CN111522686A - 一种非易失性数据的读写方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非易失性数据的读写方法及装置，方法包括：数据安全管理模块在接收到非易失性数据读取请求的情况下，触发不可信分区中的非易失性数据管理模块将从存储设备中读取到的非易失性数据写入不可信分区的缓存中，通过对非易失性数据进行校验，并将校验通过的非易失性数据写入可信分区的缓存，保证可信分区中非易失性数据的正确性。由于在非易失性数据管理系统中将可信分区中的数据安全管理模块与不可信分区进行了隔离，在整个非易失性数据的读写过程中，不可信分区发生任何问题都只会影响不可信分区的数据，不会影响可信分区的数据，保证了非易失性数据读写的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及数据安全技术领域，更具体的，涉及一种非易失性数据的读写方法及装置。
背景技术
在开发电子控制器，如汽车电子控制器时，经常需要在Flash或EEPROM中存储一些掉电不丢失的数据，称之为非易失性数据。控制器重新上电后需要读取非易失性数据，从而实现相关功能。如果这些非易失性数据被意外擦除或篡改，可能引发控制器的安全问题。
为了提高对非易失性数据读写的安全性，目前一般采用图1所示的软件架构实现非易失性数据的读写操作，当用户调用NVM_Read接口读取非易失性数据时，非易失性数据管理模块(NVM)会对读取的非易失性数据进行校验，如果校验失败，非易失性数据管理模块(NVM)会通知用户非易失性数据错误，从而保证用户不会使用错误的非易失性数据执行后续的操作。对数据的写(write)操作同理可得(图1中NVM_Write为写接口，Read和Write及箭头代表读写操作的方向)。由于上述非易失性数据的读写过程中，架构中各模块之间存在直接的函数调用和数据交互关系，为了保证各模块之间交互的安全性，各模块之间的安全等级必须一致。
但是，实际应用中架构中各模块可能来自不同的软件供应商，不同软件供应商出于各自的功能需求可能采用不同的安全等级。非易失性数据管理模块(NVM)对安全等级要求较高，当架构中非易失性数据管理模块(NVM)的安全等级为A等级，但是驱动接口抽象模块(Memlf)只通过了B等级的认证时，驱动接口抽象模块(Memlf)与非易失性数据管理模块(NVM)之间的交互存在安全隐患，无法保证对非易失性数据读写的安全性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种非易失性数据的读写方法及装置，在不需要所有模块安全等级一致的基础上，也能保证对非易失性数据读写的安全性。
为了实现上述发明目的，本发明提供的具体技术方案如下：
一种非易失性数据的读写方法，应用于非易失性数据管理系统中的数据安全管理模块，所述非易失性数据管理系统包括可信分区和不可信分区，所述可信分区包括所述数据安全管理模块，所述不可信分区包括非易失性数据管理模块，所述方法包括：
在接收到非易失性数据读取请求的情况下，触发所述非易失性数据管理模块将从存储设备读取到的非易失性数据写入所述不可信分区的缓存中；
读取所述不可信分区的缓存中的所述非易失性数据，并对所述非易失性数据进行校验；
若对所述非易失性数据的校验通过，则将所述可信分区的缓存中的数据更新为所述非易失性数据，以使控制器读取所述非易失性数据后运行相关功能。
可选的，在对所述非易失性数据的校验未通过的情况下，所述方法还包括：
执行预设的预警操作。
可选的，在对所述非易失性数据的校验未通过的情况下，所述方法还包括：
触发所述非易失性数据管理模块将从所述存储设备读取到的所述非易失性数据的备份数据写入所述不可信分区的缓存中；
读取所述不可信分区的缓存中的备份数据，并对备份数据进行校验；
若对备份数据的校验通过，则将所述可信分区的缓存中的数据更新为该备份数据；
若对备份数据的校验未通过，则再次触发所述非易失性数据管理模块将从所述存储设备读取到的所述非易失性数据的备份数据写入所述不可信分区的缓存中，直到对备份数据的校验通过或无法读取到新的备份数据而执行预设的预警操作。
可选的，所述方法还包括：
对所述可信分区的缓存中的数据进行更新，得到更新后的非易失性数据；
生成所述更新后的非易失性数据的校验码，并对所述更新后的非易失性数据和所述校验码进行封装，得到目标非易失性数据；
将所述目标非易失性数据拷贝至所述不可信分区的缓存中；
触发所述非易失性数据管理模块将所述目标非易失性数据写入存储设备。
可选的，所述方法还包括：
多次触发所述非易失性数据管理模块将所述目标非易失性数据写入所述存储设备，实现所述存储设备对所述目标非易失性数据的冗余存储。
一种非易失性数据的读写装置，应用于非易失性数据管理系统中数据安全管理模块，所述非易失性数据管理系统包括可信分区和不可信分区，所述可信分区包括所述数据安全管理模块，所述不可信分区包括非易失性数据管理模块，所述装置包括：
读取触发单元，用于在接收到非易失性数据读取请求的情况下，触发所述非易失性数据管理模块将从存储设备读取到的非易失性数据写入所述不可信分区的缓存中；
数据校验单元，用于读取所述不可信分区的缓存中的所述非易失性数据，并对所述非易失性数据进行校验；
数据更新单元，用于当对所述非易失性数据的校验通过时，将所述可信分区的缓存中的数据更新为所述非易失性数据，以使控制器读取所述非易失性数据后运行相关功能。
可选的，所述装置还包括：
预警执行单元，用于对所述非易失性数据的校验未通过的情况下，执行预设的预警操作。
可选的，所述装置还包括：
备份读取触发单元，用于在对所述非易失性数据的校验未通过的情况下，触发所述非易失性数据管理模块将从所述存储设备读取到的所述非易失性数据的备份数据写入所述不可信分区的缓存中；
备份数据校验单元，用于读取所述不可信分区的缓存中的备份数据，并对备份数据进行校验；若对备份数据的校验通过时触发备份数据更新单元，若对备份数据的校验不通过时再次触发所述备份读取触发单元，直到对备份数据的校验通过或无法读取到新的备份数据而执行预设的预警操作；
所述备份数据更新单元，用于当对备份数据的校验通过时，将所述可信分区的缓存中的数据更新为该备份数据。
可选的，所述数据更新单元，还用于对所述可信分区的缓存中的数据进行更新，得到更新后的非易失性数据；
所述装置还包括：
校验码生成单元，用于生成所述更新后的非易失性数据的校验码，并对所述更新后的非易失性数据和所述校验码进行封装，得到目标非易失性数据；
数据拷贝单元，用于将所述目标非易失性数据拷贝至所述不可信分区的缓存中；
写入触发单元，用于触发所述非易失性数据管理模块将所述目标非易失性数据写入存储设备。
可选的，所述写入触发单元，还用于多次触发所述非易失性数据管理模块将所述目标非易失性数据写入所述存储设备，实现所述存储设备对所述目标非易失性数据的冗余存储。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明公开的一种非易失性数据的读写方法，数据安全管理模块在接收到非易失性数据读取请求的情况下，触发不可信分区中的非易失性数据管理模块从存储设备中读取到的非易失性数据写入不可信分区的缓存中，通过对非易失性数据进行校验，并将校验通过的非易失性数据写入可信分区的缓存，保证可信分区中非易失性数据的正确性。由于在非易失性数据管理系统中将可信分区中的数据安全管理模块与不可信分区进行了隔离，在整个非易失性数据的读写过程中，不可信分区发生任何问题都只会影响不可信分区的数据，不会影响可信分区的数据，保证了非易失性数据读写的安全性。
在此基础上，系统中只有存储非易失性数据的安全管理模块需要较高的安全等级，其他模块均不需要较高的安全等级，即使其他模块的安全等级不一致，也不会影响非易失性数据读写的安全性，解决了现有技术中由于系统中各个模块的安全等级不一致导致对非易失性数据读写的安全性低的问题，同时由于其他模块不需要较高的安全等级，降低了系统的研发成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有实现非易失性数据的读写操作的软件架构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种非易失性数据管理系统的结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种非易失性数据的读写方法的流程示意图；
图4为本发明实施例公开的另一种非易失性数据的读写方法的流程示意图；
图5为本发明实施例公开的另一种非易失性数据的读写方法的流程示意图；
图6为本发明实施例公开的一种非易失性数据的更新方法的流程示意图；
图7为本发明实施例公开的一种非易失性数据的读写装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开一种非易失性数据的读写方法，应用于非易失性数据管理系统中数据安全管理模块，请参阅图2，非易失性数据管理系统包括可信分区和不可信分区，可信分区包括数据安全管理模块和缓存，不可信分区包括非易失性数据管理模块、驱动接口抽象模块、硬件驱动模块和缓存，可见，在非易失性数据管理系统中将可信分区中的数据安全管理模块与不可信分区进行了隔离，在整个非易失性数据的读写过程中，不可信分区发生任何问题都只会影响不可信分区的数据，不会影响可信分区的数据，保证了非易失性数据读写的安全性。在此基础上，系统中只有存储非易失性数据的安全管理模块需要较高的安全等级，其他模块均不需要较高的安全等级，即使其他模块的安全等级不一致，也不会影响非易失性数据读写的安全性，解决了现有技术中由于系统中各个模块的安全等级不一致导致对非易失性数据读写的安全性低的问题，同时由于其他模块不需要较高的安全等级，降低了系统的研发成本。
具体的，请参阅图3，本实施例公开的一种非易失性数据的读写方法包括如下步骤：
S101：在接收到非易失性数据读取请求的情况下，触发非易失性数据管理模块将从存储设备读取到的非易失性数据写入不可信分区的缓存中；
如在控制器重新上电后，控制器需要向数据安全管理模块发送非易失性数据读取请求。
存储设备可以为Flash或EEPROM。
非易失性数据管理模块从存储设备中读取非易失性数据的方法可以与现有技术相同，在此不再赘述。
S102：读取不可信分区的缓存中的非易失性数据，并对非易失性数据进行校验；
数据安全管理模块对非易失性数据的校验的方式可以为CRC校验、MD5校验等校验方式的任意一种，也可以为两种或两种以上校验方式的组合。
S103：若对非易失性数据的校验通过，则将可信分区的缓存中的数据更新为非易失性数据，以使控制器读取非易失性数据后运行相关功能。
即，使校验通过的非易失性数据覆盖可信分区的缓存中的原始存储数据。
请参阅图4，步骤S201、S202、S204分别对应上述S101～S103，新增步骤S203判断非易失性数据的校验是否通过，在对非易失性数据的校验未通过的情况下，执行步骤S205：预设的预警操作，预警操作可以为通知用户读取非易失性数据错误、将可信分区的缓存中的数据恢复为默认值等操作。
当存储设备中对非易失性数据进行冗余存储时，请参阅图5，本实施例公开了另一种非易失性数据的读写方法，在对非易失性数据的校验未通过的情况下，执行以下操作：
S305：触发非易失性数据管理模块将从存储设备读取到的非易失性数据的备份数据写入不可信分区的缓存中；
S306：判断是否成功读取不可信分区的缓存中的备份数据；
若未成功读取不可信分区的缓存中的备份数据，执行S307：执行预设的预警操作；
若成功读取不可信分区的缓存中的备份数据，执行S308：判断对备份数据的校验是否通过；
若对备份数据的校验未通过，执行S305；
若对备份数据的校验通过，执行S309：将可信分区的缓存中的数据更新为该备份数据。
图中S301～S304步骤所述内容与所述S201～S204相同，此处不再赘述。
需要说明的是，当存储设备中不存在非易失性数据的备份数据，或存储设备中非易失性数据的备份数据已经全部被读取，则无法成功读取不可信分区的缓存中的备份数据。
也就是说，若对备份数据的校验未通过，则再次触发非易失性数据管理模块将从存储设备读取到的非易失性数据的备份数据写入不可信分区的缓存中，直到对备份数据的校验通过或无法成功读取备份数据而执行预设的预警操作。
通过在对非易失性数据的校验未通过的情况下，校验非易失性数据的备份数据，可以提高读取非易失性数据的成功率。
进一步，根据实际情况，如用户需求或满足某个更新条件时，需要对可信分区的缓存中的非易失性数据进行更新，请参阅图6，本实施例还公开了一种非易失性数据的更新方法，具体包括以下步骤：
S401：对可信分区的缓存中的数据进行更新，得到更新后的非易失性数据；
S402：生成更新后的非易失性数据的校验码，并对更新后的非易失性数据和校验码进行封装，得到目标非易失性数据；
与对非易失性数据的校验方式相对应，该校验码与校验方式相对应，如校验方式为CRC校验，则该校验码为CRC校验码；校验方式为CRC校验与标识校验的组合，则该校验码包括CRC校验码和非易失性数据标识。
S403：将目标非易失性数据拷贝至不可信分区的缓存中；
S404：触发非易失性数据管理模块将目标非易失性数据写入存储设备。
为了实现存储设备对非易失性数据的冗余存储，进而实现非易失性数据读取时的冗余校验，可以多次触发非易失性数据管理模块将目标非易失性数据写入存储设备，实现存储设备对目标非易失性数据的冗余存储。
综上，由可信分区中的数据安全管理模块实现安全机制，如对非易失性数据的校验、冗余管理以及与不可信分区的交互，非易失性数据管理模块仅作为非易失性数据读写的通道，提供非易失性数据读写的接口，因此，不可信分区中的各个模块均不需要较高的安全等级，即使其他模块的安全等级不一致，也不会影响非易失性数据读写的安全性，解决了现有技术中由于系统中各个模块的安全等级不一致导致对非易失性数据读写的安全性低的问题，同时由于其他模块不需要较高的安全等级，降低了系统的研发成本。
基于上述实施例公开的一种非易失性数据的读写方法，本实施例对应公开了一种非易失性数据的读写装置，应用于非易失性数据管理系统中数据安全管理模块，所述非易失性数据管理系统包括可信分区和不可信分区，所述可信分区包括所述数据安全管理模块，所述不可信分区包括非易失性数据管理模块，请参阅图7，所述装置包括：
读取触发单元701，用于在接收到非易失性数据读取请求的情况下，触发所述非易失性数据管理模块将从存储设备读取到的非易失性数据写入所述不可信分区的缓存中；
数据校验单元702，用于读取所述不可信分区的缓存中的所述非易失性数据，并对所述非易失性数据进行校验；
数据更新单元703，用于当对所述非易失性数据的校验通过时，将所述可信分区的缓存中的数据更新为所述非易失性数据，以使控制器读取所述非易失性数据后运行相关功能。
可选的，所述装置还包括：
预警执行单元，用于对所述非易失性数据的校验未通过的情况下，执行预设的预警操作。
可选的，所述装置还包括：
备份读取触发单元，用于在对所述非易失性数据的校验未通过的情况下，触发所述非易失性数据管理模块将从所述存储设备读取到的所述非易失性数据的备份数据写入所述不可信分区的缓存中；
备份数据校验单元，用于读取所述不可信分区的缓存中的备份数据，并对备份数据进行校验；若对备份数据的校验通过时触发备份数据更新单元，若对备份数据的校验通过时再次触发所述备份读取触发单元，直到对备份数据的校验通过或无法读取到新的备份数据而执行预设的预警操作；
所述备份数据更新单元，用于当对备份数据的校验通过时，将所述可信分区的缓存中的数据更新为该备份数据。
可选的，所述数据更新单元，还用于对所述可信分区的缓存中的数据进行更新，得到更新后的非易失性数据；
所述装置还包括：
校验码生成单元，用于生成所述更新后的非易失性数据的校验码，并对所述更新后的非易失性数据和所述校验码进行封装，得到目标非易失性数据；
数据拷贝单元，用于将所述目标非易失性数据拷贝至所述不可信分区的缓存中；
写入触发单元，用于触发所述非易失性数据管理模块将所述目标非易失性数据写入所述存储设备。
可选的，所述写入触发单元，还用于多次触发所述非易失性数据管理模块将所述目标数据写入所述存储设备，实现所述存储设备对所述目标非易失性数据的冗余存储。
本实施例公开的一种非易失性数据的读写装置，数据安全管理模块在接收到非易失性数据读取请求的情况下，触发不可信分区中的非易失性数据管理模块从存储设备中读取到的非易失性数据写入不可信分区的缓存中，通过对非易失性数据进行校验，并将校验通过的非易失性数据写入可信分区的缓存，保证可信分区中非易失性数据的正确性。由于在非易失性数据管理系统中将可信分区中的数据安全管理模块与不可信分区进行了隔离，在整个非易失性数据的读写过程中，不可信分区发生任何问题都只会影响不可信分区的数据，不会影响可信分区的数据，保证了非易失性数据读写的安全性。
在此基础上，系统中只有存储非易失性数据的安全管理模块需要较高的安全等级，其他模块均不需要较高的安全等级，即使其他模块的安全等级不一致，也不会影响非易失性数据读写的安全性，解决了现有技术中由于系统中各个模块的安全等级不一致导致对非易失性数据读写的安全性低的问题，同时由于其他模块不需要较高的安全等级，降低了系统的研发成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种非易失性数据的读写方法，其特征在于，应用于非易失性数据管理系统中的数据安全管理模块，所述非易失性数据管理系统包括可信分区和不可信分区，所述可信分区包括所述数据安全管理模块，所述不可信分区包括非易失性数据管理模块，所述方法包括：
在接收到非易失性数据读取请求的情况下，触发所述非易失性数据管理模块将从存储设备读取到的非易失性数据写入所述不可信分区的缓存中；
读取所述不可信分区的缓存中的所述非易失性数据，并对所述非易失性数据进行校验；
若对所述非易失性数据的校验通过，则将所述可信分区的缓存中的数据更新为所述非易失性数据，以使控制器读取所述非易失性数据后运行相关功能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述非易失性数据的校验未通过的情况下，所述方法还包括：
执行预设的预警操作。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述非易失性数据的校验未通过的情况下，所述方法还包括：
触发所述非易失性数据管理模块将从所述存储设备读取到的所述非易失性数据的备份数据写入所述不可信分区的缓存中；
读取所述不可信分区的缓存中的备份数据，并对备份数据进行校验；
若对备份数据的校验通过，则将所述可信分区的缓存中的数据更新为该备份数据；
若对备份数据的校验未通过，则再次触发所述非易失性数据管理模块将从所述存储设备读取到的所述非易失性数据的备份数据写入所述不可信分区的缓存中，直到对备份数据的校验通过或无法读取到新的备份数据而执行预设的预警操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述可信分区的缓存中的数据进行更新，得到更新后的非易失性数据；
生成所述更新后的非易失性数据的校验码，并对所述更新后的非易失性数据和所述校验码进行封装，得到目标非易失性数据；
将所述目标非易失性数据拷贝至所述不可信分区的缓存中；
触发所述非易失性数据管理模块将所述目标非易失性数据写入存储设备。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
多次触发所述非易失性数据管理模块将所述目标非易失性数据写入存储设备，实现存储设备对所述目标非易失性数据的冗余存储。
6.一种非易失性数据的读写装置，其特征在于，应用于非易失性数据管理系统中的数据安全管理模块，所述非易失性数据管理系统包括可信分区和不可信分区，所述可信分区包括所述数据安全管理模块，所述不可信分区包括非易失性数据管理模块，所述装置包括：
读取触发单元，用于在接收到非易失性数据读取请求的情况下，触发所述非易失性数据管理模块将从存储设备读取到的非易失性数据写入所述不可信分区的缓存中；
数据校验单元，用于读取所述不可信分区的缓存中的所述非易失性数据，并对所述非易失性数据进行校验；
数据更新单元，用于当对所述非易失性数据的校验通过时，将所述可信分区的缓存中的数据更新为所述非易失性数据，以使控制器读取所述非易失性数据后运行相关功能。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
预警执行单元，用于对所述非易失性数据的校验未通过的情况下，执行预设的预警操作。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
备份读取触发单元，用于在对所述非易失性数据的校验未通过的情况下，触发所述非易失性数据管理模块将从所述存储设备读取到的所述非易失性数据的备份数据写入所述不可信分区的缓存中；
备份数据校验单元，用于读取所述不可信分区的缓存中的备份数据，并对备份数据进行校验；若对备份数据的校验通过时触发备份数据更新单元，若对备份数据的校验不通过时再次触发所述备份读取触发单元，直到对备份数据的校验通过或无法读取到新的备份数据而执行预设的预警操作；
所述备份数据更新单元，用于当对备份数据的校验通过时，将所述可信分区的缓存中的数据更新为该备份数据。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述数据更新单元，还用于对所述可信分区的缓存中的数据进行更新，得到更新后的非易失性数据；
所述装置还包括：
校验码生成单元，用于生成所述更新后的非易失性数据的校验码，并对所述更新后的非易失性数据和所述校验码进行封装，得到目标非易失性数据；
数据拷贝单元，用于将所述目标非易失性数据拷贝至所述不可信分区的缓存中；
写入触发单元，用于触发所述非易失性数据管理模块将所述目标非易失性数据写入存储设备。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：
所述写入触发单元，还用于多次触发所述非易失性数据管理模块将所述目标非易失性数据写入存储设备，实现存储设备对所述目标非易失性数据的冗余存储。
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