CN109683980A - 实现轨旁安全旁平台u盘配置文件可靠装载的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现轨旁安全旁平台U盘配置文件可靠装载的方法，该方法通过在U盘中存储多份备份配置文件的方式，并辅以一系列的安全校验处理来确保配置文件的正确性；同时在发生“位反转”时，采用“出错”文件所对应的冗余备份配置文件来替换“出错”的配置文件，从而实现对于单份配置文件出错的“容错”处理。与现有技术相比，本发明具有以下优点：有效提高轨旁安全计算机平台的启动成功的概率。

Description

实现轨旁安全旁平台U盘配置文件可靠装载的方法

技术领域

本发明涉及铁路信号领域，尤其是涉及一种实现轨旁安全旁平台U盘配置文件可靠装载的方法。

背景技术

铁路信号领域的轨旁安全计算机平台经常需要用到U盘作为存储装置来存储其核心安全计算板卡的配置文件。在上电启动过程中，需要将U盘中的配置文件装载到内存中，完成配置文件加载过程。由于轨旁安全计算机平台的高安全性要求，在装载过程中，相关的配置文件需要通过一系列的MD5码校验，以确保配置文件的任何部分的篡改和损坏均会通过对文件的MD5码校验而被检出。然而在实际应用中，U盘在装载过程中存在一定的概率会发生“位反转”，从而使得U盘中的相应配置文件发生改变，导致无法通过M D5码检查，造成整个轨旁安全计算机平台无法启动成功，此时需要重新烧写U盘配置文件，从而影响整个平台的可用性，增加系统调试和维护的时间。

如图1左边为轨旁安全计算机平台的安全计算板卡原有的配置文件组成及格式。其中Config1,Config2,……ConfigN为普通的配置文件，文件数目与具体的设备和站场大小有关，MD5Chk.lst为Config1等普通配置文件的文件名及其计算出来的MD5码值的列表，具体格式如图1右下方所示，MD5.txt为MD5Chk.lst的MD5码值，具体格式见图1右上方所示。

启动装载配置文件过程中如图2流程图所示：首先读取U盘中的MD5.txt文件，从该文件中获取到MD5Chk.lst文件的MD5码值MD5Chk.lst_MD5_Read。然后再装载MD5Chk.lst文件，直接计算该文件的MD5码值MD5Chk.lst_MD5_Cal，比较该值与MD5Chk.lst_MD5_Read是否相等，以校验MD5Chk.lst文件的正确性，假如二者不相等，则说明MD5Chk.lst配置文件在读取过程中被篡改或部分字节未正确读入，于是中止文件装载操作和整个初始化操作，校验失败，直接结束。假如二者相等，则继续执行后续的初始化步骤：打开MD5Chk.lst文件，依次读取其它各个配置文件的文件名和MD5码值。然后根据配置文件名装置对应的配置文件并计算该文件的MD5码值ConfigX_MD5_Cal，比较该值与读取的ConfigX_MD5_Read码值是否相等，以校验对应配置文件的正确性，若任意一个配置文件的MD5码不匹配则表明该配置文件在载入内存后被篡改或者在装载过程中出错，此时将中止文件装载操作和整个初始化操作，校验失败，直接结束。若相等的话，则继续执行下一个配置文件的装载和校验过程，直到完成全部配置文件的成功装载和校验后，结束整个初始化过程。

从上述装载校验过程可以看出，任意配置文件中的任意一位数据发生改变的话，在MD5码所防护的概率范围内，均能够通过比较预存于配置文件中的MD5码值以及根据装载到内存的对应配置文件计算的MD5码值是否相同来发现这种改变。

然而，由于U盘的硬件物理特性，在实际U盘装载过程中，可能会发生由于“位反转”而造成的U盘数据被改写。具体原理描述如下：位反转是Nand flash类的存储装置中的物理存储单元中，在某一个或多个“位”(bit)上发生了数据的变化，包括该位由“1”变为“0”，或是由“0”变为“1”的现象。位反转都是Flash固有的特性，特别是NAND Flash的发生率特别高，NOR Flash则要少很多。本发明所提到的轨旁安全平台核心计算板卡所采用的NandFlash存储U盘存在一定概率发生位反转的可能性，此时根据上面所描述的装载阶段的校验流程，假设位反转发生的存储区正好是相关配置文件或其MD5码值的存储区，就会导致相应配置文件的MD5码值检查出错，从而导致整个U盘装载操作终止，系统出错返回，因而会对整个系统的可用性造成影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现轨旁安全旁平台U盘配置文件可靠装载的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种实现轨旁安全旁平台U盘配置文件可靠装载的方法，该方法通过在U盘中存储多份备份配置文件的方式，并辅以一系列的安全校验处理来确保配置文件的正确性；同时在发生“位反转”时，采用“出错”文件所对应的冗余备份配置文件来替换“出错”的配置文件，从而实现对于单份配置文件出错的“容错”处理。

优选地，所述的方法包括以下步骤：

步骤1、在U盘中新建2个子文件夹，将原来U盘根目录下的配置文件完整复制2份，第2份存储在子目录“1”的中，第3份存储在子目录“2”中，确保三份配置文件内容完全相同；

步骤2、在启动过程中，执行配置文件检查：

步骤3、若所有的配置文件均通过了校验，则整个板卡成功完成文件装载和初始化操作，顺利进入正常运行状态。

优选地，所述的步骤2中的执行配置文件检查具体包括以下步骤：

步骤2.1、依次检查3份配置文件中的MD5Chk.lst和MD5.txt是否匹配，如果存在m组是匹配的，则执行2.2；否则，中止文件装载和整个初始化操作；

步骤2.2、检查m组的MD5.txt是否一致，如果一致，则执行2.3；否则，中止文件装载和整个初始化操作；

步骤2.3、在步骤2.2的m组中任选一个MD5Chk.lst，打开该文件并读出文件中所列出的Config1及其MD5码值Config1_MD5_Read，再分别确认该MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的Config1配置文件的计算MD5值相匹配，若至少能找到1份相匹配的配置文件，则校验通过，拿该份配置文件夹中的Config1作为配置文件，跳转到步骤2.4，继续执行其它配置文件的MD5码值校验操作，否则，中止文件装载和整个初始化操作；

步骤2.4、依次针对其它配置文件，重复步骤2.3中针对Config1文件的MD5校验操作，分别确认MD5Chk.lst中读出的MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相匹配，若至少能找到1份相匹配的配置文件，则校验通过，拿该份配置文件夹中的相应配置文件作为装载的配置文件；否则，中止文件装载和整个初始化操作，直接结束。

优选地，所述的步骤2.1中的检查3份配置文件中的MD5Chk.lst和MD5.txt是否匹配具体为：计算MD5Chk.lst的MD5码值并与MD5.txt中的MD5码值比较，确认是否相等，若相等，则为匹配，否则为不匹配。

优选地，所述的步骤2.1中的m>0&&m<＝3。

优选地，所述的步骤2.3中的MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相匹配为：若MD5值与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相等，则为相匹配，否则为不匹配。

优选地，所述的步骤2.4中的MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相匹配为：

若MD5值与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相等，则为相匹配，否则为不匹配。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用U盘配置文件冗余备份的方式，避免了单份配置文件时因U盘随机发生的“位反转”导致的部分文件MD5码校验不通过，进而引起的初始化操作失败。

2、采用依次对多个目录中的配置文件进行MD5码校验的方式，在容忍了U盘“位反转”对配置文件造成损坏的同时，又确保了对通过校验的未损坏文件的安全识别，确保了装载配置文件的安全性。

附图说明

图1为轨旁安全计算机平台的原有配置文件组成及其格式图；

图2为原有配置文件的装载校验流程图；

图3为本发明的U盘中的配置文件组成图；

图4为本发明的配置文件装载校验流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明的原理：

采用本方案，可以通过在U盘中存储多份备份配置文件的方式，并辅以一系列的安全校验处理来确保配置文件的正确性。在发生“位反转”时，本方案可采用“出错”文件所对应的冗余备份配置文件来替换“出错”的配置文件，从而实现对于单份配置文件出错的“容错”处理，在一定程度上容忍U盘的“位反转”错误，有效提高轨旁安全计算机平台的启动成功的概率。

为了解决U盘位反转对整个轨旁安全计算机平台的可用性造成的影响，实现该平台核心计算板卡配置文件的可靠装载，本发明提出一种实现U盘配置文件的可靠装载的软件方案，以便能够较大程度地适应“位反转”，确保整个核心计算板卡在发生U盘位反转的情况下仍能够顺利启动成功。其主要的工作原理说明如下：

如图3所示，在U盘中新建2个子文件夹，将原来U盘根目录下的配置文件完整复制2份，第2份存储在子目录“1”的中，第3份存储在子目录“2”中，确保三份配置文件内容完全相同。在启动过程中，按以下步骤执行配置文件检查：

1)依次检查3份配置文件中的MD5Chk.lst和MD5.txt是否匹配(计算MD5Chk.lst的MD5码值并与MD5.txt中的MD5码值比较，确认是否相等)。如果存在m组(m>0&&m<＝3)是匹配的，则执行2)；否则，中止文件装载和整个初始化操作。

2)检查m组的MD5.txt是否一致，如果一致，则执行3)；否则，中止文件装载和整个初始化操作。

3)在2)的m组中任选一个MD5Chk.lst，打开该文件并读出文件中所列出的Config1及其MD5码值Config1_MD5_Read，再分别确认该MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的Config1配置文件的计算MD5值相匹配(相等)，若至少能找到1份相匹配的配置文件，则校验通过，拿该份配置文件夹中的Config1作为配置文件，跳转到4)，继续执行其它配置文件的MD5码值校验操作，否则，中止文件装载和整个初始化操作。

4)依次针对其它配置文件，重复3)中针对Config1文件的MD5校验操作，分别确认MD5Chk.lst中读出的MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相匹配(相等)，若至少能找到1份相匹配的配置文件，则校验通过，拿该份配置文件夹中的相应配置文件作为装载的配置文件。否则，中止文件装载和整个初始化操作，直接结束。

5)若所有的配置文件均通过了校验，则整个板卡成功完成文件装载和初始化操作，顺利进入正常运行状态。

图4为采用本发明的配置文件装载校验流程图。图中的各配置文件MD5.txt、MD5Chk.lst和Config1,Config2,……ConfigN以及子目录中的相关配置文件的关系已在图3中示出。图中的“结束”代表整个初始化过程完成，在校验成功的情况下，表明顺利完成整个配置文件加载过程，进入程序正常运行阶段。在校验失败的情况下，则中止配置文件加载过程，退出整个程序，整个安全计算机平台进入宕机状态。

如图3所示，本发明将原来的1份U盘配置文件复制2份，分别存放在U盘的2个子文件夹中，连同根目录中的配置文件构成3组相同配置文件。

如图4所示，本发明的实施过程详细描述如下：

步骤1：依次检查3组配置文件的MD5Chk.lst和MD5.txt是否匹配(计算MD5Chk.lst的MD5码值并与MD5.txt中的MD5码值比较，确认是否相等)；

步骤2：判断是否存在m组(m>0&&m<＝3)配置文件匹配，假如存在的话，继续执行步骤3，否则终止整个配置文件装载的初始化操作，直接跳转到结束；

步骤3：检查这m组中的MD5.txt是否一致，若一致，则继续执行步骤4，否则终止整个配置文件装载的初始化操作，直接跳转到结束；

步骤4：m组中任选一个MD5Chk.lst，打开该文件并读出文件中所列出的Config1及其MD5码值Config1_MD5_Read；

步骤5：计算根目录下的Config1文件的MD5值Root_Config1_MD5_Cal；

步骤6：判断Root_Config1_MD5_Cal是否与Config1_MD5_Read相等，若相等，直接跳转到步骤11，否则继续执行步骤7；

步骤7：计算子目录1下的Config1文件的MD5值Sub1_Config1_MD5_Cal；

步骤8：判断Sub1_Config1_MD5_Cal是否与Config1_MD5_Read相等，若相等，直接跳转到步骤11，否则继续执行步骤9；

步骤9：计算子目录2下的Config1文件的MD5值Sub2_Config1_MD5_Cal；

步骤10：判断Sub2_Config1_MD5_Cal是否与Config1_MD5_Read相等，若相等，表明校验成功，继续执行步骤11，对其它配置文件进行校验，否则表明Config1的校验失败，终止整个配置文件装载的初始化操作，直接跳转到结束；

步骤11：依次针对其它配置文件，重复步骤4到步骤10的操作，分别确认MD5Chk.lst中的读出MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相匹配(相等)，若至少能找到1份相匹配的配置文件，则校验通过，配置文件装载的初始化操作顺利完成，整个初始化操作结束，否则校验不通过，终止整个初始化操作。

图4中的“结束”代表整个初始化过程完成：在校验成功的情况下，表明顺利完成整个配置文件加载过程，进入程序正常运行阶段；在校验失败的情况下，则表明中止配置文件加载过程，退出整个程序，整个安全计算机平台进入宕机状态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种实现轨旁安全旁平台U盘配置文件可靠装载的方法，其特征在于，该方法通过在U盘中存储多份备份配置文件的方式，并辅以一系列的安全校验处理来确保配置文件的正确性；同时在发生“位反转”时，采用“出错”文件所对应的冗余备份配置文件来替换“出错”的配置文件，从而实现对于单份配置文件出错的“容错”处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

步骤1、在U盘中新建2个子文件夹，将原来U盘根目录下的配置文件完整复制2份，第2份存储在子目录“1”的中，第3份存储在子目录“2”中，确保三份配置文件内容完全相同；

步骤2、在启动过程中，执行配置文件检查：

步骤3、若所有的配置文件均通过了校验，则整个板卡成功完成文件装载和初始化操作，顺利进入正常运行状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中的执行配置文件检查具体包括以下步骤：

步骤2.1、依次检查3份配置文件中的MD5Chk.lst和MD5.txt是否匹配，如果存在m组是匹配的，则执行2.2；否则，中止文件装载和整个初始化操作；

步骤2.2、检查m组的MD5.txt是否一致，如果一致，则执行2.3；否则，中止文件装载和整个初始化操作；

步骤2.3、在步骤2.2的m组中任选一个MD5Chk.lst，打开该文件并读出文件中所列出的Config1及其MD5码值Config1_MD5_Read，再分别确认该MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的Config1配置文件的计算MD5值相匹配，若至少能找到1份相匹配的配置文件，则校验通过，拿该份配置文件夹中的Config1作为配置文件，跳转到步骤2.4，继续执行其它配置文件的MD5码值校验操作，否则，中止文件装载和整个初始化操作；

步骤2.4、依次针对其它配置文件，重复步骤2.3中针对Config1文件的MD5校验操作，分别确认MD5Chk.lst中读出的MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相匹配，若至少能找到1份相匹配的配置文件，则校验通过，拿该份配置文件夹中的相应配置文件作为装载的配置文件；否则，中止文件装载和整个初始化操作，直接结束。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤2.1中的检查3份配置文件中的MD5Chk.lst和MD5.txt是否匹配具体为：计算MD5Chk.lst的MD5码值并与MD5.txt中的MD5码值比较，确认是否相等，若相等，则为匹配，否则为不匹配。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤2.1中的m>0&&m<＝3。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤2.3中的MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相匹配为：若MD5值与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相等，则为相匹配，否则为不匹配。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤2.4中的MD5值是否与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相匹配为：

若MD5值与根目录、子目录1、子目录2中对应的配置文件的计算MD5值相等，则为相匹配，否则为不匹配。