CN110058952A - 一种嵌入式设备文件的校验方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式设备文件的校验方法，其用于校验上位机从嵌入式设备下载后的文件的完整性，该校验方法包括如下步骤：设定将嵌入式设备文件划分成多个数据大小相等的数据块的大小和针对数据块的采样间隔；上位机按照采样间隔，对嵌入式设备文件的数据块进行采样，得到上位机采样数据块；上位机计算每个上位机采样数据块的散列值，将所有散列值按字节累加，得到第一累加散列值，并基于此得到针对嵌入式设备文件的文件校验值；嵌入式设备接收文件校验值，对该校验值进行校验，并将结果反馈至上位机，完成嵌入式设备文件的校验功能。本发明减少了校验计算的时间，降低了嵌入式设备及CPU设备的负荷，最大限度地保证校验结果的正确性。

Description

一种嵌入式设备文件的校验方法及系统

技术领域

本发明涉及嵌入式技术领域，具体地说，是涉及一种嵌入式设备文件的校验方法及系统。

背景技术

许多嵌入式设备在运行过程中都会记录运行日志和故障，方便用户对设备以及整个系统进行分析和检修，当利用相应工具将文件下载到上位机后，为了保证文件的完整性，通常要进行文件校验。

在现有技术中，文件校验方法一般是针对整个文件内容进行散列值的计算，以此作为文件校验值，但由于嵌入式设备资源有限，IO读写速度较慢，如果采用常用方法读取整个文件的内容来计算散列值，会存在以下不足：

由于需要读取整个文件的内容来计算其散列值，因此，比较占资源，也比较耗时，有时散列值计算时间甚至接近文件的传输时间。对于较大的文件(日志记录文件通常比较大，可能>10MB)，在上位机中计算文件散列值也会耗费一定时间，在嵌入式设备中将更加耗时，且导致设备CPU持续高负荷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种嵌入式设备文件的校验方法，其用于校验上位机从嵌入式设备下载后的文件的完整性，该校验方法包括如下步骤：采样参数设定步骤，设定将嵌入式设备文件划分成多个数据大小相等的数据块的大小和针对所述数据块的采样间隔；数据块采样步骤，所述上位机按照已定义的所述采样间隔，对所述嵌入式设备文件的所述数据块进行采样，得到上位机采样数据块；校验信息生成步骤，所述上位机计算每个所述上位机采样数据块的散列值，将所有散列值按字节累加，得到第一累加散列值，并基于此得到针对所述嵌入式设备文件的文件校验值；校验结果生成步骤，所述嵌入式设备接收所述文件校验值，对所述文件校验值进行校验判定，并将校验结果反馈至所述上位机，完成所述嵌入式设备文件的校验。

优选地，所述校验结果生成步骤，进一步包括，解析所述文件校验值，对获取到的第一文件大小值进行校验，输出当前校验结果；若校验成功，则所述嵌入式设备基于已设定的数据块大小和所述采样间隔，按照所述采样间隔对所述数据块进行采样，得到嵌入式设备采样数据块；所述嵌入式设备计算每个所述嵌入式设备采样数据块的散列值，并将所有散列值按字节累加，得到第二累加散列值；所述嵌入式设备将所述第一累加散列值与所述第二累加散列值进行校验比较，若相同则向所述上位机发送校验成功信号，若不同则向所述上位机发送校验错误信号。

优选地，在解析所述文件校验值，对获取到的所述第一文件大小值进行校验的步骤中，确定所述嵌入式设备中所述嵌入式设备文件的大小，得到第二文件大小值；将所述第一文件大小值与所述第二文件大小值进行比较，若不一致则向所述上位机发送所述校验错误信号；若一致则继续对所述第一累加散列值进行校验。

优选地，所述上位机采样数据块至少包括所述嵌入式设备文件中的第一个数据块、以及最后一个数据块的信息。

优选地，所述校验信息生成步骤中还包括，确定所述上位机中所述嵌入式设备文件的大小，得到所述第一文件大小值；将所述第一文件大小值与所述第一累加散列值拼接，得到所述文件校验值。

优选地，在对散列值进行累加过程中，将累加溢出部分直接丢弃。

另一方面，提供了一种嵌入式设备文件的校验系统，该系统按照上述所述的校验方法进行校验，所述文件校验系统具备：嵌入式设备：其接收文件校验值，对所述文件校验值进行校验判定，并将校验结果反馈至上位机，完成嵌入式设备文件的校验；上位机：其设定将所述嵌入式设备文件划分成多个数据大小相等的数据块的大小和针对所述数据块的采样间隔，按照已定义的所述采样间隔，对所述嵌入式设备文件的所述数据块进行采样，得到上位机采样数据块，而后，计算每个所述上位机采样数据块的散列值，将所有散列值按字节累加，得到第一累加散列值，并基于此得到针对所述嵌入式设备文件的所述文件校验值。

优选地，所述嵌入式设备，其进一步解析所述文件校验值，对获取到的第一文件大小值进行校验，输出当前校验结果，若校验成功，则基于已设定的数据块大小和所述采样间隔，按照所述采样间隔对所述数据块进行采样，得到嵌入式设备采样数据块，计算每个所述嵌入式设备采样数据块的散列值，并将所有散列值按字节累加，得到第二累加散列值，从而所述第一累加散列值与所述第二累加散列值进行校验比较，若相同则向所述上位机发送校验成功信号，若不同则向所述上位机发送校验错误信号。

优选地，所述嵌入式设备，其进一步确定其中所述嵌入式设备文件的大小，得到第二文件大小值，并将所述第一文件大小值与所述第二文件大小值进行比较，若不一致则向所述上位机发送所述校验错误信号；若一致则继续对所述第一累加散列值进行校验。

优选地，进一步，所述上位机采样数据至少包括所述嵌入式设备文件中的第一个数据块、以及最后一个数据块的信息。

优选地，所述上位机，其进一步确定其中所述嵌入式设备文件的大小，得到所述第一文件大小值，并将所述第一文件大小值与所述第一累加散列值拼接，得到所述文件校验值。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明不仅解决了文件校验值计算耗时的问题，使得校验计算的时间显著减少，还可应用于资源较为有限的嵌入式设备，同时降低了CPU设备及嵌入式设备的负荷，最大限度地保证校验结果的正确性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例的嵌入式设备文件的校验系统结构图。

图2为本申请实施例的嵌入式设备文件的校验方法步骤流程图。

图3为本申请实施例的嵌入式设备文件的校验方法的文件校验值计算示意图。

图4为本申请实施例的嵌入式设备文件的校验方法的累加散列值计算示意图。

图5为本申请实施例的嵌入式设备文件的校验方法的校验判定流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种可以有效减少资源消耗的文件校验方法，该方法针对嵌入式设备文件的内容进行间隔采样并分别计算散列值，再将所有散列值按字节累加，与文件大小拼接后组成最终的文件检验值。这种方法能够在减少计算时间和资源消耗的同时，最大限度地保证校验结果的正确性。

图1为本申请实施例的嵌入式设备文件的校验系统结构图。如图1所示，该校验系统具备上位机11和嵌入式设备12。通常，在针对嵌入式设备文件进行校验前，上位机11通过相应的下载设备将嵌入式设备12中的嵌入式设备文件传输至上位机11，并进行读取，此时，上位机11也具备了与嵌入式设备12相同的嵌入式设备文件，从而将其作为用于检验文件的完整性的数据基础。

下面对在嵌入式设备无系统文件时，概括说明本申请实施例的校验系统中的各组成部分。

在上位机11中，基于嵌入式设备文件的校验精度需求，先设定数据块大小和针对数据块的采样间隔，利用数据块大小将嵌入式设备文件划分成多个大小相等的采样数据块，并按照已定义的数据块大小和采样间隔，对嵌入式设备文件的数据块进行采样，得到上位机采样数据块，而后，计算每个上位机采样数据块的散列值，将所有散列值按字节累加，得到第一累加散列值。当确定已读取的嵌入式文件的大小后，得到第一文件大小值，基于此将第一文件大小值与第一累加散列值拼接，最终得到针对嵌入式设备文件的文件校验值。需要说明的是，上述上位机采样数据至少包括嵌入式设备文件中的第一个数据块、以及最后一个数据块的信息。

嵌入式设备12，其接收上位机11发送的文件校验值，对该文件校验值进行校验判定，将判定结果发送至上位机11中，完成嵌入式设备文件的校验功能。需要说明的是，嵌入式设备12也存储有与上位机11相同的已设定完成的数据块大小及数据块的采样间隔。进一步地说，当嵌入式设备12接收到文件校验值后，其先将文件校验值进行解析，得到第一文件大小值及第一累加散列值。而后，确定嵌入式设备12中需要下载的嵌入式设备文件的大小，得到第二文件大小值，再将获取到的第一文件大小值与第二文件大小值的数据进行比较，若一致，则继续对第一累加散列值进行校验。接着，按照已设定的采样间隔，以与上位机11相同的方式对嵌入式设备文件进行采样，得到嵌入式设备采样数据块，计算每个嵌入式设备采样数据块的散列值，并将所有散列值按字节累加，得到第二累加散列值，再将第一累加散列值与第二累加散列值的数据进行比较，发送校验成功/错误信号的比较结果。需要说明的是，在嵌入式设备12对其需要下载的文件进行采样过程中，由于嵌入式设备文件内的头部数据和尾部数据存在一些重要的特征数据(如：文件类型、格式定义等)，故也要保证嵌入式设备采样数据块至少包括嵌入式设备文件中的第一个数据块、以及最后一个数据块的信息。

需要说明的是，在上位机11和/或嵌入式设备12针对散列值进行累加的过程中，可直接将累加溢出部分丢弃。

图2为本申请实施例的嵌入式设备文件的校验方法步骤流程图。下面结合图1和图2来说明本实施例的系统如何完成嵌入式设备文件的校验。

在步骤S210(采样参数设定步骤)中，基于嵌入式设备文件的校验精度需求，设定数据块大小及针对数据块的采样间隔，并分别存储于上位机11和嵌入式设备12中，用于将嵌入式设备文件按照采样间隔划分成多个数据大小相等的数据块。具体地，根据嵌入式设备文件的大小、文件校验的可靠性及时间要求、嵌入式设备中存储器件单次读取的数据容量、读取数据块的时间以及数据块的校验值计算时间等因素，以减少计算量的同时不会显著影响校验准确性为原则，设定适当的固定容量的数据块(BlockSize)的大小(即在采样嵌入式设备文件过程中，单次获取的数据内容的大小)和采样间隔数(数据块采集时的块间隔数)。

需要说明的是，在本例中，FLASH器件为存储器件的一个具体示例，当本申请应用于没有文件系统的嵌入式设备时，上述嵌入式设备文件需要存储在FLASH器件中。基于FLASH器件的读取属性(若一块FLASH一次可读取8Kb数据)，上述数据块的大小定义为8Kb。另外，若嵌入式设备文件中具有较多重要数据，对该文件的校验精度要求相应提高，那么上述采样间隔可以选为1，即每隔1个数据块采样一次，这样在减少计算量的同时，使得嵌入式设备文件不会丢失过多关键数据内容。

然后，针对步骤S220(数据块采样步骤)进行说明。当上位机11获取到嵌入式设备文件后，按照已定义数据块(Block)的大小将下载至上位机11的嵌入式设备文件进行读取并进行编号处理，将每一个数据块按顺序进行编号(BlockId)。接着，上位机11按照已定义的采样间隔，每隔采样间隔个数据块对已读取的嵌入式设备文件进行采样，得到上位机采样数据块。需要说明的是，在本例中，通过对嵌入式设备文件进行先读取后采样的方式获取上位机采样数据块，从而对上位机采样数据块进行散列值的计算，并完成校验。这一过程仅为本申请的一个具体示例，该过程的目的是为了计算出文件的校验值，故对嵌入式设备文件采样时所处的具体过程不作限定，还可以在文件下载传输过程中即开始获取上位机采样数据块并进行校验值的计算。

具体地，由于嵌入式设备文件内的头部数据和尾部数据存在一些重要的特征数据(如：文件类型、格式定义等)，故要保证上位机采样数据块和嵌入式设备采样数据块均应至少包括嵌入式设备文件中的第一个数据块、以及最后一个数据块的信息。

(一个示例)

参考图3(图3为本申请实施例的嵌入式设备文件的校验方法的文件校验值计算示意图)，根据嵌入式设备文件的大小、存储期间的单次读取数据的容量，将嵌入式设备文件分为8个Block(数据块)，数据的采样间隔为1(每隔1个采样数据块采样一次)，得到包括Block1、Block3、Block5、Block7、以及Block8的采样数据块。需要说明的是，本例中，针对数据块的数量、以及数据采样间隔不作具体限定，需要根据实际应用情况来确定，当嵌入式设备文件较大时，可以适当增大采样间隔，在提取足够文件特征的情况下优化计算效率；当嵌入式文设备文件中的包含较多关键的文件特征数据时，可以适当减小采样间隔，最大限度的保留文件特征，也可减小针对整个文件散列值的计算量。

当获取到采样数据块后，进入到步骤S230(校验信息生成步骤)中，上位机11计算每个上位机采样数据块的散列值，将所有散列值按字节累加，得到第一累加散列值，并基于此得到针对嵌入式设备文件的文件校验值。

下面以上述步骤S220的示例为基础，给出一个计算第一累加散列值的具体示例。

图4为本申请实施例的嵌入式设备文件的校验方法的累加散列值计算示意图。如图4所示，在本申请实施例中，散列值为8个字节，其中，第一个散列值为已得到的第一个采样数据块(Block1)对应的散列值，其从第一个字节到第八个字节的数据分别为：0x10、0xE2、0xAA、0x2F、0xA0、0xBE、0x34、0x95；第二个散列值为已得到的第二个采样数据块(Block3)对应的散列值，其从第一个字节到第八个字节的数据分别为：0x33、0x32、0xAA、0xB2、0x31、0x37、0x55、0x6B。当散列值按字节累加时，使得第一个散列值的第一字节数据与第二个散列值的第一字节数据相加、第一个散列值的第二字节数据与第二个散列值的第二字节数据相加……以此类推，最终得到针对上位机采样数据块的第一累加散列值。需要说明的是，针对字节累加过程中的溢出部分直接丢弃，例如，第二字节数据相加的结果为114，丢弃溢出部分后相加结果保留为0x14。

需要说明的是，本申请针对数据块(Block)散列值的计算方法不进行具体限定，可以采用MD5算法，也可以采用SHA256等其它散列值算法，以计算耗时不可过大为原则，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。

在第一累加散列值计算完成后，再次参考图3，进一步确定上位机11中已完成读取过程的嵌入式设备文件的大小，得到第一文件大小值，最终，将第一文件大小值与第一累加散列值进行拼接，得到对应的文件校验值，并将文件校验值发送至嵌入式设备12中。

最后，针对步骤S240(校验结果生成步骤)进行说明。嵌入式设备12接收从上位机11发送的文件校验值，对文件校验值进行校验判定，并将校验结果反馈至上位机11，从而完成嵌入式设备文件的校验功能。再次参考图2，进一步地说，嵌入式设备解析上位机11发送的文件校验值，先对获取到的第一文件大小值进行校验，输出当前校验结果，若上述第一文件大小值校验成功，则进一步针对解析出的第一累加值进行校验，并将最终的校验结果反馈至上位机11中。

具体地，图5为本申请实施例的嵌入式设备文件的校验方法的校验判定流程图。如图5所示，首先，在对文件校验值进行解析后，得到第一文件大小值、以及第一累加散列值。然后，确定嵌入式设备12中嵌入式设备文件的大小，得到第二文件大小值，再将获取到的第一文件大小值与第二文件大小值的数据进行比较，若不一致，则向上位机11发送有效的校验错误信号；若一致，则继续对第一累加散列值进行校验。接着，基于存储在嵌入式设备12中的已定义的数据块采样间隔、以及数据块大小，用于将嵌入式设备文件按照采样间隔划分成多个数据大小相等的数据块。进一步，按照采样间隔，每隔采样间隔个数据块对嵌入式设备文件进行采样(参考图3)，得到嵌入式设备采样数据块，计算每个嵌入式设备采样数据块的散列值，并再次参考图4所示的散列值累加计算方法，将所有散列值按字节累加，得到第二累加散列值，再将第一累加散列值与第二累加散列值的数据进行比较，若相同，则向上位机11发送有效的校验成功信号，若不同则仍向上位机11发送校验错误信号。需要说明的是，在嵌入式设备12对其已下载的文件进行采样过程中，由于嵌入式设备文件内的头部数据和尾部数据存在一些重要的特征数据(如：文件类型、格式定义等)，故也要保证嵌入式设备采样数据块至少包括嵌入式设备文件中的第一个数据块、以及最后一个数据块的信息。

需要说明的是，本申请可用于没有文件系统的嵌入式设备，文件内容存储在存储器件中，还可应用于有文件系统的嵌入式设备中，在采样时，只需要将文件根据数据块的大小进行分割，按采样间隔一次读取一个数据块大小的信息，散列值和校验值的计算逻辑不变。另外，本申请在上位机11和嵌入式设备12中均具备同样的采样信息(大小相同的采样数据块和采样间隔)、采样方法、散列值计算及累加方法，不仅可以减少上位机设备的负荷，还能更加有效地降低嵌入式设备的资源消耗，同时减少了校验计算及检验的时间。

本发明提出了一种可用于嵌入式设备的文件完整性校验方法，其一，采用文件内容间隔采样并分别计算散列值的方法对整个文件进行分割，在减少计算量的同时，不会显著影响校验的准确性，不用计算整个文件的散列值，可显著减少文件散列值的计算量；其二，采用了按字节分别累加的算法将已计算完成的各散列值进行累加，计算出一个固定长度的散列值，简化累加过程；其三，将累加散列值和文件大小进行拼接组成最终的文件校验值，通过增加文件大小，进一步提高校验准确性。另外，根据嵌入式设备文件的大小、校验精度的需求等上述因素，使得文件的采样频率、采样数据块大小可根据具体情况来确定，在提取足够文件特征的前提下，优化计算效率。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种嵌入式设备文件的校验方法，其用于校验上位机从嵌入式设备下载后的文件的完整性，该校验方法的特征在于，其包括如下步骤：

采样参数设定步骤，设定将嵌入式设备文件划分成多个数据大小相等的数据块的大小和针对所述数据块的采样间隔；

数据块采样步骤，所述上位机按照已定义的所述采样间隔，对所述嵌入式设备文件的所述数据块进行采样，得到上位机采样数据块；

校验信息生成步骤，所述上位机计算每个所述上位机采样数据块的散列值，将所有散列值按字节累加，得到第一累加散列值，并基于此得到针对所述嵌入式设备文件的文件校验值；

校验结果生成步骤，所述嵌入式设备接收所述文件校验值，对所述文件校验值进行校验判定，并将校验结果反馈至所述上位机，完成所述嵌入式设备文件的校验。

2.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于，所述校验结果生成步骤，进一步包括，

解析所述文件校验值，对获取到的第一文件大小值进行校验，输出当前校验结果；

若校验成功，则所述嵌入式设备基于已设定的数据块大小和所述采样间隔，按照所述采样间隔对所述数据块进行采样，得到嵌入式设备采样数据块；

所述嵌入式设备计算每个所述嵌入式设备采样数据块的散列值，并将所有散列值按字节累加，得到第二累加散列值；

所述嵌入式设备将所述第一累加散列值与所述第二累加散列值进行校验比较，若相同则向所述上位机发送校验成功信号，若不同则向所述上位机发送校验错误信号。

3.根据权利要求2所述的校验方法，其特征在于，在解析所述文件校验值，对获取到的所述第一文件大小值进行校验的步骤中，

确定所述嵌入式设备中所述嵌入式设备文件的大小，得到第二文件大小值；

将所述第一文件大小值与所述第二文件大小值进行比较，若不一致则向所述上位机发送所述校验错误信号；若一致则继续对所述第一累加散列值进行校验。

4.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于，所述上位机采样数据块至少包括所述嵌入式设备文件中的第一个数据块、以及最后一个数据块的信息。

5.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于，所述校验信息生成步骤中还包括，

确定所述上位机中所述嵌入式设备文件的大小，得到所述第一文件大小值；

将所述第一文件大小值与所述第一累加散列值拼接，得到所述文件校验值。

6.根据权利要求1或2所述的校验方法，其特征在于，在对散列值进行累加过程中，将累加溢出部分直接丢弃。

7.一种嵌入式设备文件的校验系统，该系统按照如权利要求1～6中任一项所述的方法进行校验，其特征在于，所述文件校验系统具备：

嵌入式设备：其接收文件校验值，对所述文件校验值进行校验判定，并将校验结果反馈至上位机，完成嵌入式设备文件的校验；

上位机：其设定将所述嵌入式设备文件划分成多个数据大小相等的数据块的大小和针对所述数据块的采样间隔，按照已定义的所述采样间隔，对所述嵌入式设备文件的所述数据块进行采样，得到上位机采样数据块，而后，计算每个所述上位机采样数据块的散列值，将所有散列值按字节累加，得到第一累加散列值，并基于此得到针对所述嵌入式设备文件的所述文件校验值。

8.根据权利要求7所述的校验系统，其特征在于，所述嵌入式设备，

其进一步解析所述文件校验值，对获取到的第一文件大小值进行校验，输出当前校验结果，若校验成功，则基于已设定的数据块大小和所述采样间隔，按照所述采样间隔对所述数据块进行采样，得到嵌入式设备采样数据块，计算每个所述嵌入式设备采样数据块的散列值，并将所有散列值按字节累加，得到第二累加散列值，从而所述第一累加散列值与所述第二累加散列值进行校验比较，若相同则向所述上位机发送校验成功信号，若不同则向所述上位机发送校验错误信号。

9.根据权利要求8所述的校验系统，其特征在于，所述嵌入式设备，其进一步确定其中所述嵌入式设备文件的大小，得到第二文件大小值，并将所述第一文件大小值与所述第二文件大小值进行比较，若不一致则向所述上位机发送所述校验错误信号；若一致则继续对所述第一累加散列值进行校验。

10.根据权利要求7所述的校验系统，其特征在于，进一步，所述上位机采样数据至少包括所述嵌入式设备文件中的第一个数据块、以及最后一个数据块的信息。

11.根据权利要求7所述的校验系统，其特征在于，所述上位机，其进一步确定其中所述嵌入式设备文件的大小，得到所述第一文件大小值，并将所述第一文件大小值与所述第一累加散列值拼接，得到所述文件校验值。