMC芯片与各个计算单元的单片机通信，各个计算单元的单片机与其TPM芯片通信，同时各个计算单元的单片机连接控制其CPLD实现所述智能切换卡的切换；
开机上电后，管理单元的BMC芯片先通过IPMB总线和各个计算单元的单片机通信，单片机查询检测各个计算单元的TPM芯片的运行情况，并将TPM芯片的运行情况反馈给BMC芯片；然后，BMC芯片根据所反馈TPM芯片的运行情况做出综合判断，再通过IPMB总线向计算单元的单片机发出切换智能切换卡身份验证通路的指令，单片机接收到指令后再控制计算单元的CPLD打开或关闭通路，进而确定智能切换卡是否与其TPM芯片连接进行身份验证，保证在任何情况下智能切换卡只与一个计算单元的TPM连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法,其特征在于,所述切换认证模块包括管理单元、主辅两个计算单元和一智能切换卡，所述管理单元中含有BMC芯片，所述计算单元上设有板载8051单片机、TPM芯片和CPLD，所述智能切换卡是7816卡。
3.根据权利要求2所述的一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法,其特征在于,主、辅计算单元的TPM芯片都能正常运行：
开机后管理单元的BMC芯片向主计算单元板载8051单片机发送检测其TPM芯片状态命令，板载8051单片机通过SPI总线向主计算单元的TPM芯片发送命令并等待接收主计算单元的TPM芯片反馈信号；主计算单元的TPM芯片反馈正常握手信号，板载8051单片机反馈主计算单元的TPM芯片正常信号至BMC芯片；
BMC芯片再检测辅计算单元的TPM芯片是否正常运行，辅计算单元的TPM芯片发送正常启动信号后，BMC芯片向主计算单元的板载8051单片机发送开启主计算单元中CPLD的7816卡开关，之后主计算单元的TPM芯片对7816卡进行身份验证；
验证成功后向BMC芯片发送验证成功信号，BMC芯片接收到后向辅计算单元的TPM芯片发送验证成功信号，辅计算单元的TPM芯片不必再进行身份验证。
4.根据权利要求2所述的一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法,其特征在于,主计算单元的TPM芯片发生故障，辅计算单元的TPM芯片正常运行：
开机后管理单元的BMC芯片检测主、辅计算单元的TPM芯片是否正常运行，主计算单元的TPM芯片无法正常反馈握手信号则表明主计算单元的TPM芯片发生故障；BMC芯片发送命令至辅计算单元的板载8051单片机，令其控制辅计算单元中CPLD开启7816卡通路，由辅计算单元的TPM芯片完成身份验证；
同时主计算单元的板载8051单片机点亮主计算单元的TPM芯片故障指示灯，提醒用户进行检修。
5.根据权利要求2所述的一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法,其特征在于,辅计算单元的TPM芯片发生故障，主计算单元的TPM芯片正常运行：
开机后管理单元的BMC芯片检测主、辅计算单元的TPM芯片是否正常运行，辅计算单元的TPM芯片无法正常反馈握手信号则表明辅计算单元的TPM芯片发生故障；开机后管理单元的BMC芯片发送命令至主计算单元的板载8051单片机，令其控制主计算单元中CPLD开启7816卡通路，由主计算单元的TPM芯片完成身份验证；
同时辅计算单元板载8051单片机点亮辅计算单元的TPM芯片故障指示灯，提醒用户进行检修。
6.根据权利要求2所述的一种基于自主国产冗余服务器的智能卡冗余切换方法,其特征在于,主、辅计算单元的TPM芯片都发生故障：
开机后管理单元的BMC芯片检测主、辅计算单元的TPM芯片是否正常运行，主、辅计算单元的TPM芯片无法正常反馈握手信号则表明主、辅计算单元的TPM芯片发生故障；同时主、辅计算单元的板载8051单片机点亮主、辅计算单元的TPM芯片故障指示灯，提醒用户进行检修。
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