CN113495792A - 一种操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种linux操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法，包括如下步骤：步骤S1、在计算机上安装应用程序，应用程序包括用于录入指纹的指纹应用程序，应用程序的安装包中包括对应的指纹设备的动态库文件；步骤S2、建立指纹应用程序控制指纹设备的Linux动态库显式调用API；步骤S3、指纹应用程序通过Linux动态库显式调用API显式调用动态库文件，以此进行指纹的识别并记录用户信息；步骤S4、Linux操作系统登录通过pam的认证机制对指纹设备进行操作。本发明将指纹设备和应用程序实现分离，解决指纹设备更新后导致的上层的应用程序也需要进行更新的问题，减少指纹设备更新对上层应用程序的影响。

Description

一种操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法

技术领域

本发明涉及指纹识别技术，具体涉及一种操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法。

背景技术

指纹识别在现在的生物识别技术中占有着广泛的市场，现在已经有很多的笔记本以及电脑外设都添加了指纹识别设备，在未来随着设备成本的降低的趋势，指纹识别市场将会持续保持稳定的增长速度，各种指纹设备的种类不断增加，功能不断发生变化，变的愈加多样和复杂。而在当前的龙芯平台和兆芯平台的linux系统中，每一个指纹设备的使用都需要进行单独的适配，导致指纹设备的管理变得十分复杂，而每个设备都由自已独有的一套接口来实现，这样会占用不必要的系统资源，并且影响用户在使用指纹设备时的速度。因此在这种情况下，不同指纹设备在适配时进行了大量的重复工作。

原有的linux系统通过fprintd来执行指纹的注册和验证，由fprintd负责用户和指纹设备之间的调用，其中，fprintd为系统中用来进行指纹登录和验证的软件包。fprintd在进行新的指纹适配时，需要根据设备提供的接口库文件，进行代码层面的重新编写，通过编译工具将新设备需要的库编译到fprintd中，编译成功后对系统中现有的fprintd进行升级，才能支持新的指纹设备。在注册指纹时，需要使用管理员权限在命令行中输入fprintd-enroll来引导用户进行指纹的注册，使用fprintd-veridy来进行指纹验证，fprintd会在登录时的pam登录模块中添指纹验证配置，在使用指纹登录时就会调用这个pam模块，执行指纹的对比验证，成功之后就会进入系统，当指纹对比失败，会继续执行密码验证，这是一个串行的过程，只有密码验证失败之后才能再进行新的指纹验证。

上述方案的指纹设备适配过程中，需要重复地去针对每一个设备去做单独的适配，将设备提供的接口整合到fprintd中，会导致fprintd的代码不断的增多，后面进行的维护成本会不断增大，并且这些指纹设备并未全部支持x86、mips、arm等多个平台，针对多个平台的情况，而上面的方案是将这些都集中在一个软件包中来实现，当设备的算法进行更新后，会导致需要修改fprintd,并且对所有已经适配过的设备进行重新验证和测试，导致资源的浪费，而且针对不同的设备不能自动去选择，需要用户进行手动配置，这会增加指纹登录的使用难度，空耗系统资源。

发明内容

本发明的目的就是提供一种linux操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法，以解决现有的linux操作系统中指纹设备适配中存在的系统资源浪费严重和维护成本高的问题。

本发明是这样实现的：

一种linux操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法，包括如下步骤：

步骤S1、建立与指纹设备分离的指纹应用程序，应用程序中包括对应的所述指纹设备的动态库文件的调用模块；

步骤S2、建立所述指纹应用程序控制所述指纹设备的Linux动态库显式调用API；

步骤S3、所述指纹应用程序通过所述Linux动态库显式调用API显式调用所述动态库文件，以此进行指纹的识别并记录用户信息；

步骤S4、Linux操作系统登录通过pam的认证机制对指纹设备进行操作。

其中，在步骤S3中，所述指纹应用程序对所述动态库文件的显示调用通过dlopen以指定模式并打开指定的所述动态库文件，所述指纹应用程序获取到所述动态库文件的操作句柄后，通过dlsym读取所述动态库文件中的函数地址，找到查找设备、执行设备初始、提示用户进行指纹录入以及保存指纹数据的函数地址后，来进行指纹的识别并进行用户记录。

其中，在步骤S3中，所述动态库文件存放在Linux操作系统的/usr/lib64/sy-fprint/Device的路径中，所述指纹应用程序通过所述Linux动态库显式调用API查找所述动态库文件中的函数地址，在查找时首先会读取该目录中的所有动态库文件，进行统计后，对每个所述动态库文件进行判断。

其中，所述指纹应用程序对每个所述动态库文件进行判断时：

对于不符合所述Linux动态库显式调用API的动态库文件，所述指纹应用程序默认排除；

查找到符合所述Linux动态库显式调用API的动态库文件时，所述指纹应用程序会读取所述动态库文件的接口函数地址，将接口函数地址保存在DeviceData数据结构中，当需要调用所述动态库文件时，就会直接调用该数据结构中的成员。

其中，当所述DeviceData数据结构被填充完成后，应用程序就会执行device_search的接口函数地址来判断当前是否存在该指纹设备，如果存在该指纹设备，给用户显示指纹的管理界面，用户能够进行常规的指纹录入和删除操作。

其中，所述步骤S4中，Linux操作系统登录通过pam的认证机制对指纹设备进行操作的具体步骤为：

步骤S401、linux操作系统的pam为指纹应用程序提供了一套可以自动调用的接口；

步骤S402、所述指纹应用程序包括对应指纹设备的验证模块，所述指纹应用程序在进行指纹设备的配置时进行pam的配置，将对应指纹设备的验证模块存放到Linux操作系统的pam配置文件中，实现对pam配置文件的修改；

步骤S403、在pam的认证机制中，Linux操作系统的pam通过调用步骤S401的接口建立所述指纹应用程序与所述动态库文件中对应接口的通信。

本发明的有益效果是：

一、指纹应用程序在使用中，只会对动态库文件中的特定接口进行操作，并不使用其它的接口，在指纹设备的动态库文件进行更新时，只要指纹应用程序所需要的接口存在，指纹应用程序就可以正常的使用，指纹应用程序并不会去直接操作指纹设备，指纹应用程序将指纹设备当做一个插件，凡是符合接口规范的插件，都可以和指纹应用程序进行连接，这样就避免了指纹设备的驱动程序更新后应用程序也需要进行相应的改变的问题。

二、本发明采用Linux显式调用动态库文件的方式，实现了一组通用的适配接口，用来解决指纹设备适配时导致的原有的fprintd代码量不断增多导致后面难于维护，将指纹设备和指纹应用程序实现分离，解决指纹设备更新后导致的上层的指纹应用程序也需要进行更新的问题，减少指纹设备更新对上层指纹应用程序的影响，动态地去选择指纹设备，避免用户手动选择指纹设备。

附图说明

图1：本发明指纹适配的流程图；

图2：本发明的指纹应用程序执行录入的步骤和动态库文件之间的关系；

图3：本发明的指纹应用程序与指纹设备之间的通信示意图；

图4：本发明指纹应用程序配置pam的流程图；

图5：本发明中系统登录时利用pam验证指纹的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案及有益效果有更进一步的了解，下面结合附图详细说明本发明的技术方案及其产生的有益效果。

一种linux操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法，包括如下步骤：

步骤S1、建立与指纹设备分离的指纹应用程序，指纹应用程序中包括对应的所述指纹设备的动态库文件的调用模块。其中指纹应用程序实现和用户进行交互的界面，在界面中可以进行指纹的管理操作。指纹设备的动态库文件存放在/usr/lib64/security/中，由应用程序提供的，亦即由指纹设备的厂家提供的。

步骤S2、建立指纹应用程序控制指纹设备的Linux动态库显式调用API。

步骤S3、指纹应用程序通过Linux动态库显式调用API显式调用动态库文件，以此进行指纹的识别并记录用户信息。

步骤S4、Linux操作系统登录通过pam的认证机制对指纹设备进行操作。

上述的步骤S1-步骤S3由图1所示，描述了本发明的总体方法，在进行指纹适配工作时，分离指纹设备驱动程序和界面应用，针对各个厂商提供的指纹设备库，使用统一的接口,在应用程序中通过这些接口来控制指纹设备，放弃原先将指纹设备的所有接口都集成到指纹应用程序中的方式，简化上层的应用程序负担，采用插件的方式来进行合并，通过显式调用设备接口实现自动选择指纹设备，减少适配的难度，优化多指纹设备同时存在时导致的冲突。

其中，如图2所示，在步骤S3中，指纹应用程序对动态库文件的显示调用通过dlopen以指定模式并打开指定的动态库文件，指纹应用程序获取到动态库文件的操作句柄后，通过dlsym读取动态库文件中的函数地址，找到查找设备、执行设备初始、提示用户进行指纹录入以及保存指纹数据的函数地址后，来进行指纹的识别并进行用户记录。由指纹应用程序来维护用户信息和指纹设备存储的指纹数据，避免了指纹设备出现故障重启导致的数据丢失。

其中，在步骤S3中，用户打开指纹应用程序界面时，指纹应用程序需要扫描当前系统中已经安装了哪些指纹设备，在本实施例中，动态库文件存放在Linux操作系统的/usr/lib64/sy-fprint/Device的路径中，指纹应用程序通过Linux动态库显式调用API查找动态库文件中的函数地址，在查找时首先会读取该目录中的所有动态库文件，进行统计后，对每个动态库文件进行判断。Linux动态库显式调用API是由lic库提供的方法，具体为：

int dlclose(void*)；

char*dlerror(void)；

void*dlopen(const char*,int)；

void*dlsym(void*restrict,const char*restrict)；

通过这一组Linux动态库显式调用API,可以在让指纹应用程序直接查找动态库文件中的函数地址，而不需要提前将该动态库文件链接到指纹应用程序中。指纹应用程序只有存在这些接口时，才能进行对指纹设备进行操作，即指纹应用程序只有存在Linux动态库显式调用API时，才能进行对指纹设备进行操作。

其中，指纹应用程序对每个动态库文件进行判断时：

对于不符合Linux动态库显式调用API的动态库文件，指纹应用程序默认排除；

查找到符合Linux动态库显式调用API的动态库文件时，指纹应用程序会读取动态库文件的接口函数地址，将接口函数地址保存在DeviceData数据结构中，当需要调用动态库文件时，就会直接调用该数据结构中的成员。

该数据结构为：

其中，当DeviceData数据结构被填充完成后，指纹应用程序就会执行device_search的接口函数地址来判断当前是否存在该指纹设备，如果存在该指纹设备，给用户显示指纹的管理界面，用户能够进行常规的指纹录入和删除操作。

如图3所示，对于指纹设备的动态库文件来说，它只需要保持自己将合适的接口提供给指纹应用程序就可以，在本实施例中，在进行指纹的注册时，指纹应用程序和指纹设备之间的通信完全靠这几个公共的接口来完成，即指纹应用程序和指纹设备之间的通信通过Linux动态库显式调用API完成，这样指纹设备嵌入到鼠标、键盘外设，或者通过其它的方式来连接操作系统，对指纹应用程序都不会造成影响。通过这种方式就实现了对应的指纹应用程序和指纹设备的动态库文件的分离，相对于通过指纹应用程序直接访问，将不会增加额外的程序资源的消耗。

步骤S4中，Linux操作系统登录通过pam的认证机制对指纹设备进行操作的具体步骤为：

步骤S401、linux操作系统的pam为指纹应用程序提供了一套可以自动调用的接口。这是充分利用了pam在操作系统登录中所起的作用，操作系统登录是会通过pam来验证用户信息，pam是一套共享库，使本地系统管理员可以随意选择程序的认证方式，不需要重新编译一个包含PAM功能的应用程序，就可以改变它使用的认证机制。

linux操作系统的pam为指纹应用程序提供的可以自动调用的接口为：

int pam_start(const char*service_name,const char*user,const structpam_conv*pam_conversation,pam_handle_t**pamh)；

int pam_end(pam_handle_t*pamh,int pam_status)；

int pam_authenticate(pam_handle_t*pamh,int flags)；

int pam_open_session(pam_handle_t*pamh,int flags)；

int pam_close_session(pam_handle_t*pamh,int flags)；

int pam_chauthtok(pam_handle_t*pamh,int flags)；

步骤S402、如图4所示，指纹应用程序包括对应指纹设备的验证模块，验证模块为用户数据，指纹应用程序在进行指纹设备的配置时进行pam的配置，将对应指纹设备的验证模块存放到Linux操作系统的pam配置文件中，即将对应指纹设备的用户数据存放到Linux操作系统的pam配置文件中，实现对pam配置文件的修改。

步骤S403、在pam的认证机制中，Linux操作系统的pam通过调用步骤S401的接口建立指纹应用程序与动态库文件中对应接口的通信。在该步骤中，在指纹应用程序中增加的模块库中必须包含特定的函数接口，即S401的可自动调用的接口。动态库文件中对应接口为：

int pam_sm_authenticate(pam_handle_t*pamh,int flags,int argc,constchar**argv)；

int pam_sm_setcred(pam_handle_t*pamh,int flags,int argc,const char**argv)；

int pam_sm_chauthtok(pam_handle_t*pamh,int flags,int argc,constchar**argv)；

int pam_sm_acct_mgmt(pam_handle_t*pamh,int flags,int argc,constchar**argv)；

int pam_sm_open_session(pam_handle_t*pamh,int flags,int argc,constchar**argv)；

int pam_sm_close_session(pam_handle_t*pamh,int flags,int argc,constchar**argv)；

如图5所示，步骤S403中，在登录时输入用户信息，利用pam调用返回的结果来判断指纹验证是否成功，并在界面给出错误的提示，设备模块所输出的提示的信息利用pam的消息传递机制传递给上层应用,这样通过指纹应用程序提前进行pam的配置编写，在之后进行登录时就能直接进行设备调用，避免多次的查找设备，提高了登陆的用户体验。

在本发明中，Linux操作系统是基于龙芯平台或兆芯平台的。并且，在文中出现的技术术语解释如下，以供参阅:

PAM:Pluggable Authentication Modules可插拔认证模块框架，它由库，可插入模块和配置文件组成，用于系统用户登陆时的密码验证，启用PAM的应用程序可以插入新的技术模块，而不用修改现有的应用程序。

Linux动态库的显式调用:它是dlfcn.h中一套API的集合，通过API在应用程序中打开指定的动态库文件，并由程序管理库文件。其中API也称为应用程序接口。

fprintd:Linux系统中用来进行指纹登陆和验证的软件包。

虽然本发明已利用上述较佳实施例进行说明，然其并非用以限定本发明的保护范围，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种变动与修改仍属本发明所保护的范围，因此本发明的保护范围以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种linux操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、建立与指纹设备分离的指纹应用程序，指纹应用程序中包括对应的所述指纹设备的动态库文件的调用模块；

步骤S2、建立所述指纹应用程序控制所述指纹设备的Linux动态库显式调用API；

步骤S3、所述指纹应用程序通过所述Linux动态库显式调用API显式调用所述动态库文件，以此进行指纹的识别并记录用户信息；

步骤S4、Linux操作系统登录通过pam的认证机制对指纹设备进行操作。

2.如权利要求1所述的操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法，其特征在于：在步骤S3中，所述指纹应用程序对所述动态库文件的显示调用通过dlopen以指定模式并打开指定的所述动态库文件，所述指纹应用程序获取到所述动态库文件的操作句柄后，通过dlsym读取所述动态库文件中的函数地址，找到查找设备、执行设备初始、提示用户进行指纹录入以及保存指纹数据的函数地址后，来进行指纹的识别并进行用户记录。

3.如权利要求1所述的linux操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法，其特征在于：在步骤S3中，所述动态库文件存放在Linux操作系统的/usr/lib64/sy-fprint/Device的路径中，所述指纹应用程序通过所述Linux动态库显式调用API查找所述动态库文件中的函数地址，在查找时首先会读取该目录中的所有动态库文件，进行统计后，对每个所述动态库文件进行判断。

4.如权利要求3所述的linux操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法，其特征在于：所述指纹应用程序对每个所述动态库文件进行判断时：

对于不符合所述Linux动态库显式调用API的动态库文件，所述指纹应用程序默认排除；

查找到符合所述Linux动态库显式调用API的动态库文件时，所述指纹应用程序会读取所述动态库文件的接口函数地址，将接口函数地址保存在DeviceData数据结构中，当需要调用所述动态库文件时，就会直接调用该数据结构中的成员。

5.如权利要求4所述的linux操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法，其特征在于：当所述DeviceData数据结构被填充完成后，应用程序就会执行device_search的接口函数地址来判断当前是否存在该指纹设备，如果存在该指纹设备，给用户显示指纹的管理界面，用户能够进行常规的指纹录入和删除操作。

6.如权利要求1所述的linux操作系统对指纹设备的适配接口的实现方法，其特征在于：所述步骤S4中，Linux操作系统登录通过pam的认证机制对指纹设备进行操作的具体步骤为：

步骤S401、linux操作系统的pam为指纹应用程序提供了一套可以自动调用的接口；

步骤S402、所述指纹应用程序包括对应指纹设备的验证模块，所述指纹应用程序在进行指纹设备的配置时进行pam的配置，将对应指纹设备的验证模块存放到Linux操作系统的pam配置文件中，实现对pam配置文件的修改；

步骤S403、在pam的认证机制中，Linux操作系统的pam通过调用步骤S401的接口建立所述指纹应用程序与所述动态库文件中对应接口的通信。

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