CN108270846A - 一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置，构建云服务器，将安全系统镜像存储至云服务器中，并提供下载接口，同时在多个节点之间设计同步机制，设置下载验证，利用部署程序在公知计算机中运行改变便携式设备的物理存储结构，从中开辟隐藏空间，并进行镜像下载和文件提取，完成系统自动化部署。本发明与现有技术相比的优点在于：所用镜像系统存至云平台中，可以根据需求即时更改系统版本、功能，系统部署自动完成，无需人为设置，部署完成后不影响便携式设备中原有文件，使用完成后可以快速将系统恢复至使用前状态，保证隐私安全，采用网络节点转发方式，实现数据的安全传输。

Description

一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置
技术领域
本发明涉及信息安全、移动应用设备和计算机网络的交叉领域，具体是一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置。
背景技术
随着信息时代的到来，计算机技术在不断的发展和改进，计算机也被广泛应用到社会生活和工作的各个领域中，在社会信息化的发展下，计算机逐渐成为人们日常生活中必不可少的角色，随着人们对计算机的依赖，计算机得到了更为广阔的市场发展空间，但是计算机技术在发展的同时，信息安全却成了阻碍其发展的巨大问题，信息安全的主要问题就是痕迹清除和数据传输，在计算机上即使文件被删除依然会有数据痕迹被保留，从而造成数据泄露；在数据的传输过程中，数据很容易被截取，而且直接从客户端发往接收端很容易就会被锁定客户端地址和接收端地址，从而造成危害信息安全，为了保障信息安全大量的研究工作转向通过便携式系统和多层网络节点转发进行数据的操作和数据加密传输，该主题是目前国内外保障信息安全最有效，最热门的研究方向之一。
在便携系统领域，微软提供的WindowsToGo可以将系统部署到便携式设备中，不必考虑电脑上运行的操作系统，但是其需要将整个windows系统放入便携式设备中，在计算机首次启动时将会安装所需的驱动程序，使用过于笨重，并且其整个操作系统运行在便携式设备中，受限于设备的性能。
大白菜，老毛桃等产品可以将Windows的PE系统写入U盘中，从而达到维护的作用，该PE系统可以随身携带，但是其PE系统为特定系统，不可进行定制化，并且该PE系统为提前制作，不可以用时部署，用完删除。
美国国防部发布“LightweightPortable Security”(简称LPS，轻型便携安全工具)，它是将计算机系统写入只读U盘中，同时系统运行在计算机的内存中，可以保证在运行过程中的隐私安全，但是其U盘智能用于该系统，不可以进行更改操作，并且该系统需要提前写入，不可以根据需求即时更改系统中的功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，结合网络传输，硬件技术设计一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置，该装置包括云服务器，便携式设备以及安全系统的部署程序，其中云服务器指具有独立IP的操作系统，便携式设备指的时U盘等可存储介质，但不仅仅限定为U盘，还可以包括移动硬盘，储存卡等，部署程序指可以被计算机CPU的机器指令，使用者通过部署方法，将安全操作系统从云服务器下载并部署至便携设备中，通过系统中的网络传输进行信息传递，使用完成后便携式设备将恢复至部署前状态，不影响设备中其他数据。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置，首先，构建云服务器，将安全系统镜像存储至云服务器中，并提供下载接口，同时在多个节点之间设计同步机制，设置下载验证，保证镜像文件的安全性，其次，利用部署程序在公知计算机中运行改变便携式设备的物理存储结构，从中开辟隐藏空间，并进行镜像下载和文件提取，完成系统自动化部署，然后进行重启进入安全操作系统，在系统中添加网络安全传输功能，采用网络节点转发方式实现通信。
本发明与现有技术相比的优点在于：所用镜像系统存至云平台中，可以根据需求即时更改系统版本、功能，系统部署自动完成，无需人为设置，部署完成后不影响便携式设备中原有文件，使用完成后可以快速将系统恢复至使用前状态，保证隐私安全，采用网络节点转发方式，实现数据的安全传输。
作为改进，云服务器的部署及远程镜像下载与验证，该功能模块需要设置云服务器，构建具有多个独立IP的云平台，该平台有若干云服务器组成，每台服务器均有一个独立外网IP，将操作系统镜像存储至每台服务器中，每台服务器均提供接口，部署时部署程序将从云平台下载所需的镜像文件进行部署，服务器端提供身份验证和设备验证双重机制，服务器端可以选择验证机制。在设定验证时，镜像下载需要进行身份验证，通过对使用者和便携式设备进行身份验证，验证通过后方可下载镜像文件。无验证时直接下载。
作为改进，便携式设备存储结构的修改及镜像系统智能化部署与清理，操作系统需部署至便携式设备，部署程序第一步将修改便携式设备的存储结构，将便携式设备的单一分区存储修改为双分区存储，在不改变原有数据的前提下构建新分区，然后在新分区中下载镜像文件并进行系统文件的抽取，抽取完成后将新分区隐藏，重启进入安全系统，在系统使用完成后，进行清理操作，将便携式设备进行还原，还原后的便携式设备将恢复至部署前状态，并且不会对原有数据造成影响。
作为改进，多模式的网络安全通信，在系统中集成安全通信模块，在重启进入系统后可以使用，多模式的网络安全通信是利用网络节点转发方式进行网络传输，设置节点转发算法，每层节点只知道其下层节点，保证整个传输线路的安全性，传输信息通过多层的节点跳转后到达目的地避免发送端与接收端直连，保证了接收端的安全性，同时对传输的数据进行加密，防止信息泄露。
附图说明
图1时一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置的结构图。
图2是云环境下多节点镜像传输下载示意图。
图3为磁盘分区表图。
图4镜像系统智能化部署与清理流程图。
图5为多模式的网络安全通信中动态路由转发示意图。
图6为多模式的网络安全通信中广播式路由转发示意图。
图7为多模式的网络安全通信中混合模式转发示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明在具体实施时，云服务器的部署及远程镜像下载与验证，本发明中的云服务器指的是可以提供接口的云操作系统，该系统中需要包含处理器，存储介质，网线等硬件，但不仅仅包含这几种硬件，还可以包含其他硬件，云服务器提供三种机制，分别是同步机制，秘钥验证机制和多线程下载及断点续传机制，如图2所示。
同步机制：云环境采用同步机制，定时同步服务器间数据，实现多次备份，防止数据丢失，每台服务器提供同步信息接口，某台服务器中的数据发生更改后，连接其他服务器进行数据同步，将本机发生的数据更改记录发送至其他服务器，其他服务器根据记录进行数据修改，同时将记录修改过程及内容。
秘钥验证机制：当服务器设置验证时，部署程序连接时采取秘钥验证机制，需要验证身份进行文件下载，本平台设定的验证机制，部署程序下载前将获取使用者身份信息，生成秘钥发送至服务器，服务器验证身份，身份验证成功后将成功标识，部署程序接收标识后开始进行下载，若验证失败，则结束下载，保证部署程序不被非法使用。
多线程下载及断点续传机制：多线程下载过程中客户端与服务器进行两次连接，每次连接均需验证身份信息，第一次连接获取文件总大小，进行计算并划分线程，并在磁盘中生成该文件大小空间，第二次连接标识需要下载的数据段，服务器根据标识进行数据传输进行多线程下载，考虑网络的波动性，系统将提供断点续传功能，网络恢复后，客户端扫描已下载文件，将下载标识设置为文件中断位置，继续请求服务器进行下载，客户端分段下载完成后，每个线程所下载的数据端写入文件的对应位置，最终获取镜像文件。
便携式设备存储结构的修改及镜像系统智能化部署与清理，本发明中安全系统在便携式设备中部署为关键环节，部署程序首先对便携式设备存储结构进行修改，修改其前两个扇区的数据，第一个扇区为主引导扇区用来创建新分区，第二个扇区用来做标记以便于还原时查找到正确的设备。
存储结构修改首先要更改设备前二个扇区的数据来对其进行标记并设置新的分区表项，如图3所示，通常便携式设备只利用到第一个分区表项，更改空闲的分区表项的各个字节的值，在其的末尾位置创建一个所需的分区；然后将新更改的分区表项与原分区表项进行位置交换，使新创建的分区为可见状态，注意此时新分区为不可用状态；然后格式化分区，从而得到符合需求的可用新分区，至此存储结构修改完毕。
之后进行部署操作，下载得到所需的镜像文件，抽取镜像文件中的系统文件，将文件部署到便携式设备中，完成部署后将分区表项的位置复原以达到隐藏分区的目的，运行结束后，计算机自动重启，手动选择bios的U盘启动进入系统。
系统使用完成后，可以选择对可移动设备进行恢复，系统恢复的过程为：第一，对便携式设备中的系统分区进行格式化，删除系统文件，第二，更改磁盘分区表，将现有分区进行删除，将便携式设备恢复至部署前状态。
设备还原首先要根据部署时设定的标记找到要还原的设备；然后交换表示原分区的分区表项与表示新分区的分区表项的位置，使新分区变为可见状态来清除新分区的数据；最后把表示新分区的分区表项数据和标记清除并激活原分区，还原分区表项的位置，完成设备还原。
该安全系统完成运行在内存中，使用完成后所有数据全部清除，保证了运行的安全性。
多模式的网络安全通信，在系统中集成安全通信模块，在重启进入系统后可以使用，多模式的网络安全通信是利用网络节点转发方式进行网络传输，避免客户端和服务器直接连接，保证了服务器和客户端使用者安全，安全传输采用动态转发，广播式路由或混合模式，传输采用分层方式，将所有节点分为若干层并在每一个节点上设置路由算法。
动态转发模式：采用端口转发方式实现，在数据传输开始前，每一层节点对下层节点进行网络测试，选择一个最优节点进行端口转发，最终形成一条可靠的网络传输通道，客户端连接其下层节点即可连接至服务器，如图5所示，动态转发模式采用TCP模式，客户端开启连接后，连接下层节点，下层节点接受连接后再开启连接其下层节点的链接，最终链接通道到达最终接收节点，返回连接成功后客户端开始进行传输，该模式下数据传输比较可靠。
广播式路由模式：采用广播方式实现，在每个节点上部署收发信息程序，客户端发送信息后，每个节点在接收到消息后向其下层所有节点进行信息转发，最终在服务器上可以接收到一条或者多条信息，如图6所示，广播式路由模式采用UDP模式，客户端将数据或文件分包发送，并对每一个包进行标记，服务器接受到包后，进行分析处理，根据数据包标记进行数据组合，获取所需数据或文件。
混合模式：前两种模式的结合，如图7所示，为了减少传输所需的时间和提高数据的可靠性，可以在网络状况差的层进行TCP模式，其他使用UDP模式，减少传输时间和丢包率。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，以上所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置，其特征在于：首先，构建云服务器，将安全系统镜像存储至云服务器中，并提供下载接口，同时在多个节点之间设计同步机制，设置下载验证，保证镜像文件的安全性，其次，利用部署程序在公知计算机中运行改变便携式设备的物理存储结构，从中开辟隐藏空间，并进行镜像下载和文件提取，完成系统自动化部署，然后进行重启进入安全操作系统，在系统中添加网络安全传输功能，采用网络节点转发方式实现通信。
2.根据权利要求1所述的一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置，其特征在于：所述的云服务器的部署及远程镜像下载与验证，该功能模块需要设置云服务器，构建具有多个独立IP的云平台，该平台有若干云服务器组成，每台服务器均有一个独立外网IP。
3.根据权利要求1所述的一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置，其特征在于：所述的便携式设备存储结构的修改及镜像系统智能化部署与清理，操作系统需部署至便携式设备，部署程序第一步将修改便携式设备的存储结构，将便携式设备的单一分区存储修改为双分区存储，在不改变原有数据的前提下构建新分区。
4.根据权利要求1所述的一种云环境下支持安全操作系统动态部署的便携式装置，其特征在于：所述的多模式的网络安全通信，在系统中集成安全通信模块，在重启进入系统后可以使用。
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