CN113051544A - 外部设备及其验证更新方法 - Google Patents

Abstract

一种外部设备，用于执行一验证更新方法，所述验证更新方法包括接收一数据字符串及一公钥、根据一预设参数及所述数据字符串获得多个重组数据块、根据所述公钥验证所述多个数据块以获得一字符串验证结果、根据所述字符串验证结果及所述多个重组数据块选择性地输出一更新指令及一更新码、以及根据所述更新指令将所述更新码更新至所述固件。因此，所述外部设备具有先验证再更新的能力。

Description

外部设备及其验证更新方法

技术领域

本发明涉及一种外部设备及其验证更新方法。

背景技术

外部设备用于连接主设备，主设备包括个人计算机、移动设备、游戏机等，而外部设备包括影音扩充基座(DisplayPort Hub)、通用串行总线集线器(USB Hub)、扫描仪、及打印机等输出/输入设备或储存设备，举例来说影音扩充基座能够连接个人计算机，并转换影像信号输出至不同规格的屏幕。一般而言，外部设备的处理芯片有固件更新需求时，可通过USB或是其他连接通信接口(RS-232、RS-485序列线等)连接主设备进行更新。

有鉴于当前黑客猖獗，若厂商发布的固件更新文件遭到恶意篡改且外部设备在收到文件后没有相应的验证机制，将使遭篡改的固件被更新至外部设备的芯片中，造成无法预期的错误。

厂商应用许多数据校验机制(Checksum)以保障固件更新文件的完整性及正确性，包括奇偶校验或循环冗余校验(CRC,Cyclic redundancy check)等方式，然而这些校验机制仍有较大的风险被破解。

发明内容

本发明提供一种具有验证更新方法的外部设备，根据一些实施例，外部设备包含一连接器、一待更新芯片、以及一控制电路。所述连接器具有一通信接口。所述控制电路用以通过所述连接器接收一数据字符串及一公钥、根据一预设参数及所述数据字符串，获得多个重组数据块、根据所述公钥，验证所述多个重组数据块，获得一字符串验证结果、及根据所述字符串验证结果及所述多个重组数据块，选择性地输出一更新指令及一更新码。所述待更新芯片具有一固件，所述待更新芯片根据所述更新指令，将所述更新码更新至所述固件。

根据一些实施例，所述多个重组数据块分别包括一原始数据块、一块地址、及一数字签名，所述控制电路通过所述公钥验证所述数字签名，以获得所述字符串验证结果。

根据一些实施例，所述控制电路根据所述多个原始数据块及对应的所述块地址，获得所述更新码。

根据一些实施例，所述控制电路根据所述字符串验证结果，选择性地输出所述更新指令及所述更新码，包括当所述字符串验证结果为正确，输出所述更新指令及所述更新码、以及当所述字符串验证结果为不正确，不输出所述更新指令及所述更新码。

根据一些实施例，其中所述控制电路接收所述数据字符串，包括接收多个重组数据块，所述多个重组数据块分别包括一原始数据块、一块地址、及一数字签名，所述多个原始数据块对应所述多个块地址，所述多个重组数据块的接收顺序与所述对应的所述块地址不相关。

本发明提供一种验证更新方法，用于一外部设备，所述外部设备包括一待更新芯片，所述待更新芯片具有一固件，根据一些实施例，所述验证更新方法包括接收一数据字符串及一公钥、根据一预设参数及所述数据字符串，获得多个重组数据块、根据所述公钥，验证所述多个重组数据块，获得一字符串验证结果、根据所述字符串验证结果及所述多个重组数据块，选择性地输出一更新指令及一更新码、以及根据所述更新指令将所述更新码更新至所述固件。

根据一些实施例，所述多个重组数据块分别包括一原始数据块、一块地址、及一数字签名，所述控制电路通过所述公钥验证所述数字签名，并通过一哈希函数验证所述数据块，以获得所述字符串验证结果。

根据一些实施例，所述控制电路根据所述多个原始数据块及对应的所述块地址，获得所述更新码。

根据一些实施例，根据所述字符串验证结果，选择性地输出一更新指令及一更新码，包括当所述字符串验证结果为正确，输出所述更新指令及所述更新码，以及当所述字符串验证结果为不正确，不输出所述更新指令及所述更新码。

根据一些实施例，接收所述数据字符串的步骤，包括接收多个重组数据块，所述多个重组数据块分别包括一原始数据块、一块地址、及一数字签名，所述多个原始数据块对应所述多个块地址，所述多个重组数据块的接收顺序与所述对应的所述块地址不相关。

综上所述，根据一些实施例，具有验证更新方法的外部设备，有验证数据再执行更新的功能。

附图说明

图1为根据一些实施例，示出了外部设备及其应用的电路方块示意图；

图2为根据一些实施例，示出了外部设备及其应用的电路方块示意图；

图3为根据一些实施例，示出了外部设备及其应用的电路方块示意图；

图4为根据一些实施例，示出了验证更新方法的流程图；以及

图5为根据一些实施例，示出了原始数据与数据字符串的示意图。

具体实施方式

首先，请参考图1，图1为根据一些实施例，示出了外部设备及其应用的电路方块示意图。外部设备10包含一连接器12、一待更新芯片16、以及一控制电路14。该连接器12具有一通信接口，如RS-232、RS-485或通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)，但本发明不限于此。该控制电路14用以通过该连接器12接收一数据字符串及一公钥、根据一预设参数及该数据字符串，获得多个重组数据块、根据该公钥，验证该多个重组数据块，获得一字符串验证结果、及根据该字符串验证结果及该多个重组数据块，选择性地输出一更新指令及一更新码。该待更新芯片16具有一固件，该待更新芯片16根据该更新指令，将该更新码更新至该固件。

前述外部设备10可以是但不限于影音设备(Audio、Video)、USB通信控制设备(Communications and CDC Control，如网卡、调制解调器、串行端口)、人机接口设备(Human Interface Device，如键盘及鼠标)、物理接口设备(Physical Interface Device,如控制杆)、静止图像捕捉设备(Image，如影像扫描仪)、打印设备(Printer，打印机)、大容量存储设备(Mass Storage，如U盘、移动硬盘、存储卡、数码相机)、集线器(USB Hub)、通信设备(CDC-Date，如调制解调器及传真)、智能卡设备(Smart Card，如卡片阅读机)、影像设备(Video，如网络摄像机)、或无线传输设备(Wireless Controller，如蓝牙)等。

外部设备10用于通过一连接器12连接一主设备(Host)90，该连接器12的连接接口可以是但不限于USB、RS-232及RS-485或其他通信接口，其中主设备90可以是但不限于个人计算机、移动设备、游戏机等。在图1的实施例中，该外部设备10具有影音处理输出功能，待更新芯片16为一影音扩充芯片(DisplayPort Hub)，该待更新芯片16包括一固件及三个影音接头，该多个影音接头分别是DP(DisplayPort)20、HDMI 26以及VGA 28。在此实施例中，待更新芯片(影音扩充芯片)16用以将来自连接器12的影音信号转换为三个不同影音格式：VGA,HDMI及DP，其中DP 20连接一屏幕。图1的实施例中，主设备90为一个人计算机，该主设备(个人计算机)90通过连接器12连接控制电路14，并输出一数据字符串及一公钥，该控制电路14接收该数据字符串及该公钥。其中外部设备10以内部整合电路(I2C,Inter-Integrated Circuit)作为控制电路14与待更新芯片(影音扩充芯片)16的通信总线。

请参考图1，主设备(个人计算机)90通过该连接器12输出一数据字符串50及一公钥(Public Key)。根据一些实施例，该数据字符串50为主设备(个人计算机)90经由网络94从外部设备10的原厂服务器92下载，用以更新其待更新芯片16的固件(Firmware)的更新文件。其中针对该数据字符串50的内容，请参考图1及图5的实施例，据52与数据字符串50的示意图。原始数据52为预计写入待更新芯片16的固件的原始更新码(或简称更新码)，数据字符串50则为原厂服务器92经过防篡改处理后的更新包。

服务器92根据一第一参数将原始数据52切分为多个原始数据块，该原始数据52为原厂制作完成的更新码，该更新码对应该外部设备10的待更新芯片16，该第一参数例如但不限于64K Bytes。在图5的实施例中，原始数据52被切分为五个原始数据块OB00、OB01、OB02、OB03、OB04，其中每一原始数据块的大小即为前述第一参数(64K Bytes)，接着，服务器92在每一该原始数据块OB00、OB01、OB02、OB03、OB04的前、后各别添加一对应的块地址AD00、AD01、AD02、AD03、AD04及一数字签名S00、S01、S02、S03、S04，以形成多个重组数据块RB，该多个块地址AD00-04对应该多个原始数据块OB00-04在该更新码(原始数据52)的位置。接着，服务器92以随机方式重新排列该多个重组数据块RB，以形成数据字符串50。从图5可以看出，数据字符串50包括五个重组数据块RB00、RB01、RB02、RB03、RB04，由于服务器92以随机方式重新排列，因此，重组数据块RB00-RB04的排列顺序相异于原始数据52的原始数据块OB00-OB04的排列顺序。在一些实施例中，该块地址AD00-AD04具有一第一尺寸及该数字签名S00-S04具有一第二尺寸，因此，每一重组数据块RB00-RB04的大小即为单一原始数据块OB00-OB04的大小(第一参数)、单一块地址AD00-AD04大小(第一尺寸)、及单一数字签名S00-S04大小(第二尺寸)的总和，此单一重组数据块RB00-RB04的大小称为一预设参数。因此，外部设备10将通过连接器12依序接收重组数据块RB00、重组数据块RB01、重组数据块RB02、重组数据块RB03及重组数据块RB04等五个重组数据块，其中图5为本发明的一实施例，原始数据块OB00-OB04的数量并不以此为限。

前述实施例五个重组数据块RB00-RB04分别包括一原始数据块、一块地址及一数字签名，其中该数字签名为服务器92使用一哈希函数将该原始数据块转成一信息摘要，再通过服务器92的私钥(Private Key)对该信息摘要加密，得到该数字签名，在图5实施例中，每一重组数据块RB00-RB04的大小为该预设参数，原始数据块OB00-OB04的大小为第一参数，该预设参数大于该第一参数。

前述数据字符串50是服务器92根据私钥、第一参数、哈希函数、原始更新文件(即原始数据52)及前述步骤制作而成的。在一些实施例中，前述数据字符串50也可由主设备(个人计算机)90依前述步骤完成，即，主设备(个人计算机)90未从原厂服务器92下载该数据字符串，而是根据私钥、第一参数、哈希函数、原始更新文件(即原始数据52)及前述步骤完成该数据字符串50并传送给该外部设备10的控制电路14。

请参考图1及图4，图4为根据一些实施例，示出了验证更新方法的流程图。根据一些实施例，控制电路14通过该连接器12接收该数据字符串50及该公钥(图4步骤S100)，控制电路14根据该预设参数及该数据字符串，以获得该多个重组数据块(图4步骤S200)。具体而言，在图5实施例中，当控制电路14第一次接收完与预设参数相同大小的二进制代码，即获得重组数据块RB00，当第二次接收完与预设参数相同大小的二进制代码，获得重组数据块RB01，以此类推，控制电路14依序获得重组数据块RB02、RB03、RB04。

控制电路14根据该公钥，验证该多个重组数据块，以获得一字符串验证结果(图4步骤S300)。具体而言，控制电路14根据该公钥，依接收顺序验证重组数据块RB00、重组数据块RB01、重组数据块RB02、重组数据块RB03及重组数据块RB04，以分别获得块验证结果，其中只要任一重组数据块的块验证结果不正确，该数据字符串的验证结果(以下称字符串验证结果)为不正确。当每一块验证结果均为正确，即字符串验证结果为正确。

该控制电路14根据该字符串验证结果及该多个重组数据块，选择性地输出一更新指令及一更新码(图4步骤S400)。具体而言，当该字符串验证结果不正确时，控制电路14不进行动作，即，控制电路14不输出更新指令，也不输出更新码。反之，当该字符串验证结果为正确时，控制电路14输出该更新指令及该更新码。具体而言，控制电路14根据该多个重组数据块RB00-04，输出该更新码。以图5的重组数据块RB00-04为例，控制电路14根据前述块地址AD00-AD04及数字签名S00-S04的预设尺寸，从每一重组数据块RB00-04中，获得(还原)对应每一原始数据块OB00-04的块地址AD00-AD04、数字签名S00-S04、及原始数据块OB00-04的内容。接着，控制电路14根据每一原始数据块OB00-04所对应的块地址AD00-04还原该多个原始数据块OB00-04的排列顺序，并获得如图5所示的原始数据52(即前述更新码)，换句话说，原始数据块OB00-04在数据字符串50的排列顺序为1、3、0、4、2，控制电路14根据原始数据块OB00-04的对应块地址AD00-04重新排列为0、1、2、3、4的顺序，并获得原始数据52。在图1的实施例中，控制电路14将该更新指令及该更新码输出至该待更新芯片16。

待更新芯片(影音扩充芯片)16根据该更新指令将该更新码更新至待更新芯片16的固件，以完成更新作业。

在一些实施例中，前述控制电路14验证该多个重组数据块的方式为：控制电路14于接收该数据字符串50时，将该数据字符串50储存至一随机存取存储器RAM(图未示出)，再根据该预设参数将该数据字符串50切割为五个重组数据块(RB00-RB04)，接着分别对五个重组数据块(RB00-RB04)使用该哈希函数以将每个重组数据块中的原始数据块OB00-OB04转成分别对应的信息摘要，再通过该公钥验证该原始数据块OB00-OB04对应的数字签名(S00-S04)，以获得分别对应的验证后的信息摘要，并逐一比对该信息摘要及该验证后的信息摘要，若两者相同，则该重组数据块的块验证结果为正确，若两者不相同，则该重组数据块的块验证结果为不正确。当所有块验证结果为正确时，数据字符串50的字符串验证结果为正确。反之，当任一块验证结果不正确时，数据字符串50的字符串验证结果即不正确。

若通过主设备(个人计算机)90经由网络94所下载的数据字符串50并非原厂制作的数据字符串50，而为已遭人篡改的数据字符串(以下称已篡改字符串)，控制电路14对该已篡改字符串进行切割及验证时，其字符串验证结果为不正确，控制电路14将不会输出更新指令，待更新芯片16也不会使用遭篡改的更新码进行更新。

请参考图2，图2为根据一些实施例，示出了外部设备及其应用的电路方块示意图。外部设备10包括一连接器12、一待更新芯片16、一扬声器30及一控制电路14。在图2实施例中，该外部设备10具有音源信号处理输出功能，待更新芯片16为一音频芯片，该待更新芯片(音频芯片)16包括一固件及对应的一扬声器30。在此实施例中，待更新芯片(音频芯片)16用以将来自主设备90的数字音源信号转换成模拟声音信号输出。控制电路14接收数据字符串50、验证数据字符串及后续动作，与图1实施例类似，不再赘述。

请参考图3，图3为根据一些实施例，示出了外部设备及其应用的电路方块示意图。外部设备10包括一连接器12、一待更新芯片16、一网络接头(RJ45)40及一控制电路14。在图3实施例中，该外部设备10具有网络分组交换功能，待更新芯片16为一网络通信芯片，该待更新芯片(网络通信芯片)16包括一固件及对应的一网络接头(RJ45)40。在此实施例中，待更新芯片(网络通信芯片)16用以将来自连接器12的数据发送至网络。控制电路14接收数据字符串50、验证数据字符串及后续动作，与图1实施例类似，不再赘述。

请参考图4，根据一些实施例，验证更新方法用于外部设备，该外部设备包括待更新芯片，该待更新芯片具有固件，验证更新方法包括：

步骤S100：接收数据字符串及公钥；

步骤S200：根据预设参数获得多个重组数据块；

步骤S300：根据公钥验证多个重组数据块，并获得字符串验证结果；

步骤S400：根据该字符串验证结果及该多个重组数据块，选择性地输出一更新指令及一更新码；以及

步骤S500：根据更新指令将更新码更新至固件。

参考图4及图5，步骤S100的数据字符串50由多个重组数据块RB00-RB04排列而成，且每一该重组数据块RB00-RB04分别包括一原始数据块OB00-OB04、一块地址AD00-AD04及一数字签名S00-S04，其中块地址(AD00-AD04)为原始数据块OB00-OB04更新至固件的参考依据，其中重组数据块RB00-RB04的接收顺序与该对应的该块地址不相关，具体而言，第一接收顺序的重组数据块RB00包含原始数据块OB01及对应的块地址AD01，因此，第一接收顺序的重组数据块RB00与其对应的块地址AD01不相关。

步骤S200的获得多个重组数据块是指根据一预设参数接收数据字符串50，该预设参数为单一重组数据块本身的长度值，即该预设参数为单一原始数据块OB00-OB04(第一参数)、单一块地址AD00-AD04(第一尺寸)及单一数字签名S00-S04(第二尺寸)长度的总和，该预设参数为一预设值，此预设值是原厂制造外部设备10时，预写入控制电路14的固件内的值，此预设参数为图5实施例所述的预设参数。在此步骤中，控制电路14每接收一个与该预设参数相同大小的二进制代码(Binary Code)，即获得一重组数据块，具体而言，在图5实施例中，第一次接收完与该预设参数相同大小的二进制代码时，获得重组数据块RB00，第二次接收完与该预设参数相同大小的二进制代码时，获得重组数据块RB01，以此类推，第五次接收完与该预设参数相同大小的二进制代码时，获得重组数据块RB04。

步骤S300验证多个重组数据块RB00-RB04，通过哈希函数将每个重组数据块中的原始数据块OB00-OB04转成分别对应的信息摘要，再通过该公钥验证该原始数据块OB00-OB04对应的数字签名，以获得每个对应的验证后的信息摘要，并逐一比对该信息摘要及该验证后的信息摘要，若两者相同，则该重组数据块的块验证结果为正确，若两者不相同，则该重组数据块的块验证结果为不正确。当所有块验证结果为正确时，字符串验证结果为正确。反之，任一块验证结果不正确时，字符串验证结果为不正确。

前述步骤S400“根据该字符串验证结果及该多个重组数据块，选择性地输出一更新指令及一更新码”包括：

步骤S410：判断字符串验证结果是否正确；

步骤S420：当字符串验证结果不正确时，不输出更新指令；以及

步骤S430：当字符串验证结果正确时，输出更新指令及更新码。

其中，步骤S430的当字符串验证结果正确时，根据该多个原始数据块输出更新指令，并输出更新码。在图5实施例中，该更新码即为根据原始数据块OB00-OB04对应的块地址AD00-AD04还原的原始数据52(即更新码)。

步骤S500将更新码更新至固件，待更新芯片16根据更新指令，将更新码(五个原始数据块OB00-OB04)根据相应的块地址(AD00-AD04)更新至该固件。例如，原始数据块OB00对应的块地址为AD00，则该待更新芯片16将该原始数据块RB00更新至固件相应的块地址AD00，并以此类推。

通过上述步骤S100至S500，外部设备10在接收数据字符串50后，通过公钥对数字签名进行验证，通过验证的更新码才会被更新至待更新芯片16的固件，以确保外部设备10不会更新遭篡改的更新码至该待更新芯片16的固件上。

【符号说明】

10 外部设备 12 连接器

14 控制电路 16 待更新芯片

20 DP(Display Port) 26 HDMI

28 VGA 30 扬声器

40 RJ45 50 数据字符串

52 原始数据 90 主设备

92 服务器 94 网络

S100-S500 步骤

OB00～OB04 原始数据块

AD00～AD04 块地址

S00～S04 数字签名

RB00～RB04 重组数据块

Claims (10)

1.一种外部设备，包括：

一连接器，其具有一通信接口；

一待更新芯片，其具有一固件；以及

一控制电路，其用以

通过该连接器接收一数据字符串及一公钥；

根据一预设参数及所述数据字符串，获得多个重组数据块；

根据所述公钥，验证所述多个重组数据块，获得一字符串验证结果；及

根据所述字符串验证结果及所述多个重组数据块，选择性地输出一更新指令及一更新码；

其中所述待更新芯片根据所述更新指令，将所述更新码更新至所述固件。

2.根据权利要求1所述的外部设备，其特征在于，所述多个重组数据块分别包括一原始数据块、一块地址、及一数字签名，所述控制电路通过所述公钥验证所述数字签名，以获得所述字符串验证结果。

3.根据权利要求2所述的外部设备，其特征在于，所述控制电路根据所述多个原始数据块及对应的所述块地址，获得所述更新码。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的外部设备，其特征在于，所述控制电路根据所述字符串验证结果，选择性地输出所述更新指令及所述更新码，包括：

当所述字符串验证结果为正确，输出所述更新指令及所述更新码；以及

当所述字符串验证结果为不正确，不输出所述更新指令及所述更新码。

5.根据权利要求4所述的外部设备，其特征在于，所述控制电路接收所述数据字符串，包括接收多个重组数据块，所述多个重组数据块分别包括一原始数据块、一块地址、及一数字签名，所述多个原始数据块对应所述多个块地址，所述多个重组数据块的接收顺序与对应的所述块地址不相关。

6.一种验证更新方法，用于一外部设备，所述外部设备包括一待更新芯片，所述待更新芯片具有一固件，所述验证更新方法包括：

接收一数据字符串及一公钥；

根据一预设参数及所述数据字符串，获得多个重组数据块；

根据所述公钥，验证所述多个重组数据块，获得一字符串验证结果；

根据所述字符串验证结果及所述多个重组数据块，选择性地输出一更新指令及一更新码；以及

根据所述更新指令将所述更新码更新至所述固件。

7.根据权利要求6所述的验证更新方法，其特征在于，所述多个重组数据块分别包括一原始数据块、一块地址、及一数字签名，所述控制电路通过所述公钥验证所述数字签名，并通过一哈希函数验证所述数据块，以获得所述字符串验证结果。

8.根据权利要求7所述的验证更新方法，其特征在于，所述控制电路根据所述多个原始数据块及对应的所述块地址，获得所述更新码。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的验证更新方法，其特征在于，根据所述字符串验证结果，选择性地输出一更新指令及一更新码，包括：

当所述字符串验证结果为正确，输出所述更新指令及所述更新码；以及

当所述字符串验证结果为不正确，不输出所述更新指令及所述更新码。

10.根据权利要求9所述的验证更新方法，其特征在于，接收所述数据字符串，包括接收多个重组数据块，所述多个重组数据块分别包括一原始数据块、一块地址、及一数字签名，所述多个原始数据块对应所述多个块地址，所述多个重组数据块的接收顺序与所述对应的所述块地址不相关。

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