CN104991774B - 一种uefi平台下截获系统引导的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UEFI平台下截获系统引导的系统和方法，涉及计算机系统维护领域，该方法包括启动模块挂载变量配置模块，建立变量配置模块和判断模块的联系，使每次调用变量配置模块时判断模块都会被自动调用；UEFI平台调用变量配置模块修改指定变量名的变量值的同时，判定模块判定变量配置模块修改的变量名为当前信息记录模块中记载的当前引导设备的变量名，则截获当前引导设备的引导权，并加载本地磁盘上已安装的产品保护模块。本发明不依赖于传统的CSM支持模块，能够长期使用，能够提高计算机运行的稳定性和兼容性，可维护性较高。
Description
技术领域
本发明涉及计算机系统维护领域，具体涉及一种UEFI平台下截获系统引导的系统和方法。
背景技术
传统的(Legacy)BIOS(Basic Input/Output System，基本输入输出系统)是一种固件，BIOS保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序，其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制，并且担任操作系统控制硬件时的中介角色，是计算机系统硬件与上层软件之间的桥梁。
随着计算机硬件和集成电路技术的飞速发展，BIOS并没有随之发展，同时，由于传统的BIOS没有统一的标准和规范，不同品牌的使用环境不相同，不仅难以与不同的硬件兼容，而且当BIOS运行于16位实模式时，存在以下缺陷：a、主机的启动速度较慢，启动后计算机的硬件初始化和自检时间比较长；b、BIOS需要使用大量的汇编语言代码，开发和维护成本较高；c、BIOS向操作系统提供的服务需要通过有限的16位软中断来实现，BIOS和16位软中断的耦合性较高，16位软中断的的开发代价较高。因此，传统的BIOS很大程度上制约了计算机技术的发展。
为了解决传统BIOS面临的问题，现有的BIOS标准和框架UEFI(UnifiedExtensible Firmware Interface，统一可扩展固件接口)被提出，UEFI是一种开放的用于定义平台固件与操作系统之间的接口规范，UEFI不依赖于特定的BIOS和平台实现；UEFI是为操作系统以及启动前的运行状态提供一个标准环境，系统地规定了计算机系统的控制权如何从启动前的环境传递给操作系统。
UEFI平台框架本身不提供对传统操作系统以及传统16位代码支持，但为了更好的从传统BIOS平台过渡到UEFI平台，UEFI平台提供CSM(Compatibility Support Module即兼容性支持模块)兼容支持模块对遗留的操作系统和其它16位代码进行支持。CSM作为一个过渡方案，由于方案本身的限制，以及对启动性能的影响，在未来随着WIN8等新型操作系统的逐步普及，必将最终被移除。
系统保护还原产品实现系统保护还原的基本原理是分析系统有效数据，通过对磁盘读写相关服务下钩子(即产品保护模块，用于防止系统的有效数据被破坏)，对磁盘读写进行过滤映射，防止系统有效数据被破坏，以达到保护还原的目的。
当非法用户从U盘设备或者网络设备引导非当前硬盘的操作系统后，产品将无法继续对非当前硬盘进行读写过滤，从而导致磁盘上的系统有效数据会被破坏，导致保护还原失效。因此防止非法用户从U盘或者网络设备引导是保护还原产品需要解决的一个重要问题。
当前，依托CSM模块的支持，保护还原类产品在解决引导截获问题时，采用的一般方案为：在PCI/E设备中写入传统扩展ROM(Read-Only Memory，只读内存)，扩展ROM的初始化例程被加载执行后，挂载19H号(传统BIOS初始化完成后，调用该中断将控制权移交给启动设备，让启动设备完成系统引导工作)中断来截获系统引导。这种方案由于需要与中断例程交互，通常代码需要使用汇编语言来完成，可维护性较差。而且不同BIOS产商实现标准不一致，导致代码在实现时需处理各种兼容。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种UEFI平台下截获系统引导的系统和方法，能够有效降低维护难度。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种UEFI平台下截获系统引导的系统，该系统在UEFI平台下运行，该系统包括变量配置模块、当前信息记录模块、判断模块、ROM生成模块和启动模块；
变量配置模块用于修改UEFI平台指定变量名的变量值；当前信息记录模块用于记录当前引导设备的变量名；判断模块用于判断变量配置模块修改的变量名是否为当前信息记录模块中记载的变量名；启动模块用于挂载变量配置模块，并建立变量配置模块和判断模块的联系，使每次系统调用变量配置模块时判断模块都会被自动调用；
ROM生成模块用于将非ROM文件生成能够被UEFI平台识别的ROM文件；系统还包括带有存储芯片的PCI/E设备，该存储芯片用于存储ROM文件。
一种UEFI平台下截获系统引导的方法，该方法包括以下步骤：
A、启动模块挂载变量配置模块，建立变量配置模块和判断模块的联系，使每次调用变量配置模块时判断模块都会被自动调用；
B、UEFI平台调用变量配置模块修改指定变量名的变量值的同时，判断模块判定变量配置模块修改的变量名为当前信息记录模块中记载的当前引导设备的变量名，则截获当前引导设备的引导权，并加载本地磁盘上已安装的产品保护模块。
在上述技术方案的基础上，所述UEFI平台的开发框架为UDK开发包，所述UDK开发包包括根目录，所述步骤A之前还包括以下步骤：
进入开发包UDK的根目录并配置其编译环境，在该环境下编译生成UEFI Driver文件，所述UEFI Driver文件包括入口例程函数和Support函数；将ROM文件写入到PCI/E设备的存储芯片中，将带有存储芯片的PCI/E设备插入主板的插槽中，对主板加电开机；
UEFI平台主动读取存储芯片中ROM文件，并执行UEFI Driver的入口例程函数，UEFI Driver的入口例程函数进行初始化，并得到一个EFI_LOCK锁变量，该锁变量用于进行同步，防止在进行函数挂载时，被挂载的函数被UEFI平台调用；
UEFI平台调用Support函数，逐个判定计算机中的硬件设备信息在Support函数中有记载，Support函数返回成功代码EFI_SUCCESS。
在上述技术方案的基础上，所述启动模块通过Start函数来实现，判断模块通过NewSetVariable函数来实现，变量配置模块通过SetVariable函数来实现，当前信息记录模块记录的变量名为BootCurrent；
所述Support函数返回成功代码EFI_SUCCESS之后，还包括以下步骤，UEFI平台对返回EFI_SUCCESS的设备调用Start函数，Start函数挂载SetVariable函数，挂载过程中使用EFI_LOCK锁变量进行同步。
在上述技术方案的基础上，所述步骤B包括以下步骤：调用SetVariable函数修改UEFI平台指定变量名的变量值，同时，NewSetVariable函数被自动调用；
NewSetVariable函数判断UEFI平台调用SetVariable函数修改的变量名是否为BootCurrent，若是，截获当前引导设备的引导权，加载本地磁盘上已安装的产品保护模块。
在上述技术方案的基础上，所述驱动文件遵循UEFI平台驱动模型的规范。
在上述技术方案的基础上，所述NewSetVariable函数判断UEFI平台调用SetVariable函数修改的变量名是否为BootCurrent之后还包括以下步骤：NewSetVariable函数判定当前修改的不是针对BootCurrent进行的修改，调用原SetVariable完成变量修改。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的UEFI平台下截获系统引导的方法，包括调启动模块挂载变量配置模块，建立变量配置模块和判断模块的联系，使每次调用变量配置模块时都会自动调用判断模块；UEFI平台调用变量配置模块修改指定变量名的变量值的同时，判断模块判定变量配置模块修改的变量名为当前信息记录模块中记载的当前引导设备的变量名，并截获当前引导设备的引导权，加载本地磁盘上已安装的产品保护模块。该方法不依赖于传统的CSM支持模块，能够长期使用。
(2)本发明的UEFI平台下截获系统引导的方法，是基于UEFI标准框架，能够提高稳定性和兼容性；同时，与传统的方法相比，能够避免挂接中断例程的方案，所有的流程在实现过程中，能够通过C语言完成，可维护性较高。
附图说明
图1为本发明实施例中UEFI平台下截获系统引导的方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种UEFI(Unified Extensible FirmwareInterface，统一的可扩展固件接口)平台下截获系统引导的系统和方法。
该系统在UEFI平台下运行，该系统包括变量配置模块、当前信息记录模块、判断模块、ROM生成模块和启动模块。
变量配置模块用于修改UEFI平台指定变量名的变量值；判断模块用于判断变量配置模块修改的变量名是否为当前信息记录模块中记载的变量名；当前信息记录模块用于记录当前引导设备的变量名，启动模块用于挂载变量配置模块，并建立变量配置模块和判断模块的联系，使每次系统调用变量配置模块判断模块都会自动被调用。
ROM生成模块用于将非ROM文件生成能够被UEFI平台识别的ROM文件；系统还包括带有存储芯片的PCI/E设备，该存储芯片用于存储ROM文件。
在本实施例中，当前信息记录模块记录的变量名为BootCurrent；ROM生成模块通过efirom工具来实现，启动模块通过Start函数来实现，判断模块通过NewSetVariable函数来实现，变量配置模块通过SetVariable函数来实现。
系统包括带有存储芯片的PCI/E设备，UEFI平台的开发框架为UDK(UEFIDevelopment kit：UEFI开发包)，开发包UDK包括根目录，进入其该根目录后才能运行UDK。
UEFI平台下截获系统引导的方法为：
A、启动模块挂载变量配置模块，建立变量配置模块和判断模块的联系，使每次调用变量配置模块时判断模块都会自动被调用。
B、UEFI平台调用变量配置模块修改UEFI平台指定变量名的变量值的同时(UEFI平台指定变量名可能为当前引导设备的变量名，也可能不是)，判断模块判定变量配置模块修改的变量名是否为当前信息记录模块中记载的当前引导设备的变量名，若是，则截获当前引导设备的引导权，并加载本地磁盘上已安装的产品保护模块；否则，调用原变量配置模块完成变量修改。
即：UEFI平台在引导任何设备前都会调用UEFI RUNTIME SERVICE中的SetVariable函数，同时NewSetVariable函数会被自动调用。
调用SetVariable函数修改UEFI平台指定变量名的变量值，同时，NewSetVariable函数判断SetVariable函数修改的变量名是否为BootCurrent，若是，截获当前引导设备的引导权，并加载本地磁盘上已安装的产品保护模块；否则，调用原SetVariable函数完成变量修改。
参见图1所示，该方法具体包括以下步骤：
S1：进入开发包UDK的根目录并配置其编译环境，在该环境下编译生成UEFIDriver文件(驱动文件)。
UEFI Driver文件遵守UEFI DriverModel(UEFI平台驱动模型)的规范，UEFIDriver文件用于提供设备间接口协议，为每个设备独立运行提供设备版本号和相应的参数以及设备间关联，使得设备独立运行时不需要基于操作系统的支持。
UEFI Driver文件包括文件目录、入口模块、信息存储比对模块。
文件目录用于其它程序需要调用UEFI Driver文件时，直接调用该目录文件就可以调用UEFI Driver文件。
入口模块：UEFI平台调用该模块时才能进入UEFI Driver文件入口模块通过调用入口例程函数实现其功能。
信息存储比对模块，该模块用于记录驱动支持的硬件设备的信息，并用于比对待引导的硬件设备是否为信息存储比对模块中记载的硬件设备。信息存储比对模块能够通过调用Support函数(支持函数)实现其功能。
UEFI Driver文件遵循UEFI DriverModel(UEFI平台驱动模型)的规范，使用efirom工具，将UEFI Driver文件进行运算生成ROM文件，该ROM文件能够被UEFI平台识别。
S2：将ROM文件写入到PCI/E设备的存储芯片中，将带有存储芯片的PCI/E设备插入主板的插槽中，对主板加电开机。
S3：UEFI平台主动读取存储芯片中ROM文件，并执行UEFI Driver的入口例程函数，UEFI Driver的入口例程函数进行初始化，并得到一个EFI_LOCK锁变量，该锁变量用于进行同步，防止在进行函数挂载时，被挂载的函数被UEFI平台调用。
S4：UEFI平台调用Support函数，逐个判断计算机中的硬件设备信息在Support函数中是否有记载，若是，转入步骤S5；否则，返回错误码，表示该设备为不支持的设备。
S5：Support函数返回成功代码EFI_SUCCESS(比对成功的代码)，转入步骤S6。
S6：UEFI平台对返回EFI_SUCCESS的设备调用Start函数，Start函数挂载SetVariable函数，挂载过程中使用EFI_LOCK锁变量进行同步，转入步骤S7；
S7：调用SetVariable函数修改UEFI平台指定变量名的变量值，同时，NewSetVariable函数被自动调用，转入步骤S8；
S8：NewSetVariable函数判断UEFI平台调用SetVariable函数修改的变量名是否为BootCurrent，若是，转入步骤S9；否则，调用原SetVariable完成变量修改；
S9：截获当前引导设备的引导权，加载本地磁盘上已安装的产品保护模块。
下面，通过一个具体实施例对本发明进行详细说明。
参见图1所示，定义使用的UEFI的开发包为UDK2014(一种开发包)，PCI/PCIE设备为型号为realtek 8139的网卡CardA，该网卡包括存储芯片。UDK2014包含efirom工具，用于将文件生成能够被UEFI平台识别的ROM文件：UEFI Option ROM文件。
在上述条件下实现UEFI平台下截获系统引导的方法包括以下步骤：
UEFI平台包括BootCurrent、SetVariable函数和NewSetVariable函数，BootCurrent为当前引导设备的信息。
步骤一、进入UDK2014的根目录并配置其编译环境，在编译环境下编译生成UEFIDriver文件FileA.efi及其独立的文件目录，FileA.efi在文件目录中。
FileA.efi包括EntryPointA函数、SupportA函数和StartA函数。
EntryPointA函数为入口例程函数，UEFI平台调用该函数FileA.efi驱动进行初始化。
SupportA函数用于记载FileA.efi驱动支持的硬件设备的信息，同时，SupportA函数还用于比对计算机中的硬件设备是否为SupportA函数中记载的硬件设备。
步骤一、进入文件FileA.efi的目录，使用UDK2014中的efirom工具将FileA.efi生成UEFI Option ROM文件FileB.rom。
步骤二、将FileB.rom写入到PCI/E设备CardA的存储芯片中，将CardA插入主板插槽上，主板加电开机。
步骤三、UEFI平台自动加载CardA存储芯片中的FileB.rom，并执行文件FileA.efi的EntryPointA函数，EntryPointA函数进行初始化，并得到EFI_LOCK锁变量LockA，该锁变量LockA用于进行同步，防止挂载SetVariable函数时，SetVariable函数被UEFI平台调用。
同时，UEFI平台调用SupportA函数，逐个判断计算机中的硬件设备信息在中是否有记载，若是，返回EFI_SUCCESS(能够比对成功的代码)，转入步骤四；否则，返回错误码，表示驱动不支持该设备。
步骤四、UEFI平台对返回EFI_SUCCESS的设备调用StartA函数，StartA函数挂载SetVariable函数，使用LockA对挂载操作进行同步。
步骤五、UEFI平台调用SetVariable函数修改UEFI平台指定变量名的变量值时，FileA.efi中的NewSetVariable函数会被自动调用，转入步骤六。
步骤六、NewSetVariable函数判断UEFI平台调用SetVariable函数修改的变量名是否为BootCurrent，若是，截获当前引导设备的引导权，并加载本地磁盘上已安装的产品保护模块；否则，调用原SetVariable完成变量修改。
通过上述方法，能够有效保护还原产品保护模块在本地磁盘上安装后，无论非法用户选择从何种设备引导，都将会被截获而无法跳过产品保护模块，进而始终保证本地磁盘有效数据不会被非法破坏。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种UEFI平台下截获系统引导的系统，其特征在于：该系统在UEFI平台下运行，该系统包括变量配置模块、当前信息记录模块、判断模块、ROM生成模块和启动模块；
变量配置模块用于修改UEFI平台指定变量名的变量值；当前信息记录模块用于记录当前引导设备的变量名；判断模块用于判断变量配置模块修改的变量名是否为当前信息记录模块中记载的变量名，若是，则截获当前引导设备的引导权，并加载本地磁盘上已安装的产品保护模块；启动模块用于挂载变量配置模块，并建立变量配置模块和判断模块的联系，使每次系统调用变量配置模块时判断模块都会被自动调用；
ROM生成模块用于将非ROM文件生成能够被UEFI平台识别的ROM文件；系统还包括带有存储芯片的PCI/E设备，该存储芯片用于存储ROM文件。
2.一种基于如权利要求1所述的UEFI平台下截获系统引导的系统的截获系统引导的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
A、启动模块挂载变量配置模块，建立变量配置模块和判断模块的联系，使每次调用变量配置模块时判断模块都会被自动调用；
B、UEFI平台调用变量配置模块修改指定变量名的变量值的同时，判断模块判定变量配置模块修改的变量名为当前信息记录模块中记载的当前引导设备的变量名，则截获当前引导设备的引导权，并加载本地磁盘上已安装的产品保护模块。
3.如权利要求2所述的UEFI平台下截获系统引导的方法，其特征在于：所述UEFI平台的开发框架为UDK开发包，所述UDK开发包包括根目录，所述步骤A之前还包括以下步骤：
进入开发包UDK的根目录并配置其编译环境，在该环境下编译生成UEFI Driver文件，所述UEFI Driver文件包括入口例程函数和Support函数；将ROM文件写入到PCI/E设备的存储芯片中，将带有存储芯片的PCI/E设备插入主板的插槽中，对主板加电开机；
UEFI平台主动读取存储芯片中ROM文件，并执行UEFI Driver的入口例程函数，UEFIDriver的入口例程函数进行初始化，并得到一个EFI_LOCK锁变量，该锁变量用于进行同步，防止在进行函数挂载时，被挂载的函数被UEFI平台调用；
UEFI平台调用Support函数，逐个判定计算机中的硬件设备信息在Support函数中有记载，Support函数返回成功代码EFI_SUCCESS。
4.如权利要求3所述的UEFI平台下截获系统引导的方法，其特征在于：所述启动模块通过Start函数来实现，判断模块通过NewSetVariable函数来实现，变量配置模块通过SetVariable函数来实现，当前信息记录模块记录的变量名为BootCurrent；
所述Support函数返回成功代码EFI_SUCCESS之后，还包括以下步骤，UEFI平台对返回EFI_SUCCESS的设备调用Start函数，Start函数挂载SetVariable函数，挂载过程中使用EFI_LOCK锁变量进行同步。
5.如权利要求4所述的UEFI平台下截获系统引导的方法，其特征在于，所述步骤B包括以下步骤：调用SetVariable函数修改UEFI平台指定变量名的变量值，同时，NewSetVariable函数被自动调用；
NewSetVariable函数判断UEFI平台调用SetVariable函数修改的变量名是否为BootCurrent，若是，截获当前引导设备的引导权，加载本地磁盘上已安装的产品保护模块。
6.如权利要求3所述的UEFI平台下截获系统引导的方法，其特征在于：所述UEFIDriver文件遵循UEFI平台驱动模型的规范。
7.如权利要求5所述的UEFI平台下截获系统引导的方法，其特征在于：所述NewSetVariable函数判断UEFI平台调用SetVariable函数修改的变量名是否为BootCurrent之后还包括以下步骤：NewSetVariable函数判定当前修改的不是针对BootCurrent进行的修改，调用原SetVariable完成变量修改。
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