CN110096256A - 一种利用可信根创建随机值字符设备的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用可信根创建随机值字符设备的方法，利用CUSE模块模拟字符设备，完成字符设备的读写操作函数调用的重定向；接收第一随机值生成命令，将所述第一随机值生成命令封装为可信根识别指令；读取所述可信根识别指令，返回生成的随机值到字符设备内存空间；接收第二随机值返回命令，将生成的随机值作为所述第二随机值返回命令处理结果进行返回。还公开了一种利用可信根创建随机值字符设备装置，使用可信根作为随机值发生器，利用硬件的特性提供高质量的随机源，同时提高随机值的产生效率。
Description
技术领域
本发明涉及信息安全技术领域，尤其是一种利用可信根创建随机值字符设备的方法及装置。
背景技术
Linux系统中随机值设备可以产生并向应用提供随机数，很多应用多会使用随机值设备产生的随机数作为密钥，如ssh keys、ssl keys等等。而随机值设备的随机性决定了上层应用密码学系统的安全强度，随机设备产生随机值的效率则影响了上层应用的效率。
目前，Linux系统中有两个随机值设备/dev/random和/dev/urandom，他们产生随机数的原理是利用当前系统的熵池来计算出固定一定数量的随机比特，然后将这些比特作为字节流返回。熵池就是当前系统的环境噪音，可以用内存的使用、文件的使用数量等参数来评估。/dev/random设备基于中断的IRQS，其随机性较强，但/dev/random会阻塞当前的程序，直到熵池产生新的随机值后才返回，因而效率较差。/dev/urandom设备不会阻塞程序，在效率上要优于/dev/random，但随机性较弱。
现有技术一随机值设备
当前Linux系统提供了/dev/random和/dev/urandom两种随机值设备，但这两个设备无法同时兼顾随机性及效率，因而会对上层使用的应用带来随机性或是性能的影响。
现有技术二利用可信根的字符设备
当前对可信根的使用多是直接向可信根发送指令，然后获取指令处理结果，如果采用这种方式，则大多数的上层应用要集成可信根命令模块，通过访问可信根设备来获取随机值，无法做到代码的一致性。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用可信根创建随机值字符设备的方法及装置，使用可信根作为随机值发生器，利用硬件的特性提供高质量的随机源，同时提高随机值的产生效率。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明第一方面提供了一种利用可信根创建随机值字符设备的方法，包括：
利用CUSE模块模拟字符设备，完成字符设备的读写操作函数调用的重定向；
接收第一随机值生成命令，将所述第一随机值生成命令封装为可信根识别指令；
读取所述可信根识别指令，返回生成的随机值到字符设备内存空间；
接收第二随机值返回命令，将生成的随机值作为所述第二随机值返回命令处理结果进行返回。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述完成字符设备的读写操作函数调用的重定向，具体包括：
CUSE模块将应用程序的读写操作函数映射至字符设备内存空间。
结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述接收第一随机值生成命令，将所述第一随机值生成命令封装为可信根识别指令，具体包括：
接收应用程序通过写指令系统发送的请求随机值命令；
获取请求随机值命令中生成随机值长度参数后，将所述随机值长度参数封装为可信根识别指令。
结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，，所述读取所述可信根识别指令，返回生成的随机值到内存空间，具体包括：
可信根读取可信根识别指令；
可信根生成随机值后将随机值返回至cuse内存空间。
结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，，所述接收第二随机值返回命令，将生成的随机值作为所述第二随机值返回命令处理结果进行返回，具体包括：
接收应用程序通过读指令系统发送的读取随机值指令；
cuse将存储于内存空间的随机值作为读取随机指令的执行结果返回至应用程序。
本发明第二方面提供了一种利用可信根创建随机值字符设备装置，包括：
字符设备模拟模块：利用CUSE模块模拟字符设备，完成字符设备的读写操作函数调用的重定向；
随机值生成指令下发模块：接收第一随机值生成命令，将所述第一随机值生成命令封装为可信根识别指令；
随机值生成模块：读取所述可信根识别指令，返回生成的随机值到内存空间；
随机值返回模块：接收第二随机值返回命令，将生成的随机值作为所述第二随机值返回命令处理结果进行返回。
本发明第二方面的所述利用可信根创建随机值字符设备装置能够实现第一方面及第一方面的各实现方式中的方法，并取得相同的效果。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明提出了一种Linux系统下使用可信根创建随机值字符设备的方法，本方法使用可信根作为随机值发生器，利用硬件的特性提供高质量的随机源，同时提高随机值的产生效率。本发明利用Linux系统中的CUSE框架，在用户空间模拟出字符设备，使用随机值的设备可以像访问/dev/random和/dev/urandom设备一样访问模拟出的字符设备。每次上层应用调用该设备时，该设备会调用可信根生成随机值返还给上层应用，使得上层应用采用原有的获取机制即可获取随机值，而无须集成可信根交互机制。
附图说明
图1是本发明利用可信根创建随机值字符设备的方法实施例一流程图；
图2是利用可信根创建随机值字符设备的方法实施例二流程图；
图3是利用可信根创建随机值字符设备的方法实施例三流程图；
图4是利用可信根创建随机值字符设备装置示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例一
如图1所示，一种利用可信根创建随机值字符设备的方法，包括：
S11、利用CUSE模块模拟字符设备，完成字符设备的读写操作函数调用的重定向；
S12、接收第一随机值生成命令，将所述第一随机值生成命令封装为可信根识别指令；
S13、读取所述可信根识别指令，返回生成的随机值到字符设备内存空间；
S14、接收第二随机值返回命令，将生成的随机值作为所述第二随机值返回命令处理结果进行返回。
实施例二
如图2所示，利用可信根创建随机值字符设备的方法，包括以下步骤：
S21、CUSE模块将应用程序的读写操作函数映射至字符设备内存空间；
S22、接收应用程序通过写指令系统发送的请求随机值命令；
S23、获取请求随机值命令中生成随机值长度参数后，将所述随机值长度参数封装为可信根识别指令；
S24、可信根读取可信根识别指令；
S25、可信根生成随机值后将随机值返回至cuse内存空间；
S26、接收应用程序通过读指令系统发送的读取随机值指令；
S27、cuse将存储于内存空间的随机值作为读取随机指令的执行结果返回至应用程序。
实施例三
如图3所示，利用可信根创建随机值字符设备的方法，包括以下步骤：
1)应用程序访问随机值设备：应用程序使用open系统调用打开随机值设备，获取一个文件描述符，后续以该描述符为索引操作随机值设备。对于应用程序而言，获取随机值仅需调用read系统调用即可；
2)字符设备模拟模块获取随机值：当有应用程序通过read系统调用访问随机值设备时，CUSE会将该访问映射至字符设备模拟模块的内存空间，交由字符设备模拟模块处理该请求。字符设备模拟模块获取该read请求后，通过调用可信根访问模块来生成随机值，并返回至调用应用；
3)可信根访问模块调用可信根：当可信根访问模块接收到随机值生成请求后，向可信根下发生成随机值指令，解析可信根的返回码获取可信根生成的随机值，并返回给调用者。TPM2.0生成随机值的指令为TPM_CC_GetRandom，可信根访问模块组装TPM2.0指令，然后下发给TPM2.0模块。可信根访问模块获取TPM2.0返回命令后解析出其中的随机值然后返回给调用模块。
如图4所示，一种利用可信根创建随机值字符设备装置，包括：
字符设备模拟模块101：利用CUSE模块模拟字符设备，完成字符设备的读写操作函数调用的重定向；
随机值生成指令下发模块102：接收第一随机值生成命令，将所述第一随机值生成命令封装为可信根识别指令；
随机值生成模块103：读取所述可信根识别指令，返回生成的随机值到内存空间；
随机值返回模块104：接收第二随机值返回命令，将生成的随机值作为所述第二随机值返回命令处理结果进行返回。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种利用可信根创建随机值字符设备的方法，其特征是，
利用CUSE模块模拟字符设备，完成字符设备的读写操作函数调用的重定向；
接收第一随机值生成命令，将所述第一随机值生成命令封装为可信根识别指令；
读取所述可信根识别指令，返回生成的随机值到字符设备内存空间；
接收第二随机值返回命令，将生成的随机值作为所述第二随机值返回命令处理结果进行返回。
2.如权利要求1所述的利用可信根创建随机值字符设备的方法，其特征是，所述完成字符设备的读写操作函数调用的重定向，具体包括：
CUSE模块将应用程序的读写操作函数映射至字符设备内存空间。
3.如权利要求2所述的利用可信根创建随机值字符设备的方法，其特征是，所述接收第一随机值生成命令，将所述第一随机值生成命令封装为可信根识别指令，具体包括：
接收应用程序通过写指令系统发送的请求随机值命令；
获取请求随机值命令中生成随机值长度参数后，将所述随机值长度参数封装为可信根识别指令。
4.如权利要求3所述的利用可信根创建随机值字符设备的方法，其特征是，所述读取所述可信根识别指令，返回生成的随机值到内存空间，具体包括：
可信根读取可信根识别指令；
可信根生成随机值后将随机值返回至cuse内存空间。
5.如权利要求4所述的利用可信根创建随机值字符设备的方法，其特征是，所述接收第二随机值返回命令，将生成的随机值作为所述第二随机值返回命令处理结果进行返回，具体包括：
接收应用程序通过读指令系统发送的读取随机值指令；
cuse将存储于内存空间的随机值作为读取随机指令的执行结果返回至应用程序。
6.一种利用可信根创建随机值字符设备装置，其特征是，包括：
字符设备模拟模块：利用CUSE模块模拟字符设备，完成字符设备的读写操作函数调用的重定向；
随机值生成指令下发模块：接收第一随机值生成命令，将所述第一随机值生成命令封装为可信根识别指令；
随机值生成模块：读取所述可信根识别指令，返回生成的随机值到内存空间；
随机值返回模块：接收第二随机值返回命令，将生成的随机值作为所述第二随机值返回命令处理结果进行返回。
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