CN110457083B - 一种芯片文件系统的启动方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芯片文件系统的启动方法及装置，方法包括：S1、基于国密算法计算控制区的信息域，获得第一摘要值；S2、所述第一摘要值与存储记录不匹配，基于国密算法计算备份区的信息域，获取第二摘要值；S3、第二摘要值与存储记录匹配，基于备份区还原控制区；S4、基于还原后的控制区启动文件系统。装置用于执行方法。本发明实施例通过基于国密算法计算控制区的信息域，获得第一摘要值；第一摘要值与存储记录不匹配，基于国密算法计算备份区的信息域，获取第二摘要值；第二摘要值与存储记录匹配，基于备份区还原控制区；基于还原后的控制区启动文件系统，能够确保关键的MF不会因为内容异常导致文件系统执行异常。

Description

一种芯片文件系统的启动方法及装置
技术领域
本发明涉及芯片文件系统技术领域，尤其是一种芯片文件系统的启动方法及装置。
背景技术
基于安全芯片的应用中，有大量的信息需要存储，由于内存(RAM，Random AccessMemory)无法永久保存大量的信息，因此，Flash存储成为嵌入式芯片中被广泛采用的存储方式。安全芯片的文件系统是管理存储文件最有效的途径，如集成安全芯片的智能密码钥匙(USBkey)设备中的文件系统。文件系统中为实现对文件有效的管理和妥善组织，主要以文件目录作为实施行为的指导，文件系统存在一个最基本的MF(Master File)的目录，称之为文件系统的根目录，它是文件系统正常工作的基本条件。
目前在嵌入式文件系统中多数方案均未对MF进行安全保护，只做简单的存储，没有进行错误校验及防篡改机制，一旦MF被意外篡改或数据失效，将导致整个文件系统将不能正常工作，且无法修复，进而致使设备无法使用，目前市场上的集成的嵌入式产品都存在此类不可控的风险和威胁。
发明内容
本发明实施例旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明实施例的一个目的是提供一种芯片文件系统的启动方法及装置。
本发明所采用的技术方案是：
第一方面，本发明实施例提供一种芯片文件系统的启动方法，包括：S1、基于国密算法计算控制区的信息域，获得第一摘要值；S2、所述第一摘要值与存储记录不匹配，基于国密算法计算备份区的信息域，获取第二摘要值；S3、所述第二摘要值与存储记录匹配，基于所述备份区还原所述控制区；S4、基于还原后的控制区启动文件系统。
优选地，S2还包括：所述第一摘要值与存储记录匹配，则执行S4。
优选地，S3还包括：基于国密算法计算还原后的控制区，获得第三摘要值并存入存储记录。
优选地，S3包括：所述第二摘要值与存储记录匹配，基于所述备份区还原所述控制区，执行S4；所述第二摘要值与存储记录不匹配，输出损坏提示信息。
优选地，还包括：S5、变更文件系统的子文件，根据变更后的子文件属性，修改信息域，基于国密算法计算修改后的控制区，获得第四摘要值并存入存储记录；对应的，S2中，所述第一摘要值与所述第四摘要值进行匹配。
第二方面，本发明实施例提供一种芯片文件系统的启动装置，包括：起始单元，用于基于国密算法计算控制区的信息域，获得第一摘要值；匹配单元，用于当所述第一摘要值与存储记录不匹配，基于国密算法计算备份区的信息域，获取第二摘要值；还原单元，用于当所述第二摘要值与存储记录匹配，基于所述备份区还原所述控制区；启动单元，用于基于还原后的控制区启动文件系统。
优选地，匹配单元，用于当所述第一摘要值与存储记录匹配，启动所述启动单元。
优选地，还原单元，用于基于国密算法计算还原后的控制区，获得第三摘要值并存入存储记录。
优选地，还原单元，用于当所述第二摘要值与存储记录匹配，基于所述备份区还原所述控制区，启动所述所述启动单元；当所述第二摘要值与存储记录不匹配，输出损坏提示信息。
优选地，还包括：记录单元，用于出现变更文件系统的子文件时，根据变更后的子文件属性，修改信息域，基于国密算法计算修改后的控制区，获得第四摘要值并存入存储记录，所述第一摘要值与所述第四摘要值进行匹配。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例通过基于国密算法计算控制区的信息域，获得第一摘要值；第一摘要值与存储记录不匹配，基于国密算法计算备份区的信息域，获取第二摘要值；第二摘要值与存储记录匹配，基于备份区还原控制区；基于还原后的控制区启动文件系统，能够确保关键的MF不会因为内容异常导致文件系统执行异常。
附图说明
图1是芯片文件系统的启动方法的一种实施例的流程图；
图2是芯片文件系统的启动流程图；
图3是芯片文件系统的启动装置的一种实施例的连接图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
芯片Flash Memory区域说明实例，包含如下信息：
Cos Code：应用代码区域；
Cos Info：应用代码所需要的信息；
Control Region_0/1：控制区域，包含Flash存储器中所有文件的摘要值，以及所有文件的存储信息；
User Data：用于数据存放区域；
RFU：保留区，为将来使用预留。
文件系统中的控制区Control Region_X的详细内容，文件系统中的每个文件都包含信息域中的内容项，其中包含以下信息：
Exist_Flag：标识文件是否存在；
File_Type：标识文件的类型。如：00，01，02分别对应根目录文件(MF，MasterFile)，目录文件(DF，Directory File)，基本文件(EF，Elementary File)；
Block_Level：标识文件所处块的等级，文件系统按照块等级分配空间。如：00，01，02，03…分别对应0x80，0x100，0x200，0x400…；
Block_Size：标识该块的大小，对应于Block_Level；
Block_Used：代表实际使用的空间大小；
Fid：标识文件的段文件标识符；
Fid_Father：父目录的短文件标识符；
Aid：标识文件名称；
Aid_Father：父目录的文件名称；
RFU：为将来使用预留。
实施例1。
本实施例提供如图1所示的芯片文件系统的启动方法，包括：
S1、基于国密算法计算控制区的信息域，获得第一摘要值；
S2、第一摘要值与存储记录不匹配，基于国密算法计算备份区的信息域，获取第二摘要值；
S3、第二摘要值与存储记录匹配，基于备份区还原控制区；
S4、基于还原后的控制区启动文件系统。
芯片的控制区Control Region_X(X为序号)是包含一个或多个文件的信息域，通过对一个或多个文件的信息域进行SM3算法(国密算法的一种)运算获得摘要值(SM3_Value)，并将摘要值保存，用于验证文件数据的完整性，检验文件否被篡改。
具体的文件系统正常操作流程包括以下流程：
芯片上电后，文件系统初始化，先读取控制区Control Region_0，通过使用SM3算法处理读到的控制区Control Region_0信息域以得到对应的摘要值，即第一摘要值，并与之前已经存储的摘要值进行比对，若一致时，正常运行文件系统，若不一致时，则进入异常处理流程。
正常运行文件系统包括：芯片COS初始化；执行业务逻辑操作，如：读取数据，改变Flash文件的逻辑操作指令等；使用COS提供的接口对Flash中的文件进行增、删和改等更改文件状态操作；当对文件状态改变后，需要重写/还原文件系统控制区Control Region_0的信息域，对重写/还原后的信息域使用SM3算法计算摘要值，输出摘要值，即获得第三摘要值并存入存储记录，并进行回读校验。
控制区Control Region_0通过回读校验后，将控制区Control Region_0备份到ControlRegion_1信息域，对信息域使用SM3算法计算摘要，再回写摘要值，并进行回读校验。
异常处理流程包括：读取控制区Control Region_1，即备份区。使用SM3算法处理读到的备份区的信息域得到摘要值，即第二摘要值，并与之前存储的摘要值进行比对，若一致时，则执行将Control Region_1信息域写入到Control Region_0信息域，替换原ControlRegion_0的数据，同时使用SM3算法对替换后的控制区信息域计算摘要值，即第四摘要值，再回写摘要值(即存入存储记录)，进行回读校验。若第二摘要值与存储记录(即第二摘要值)不匹配不一致，则认为Flash存储芯片硬件损坏，此时输出损坏提示信息。
本实施例提供如图2所示的芯片文件系统的启动流程：
S1、基于国密算法计算控制区的信息域，获得第一摘要值；
S02、判断第一摘要值与存储记录是否匹配，
不匹配，基于国密算法计算备份区的信息域，获取第二摘要值，执行步骤S03，
匹配，执行S4；
S03、判断第二摘要值与存储记录是否匹配，
S031、匹配基于备份区还原控制区，执行S4；
(可选执行)基于国密算法计算还原后的控制区，获得第三摘要值并存入存储记录；
S032、不匹配，输出损坏提示信息；
S4、基于还原后的控制区启动文件系统；
S5、变更文件系统的子文件，根据变更后的子文件属性，修改信息域，基于国密算法计算修改后的控制区，获得第四摘要值并存入存储记录。
实施例2。
本发明实施例提供一种芯片文件系统的启动装置，包括：
起始单元1，用于基于国密算法计算控制区的信息域，获得第一摘要值；
匹配单元2，用于当第一摘要值与存储记录不匹配，基于国密算法计算备份区的信息域，获取第二摘要值；
还原单元3，用于当第二摘要值与存储记录匹配，基于备份区还原控制区；
启动单元4，用于基于还原后的控制区启动文件系统。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (2)

1.一种芯片文件系统的启动方法，其特征在于，包括：
S1、基于国密算法计算控制区Control Region_0的信息域，获得第一摘要值；
S2、当所述第一摘要值与存储记录不匹配，读取芯片的控制区Control Region_1，将控制区Control Region_1作为备份区，基于国密算法计算所述备份区的信息域，获取第二摘要值；
S3、当所述第二摘要值与存储记录匹配，基于所述备份区的信息域还原所述控制区Control Region_0的信息域；基于国密算法计算还原后的所述控制区Control Region_0，获得第三摘要值并将所述第三摘要值存入所述存储记录，通过对还原后的所述控制区Control Region_0进行回读校验，将所述控制区Control Region_0备份到所述控制区Control Region_1，以修改所述备份区的信息域；
S4、基于还原后的控制区启动文件系统；
S5、变更文件系统的子文件，根据变更后的子文件属性，修改信息域，基于国密算法计算修改后的控制区，获得第四摘要值并存入存储记录，并对所述第四摘要值进行回读校验；对应的，所述S2中，所述第一摘要值与所述第四摘要值进行匹配；
其中，当所述第一摘要值与存储记录匹配，则执行S4以正常运行文件系统，所述正常运行文件系统包括：对芯片COS初始化，执行业务逻辑操作，并使用COS提供的接口对Flash中的文件进行增、删和改的更改文件状态操作；当对文件状态改变后，基于国密算法计算还原后的所述控制区Control Region_0，获得第三摘要值并将所述第三摘要值存入所述存储记录；
所述S3还包括：当所述第二摘要值与存储记录匹配，基于所述备份区还原所述控制区，执行S4；当所述第二摘要值与存储记录不匹配，输出损坏提示信息。
2.一种芯片文件系统的启动装置，其特征在于，包括：
起始单元，用于基于国密算法计算控制区Control Region_0的信息域，获得第一摘要值；
匹配单元，用于当所述第一摘要值与存储记录不匹配，读取芯片的控制区ControlRegion_1，将控制区Control Region_1作为备份区，基于国密算法计算所述备份区的信息域，获取第二摘要值；所述匹配单元还用于当所述第一摘要值与存储记录匹配，启动启动单元以正常运行文件系统，所述正常运行文件系统包括：对芯片COS初始化，执行业务逻辑操作，并使用COS提供的接口对芯片Flash中的文件进行增、删和改的更改文件状态操作；当对文件状态改变后，基于国密算法计算还原后的所述控制区Control Region_0，获得第三摘要值并将所述第三摘要值存入所述存储记录；
还原单元，用于当所述第二摘要值与存储记录匹配，基于所述备份区的信息域还原所述控制区Control Region_0的信息域；基于国密算法计算还原后的所述控制区ControlRegion_0，获得第三摘要值并将所述第三摘要值存入所述存储记录，通过对还原后的所述控制区Control Region_0进行回读校验，将所述控制区Control Region_0备份到所述控制区Control Region_1，以修改所述备份区的信息域；所述还原单元还用于当所述第二摘要值与存储记录匹配，基于所述备份区还原所述控制区，启动所述启动单元；当所述第二摘要值与存储记录不匹配，输出损坏提示信息；
启动单元，用于基于还原后的控制区启动文件系统；
所述装置还包括：
记录单元，用于出现变更文件系统的子文件时，根据变更后的子文件属性，修改信息域，基于国密算法计算修改后的控制区，获得第四摘要值并存入存储记录，并对所述第四摘要值进行回读校验；对应的，所述第一摘要值与所述第四摘要值进行匹配。
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