CN114115506A - 计算机系统、电子装置及状态还原方法 - Google Patents

计算机系统、电子装置及状态还原方法 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例涉及计算机系统、电子装置及状态还原方法。一种具有安全启动机制的电子装置，包含：存储电路及处理电路。处理电路执行状态还原方法，包含下列步骤：在正常操作模式中，使存储电路存储操作相关数据；使主机端暂存操作相关数据；由操作相关数据计算产生第一哈希值，使存储电路的不断电区暂存第一哈希值；在低电源操作模式时，使不断电区维持不断电，以及使存储电路的断电区断电；在返回至正常操作模式时恢复供电，从主机端取回操作相关数据，以计算第二哈希值；以及将第一哈希值及第二哈希值进行比较，在相符时确定通过认证并根据存取的操作相关数据操作，并在不符时确定未通过认证而停止操作。

Description

计算机系统、电子装置及状态还原方法
技术领域
本申请是关于电子装置操作状态还原技术，尤其是关于一种计算机系统及其具有安全启动机制的电子装置及操作状态还原方法。
背景技术
在计算机系统中，主机往往会与多个外围电子装置连接。这些外围电子装置为了达到省电的目的，会由正常的操作模式切换至低电源操作模式，以尽可能关闭外围电子装置中的电路。
当有正常操作需求时，为使外围电子装置能够在快速地返回至正常操作模式，外围电子装置往往必须将运行所需的数据(例如：完整的固件或是其他参数)存储于内部的存储器中。进一步地，在返回至正常操作模式时，外围电子装置往往需要对固件进行完整的安全启动认证。然而，固件的存储需要较大区块的存储器维持供电，并且认证的过程耗时且耗能。因此，外围电子装置无法有效达到前述省电的目的，亦无法快速地返回操作的状态。
发明内容
鉴于现有技术的问题，本发明的一目的在于提供一种计算机系统及其具有安全启动机制的电子装置及操作状态还原方法，以改善现有技术。
本发明包含一种具有安全启动(secure boot)机制的电子装置，电耦合于主机端，包含：存储电路以及处理电路。处理电路配置以执行状态还原方法，包含下列步骤：在电子装置的正常操作模式中，使存储电路存储至少一操作相关数据；使主机端暂存操作相关数据；由操作相关数据计算产生至少一第一哈希值，并使存储电路所包含的不断电区暂存第一哈希值；在电子装置切换至低电源操作模式时，使不断电区维持不断电，以及使存储电路所包含的断电区断电；在电子装置返回至正常操作模式时，使断电区恢复供电，从主机端取回操作相关数据以存储至存储电路，并据以计算至少一第二哈希值；以及将第一哈希值与第二哈希值相比较，以在相符时确定通过认证并根据存取的操作相关数据使电子装置操作，并在不相符时确定未通过认证而使电子装置停止操作。
本发明还包含一种计算机系统，包含：主机端以及具有安全启动机制的电子装置。电子装置电耦合于主机端，并包含：存储电路以及处理电路。处理电路被配置以执行状态还原方法，包含下列步骤：在电子装置的正常操作模式中，使存储电路存储至少一操作相关数据；使主机端暂存操作相关数据；由操作相关数据计算产生至少一第一哈希值，并使存储电路所包含的不断电区暂存第一哈希值；在电子装置切换至低电源操作模式时，使不断电区维持不断电，以及使存储电路所包含的断电区断电；在电子装置返回至正常操作模式时，使断电区恢复供电，从主机端取回操作相关数据以存储至存储电路，并据以计算至少一第二哈希值；以及将第一哈希值与第二哈希值相比较，以在相符时确定通过认证并根据存取的操作相关数据使电子装置操作，并在不相符时确定未通过认证而使电子装置停止操作。
本发明还包含一种具有安全启动机制的状态还原方法，应用于电耦合于主机端的电子装置中，包含：借由处理电路使存储电路在电子装置的正常操作模式中存储至少一操作相关数据；借由处理电路使主机端暂存操作相关数据；借由处理电路由操作相关数据计算产生至少一第一哈希值，并使存储电路所包含的不断电区暂存第一哈希值；借由处理电路在电子装置切换至低电源操作模式时，使不断电区维持不断电，以及使存储电路所包含的断电区断电；在电子装置返回至正常操作模式时，借由处理电路使断电区恢复供电，从主机端取回操作相关数据以存储至存储电路，并据以计算至少一第二哈希值；以及借由处理电路将第一哈希值与第二哈希值相比较，以在相符时确定通过认证并根据存取的操作相关数据使电子装置操作，并在不相符时确定未通过认证而使电子装置停止操作。
有关本发明的特征、实践与功效，将配合附图作较佳实施例详细说明如下。
附图说明
图1显示本发明的一实施例中，一种计算机系统的框图；以及
图2显示本发明的一实施例中，一种状态还原方法的流程图。
具体实施方式
本发明的一目的在于提供一种计算机系统及其具有安全启动机制的电子装置及操作状态还原方法，在低电源操作模式以极低的耗电仅存储第一哈希值(hash digestvalue)，并在返回为正常操作模式时从主机端取回操作相关数据运算产生第二哈希值，与第一哈希值相比较来进行验证，达到安全启动的机制。
请参照图1。图1显示本发明的一实施例中，一种计算机系统100的框图。计算机系统100包含：主机端110以及具有安全启动机制的电子装置120。
电子装置120电耦合于主机端110。在一实施例中，电子装置120对于主机端110而言为外围电子装置，并可以与主机端110借由传输接口(例如但不限于总线，未绘示)进行数据传输。
承前所述，电子装置120可以在刚启动时，操作于初始操作模式进行初始化，在完成初始化后操作于正常操作模式。进一步地，电子装置120在需要省电时，可以由正常操作模式切换至低电源操作模式，并在需要返回正常操作时，再由低电源操作模式切换回正常操作模式。
电子装置120包含：存储电路130以及处理电路140。
在一实施例中，存储电路130为例如但不限于静态随机存取存储器(staticrandom access memory；SRAM)，并包含不断电区150与断电区155。在前述的正常操作模式中，存储电路130的不断电区150与断电区155均正常供电。而在前述的低电源操作模式中，为达到省电的目的，存储电路130仅有不断电区150维持不断电，而使断电区155断电。
在一实施例中，处理电路140被配置以使存储电路130在电子装置120的正常操作模式中存储至少一操作相关数据OD。在一实施例中，操作相关数据OD是存放于断电区155中。由于断电区155在断电时数据会丢失，因此在断电区155中存储的操作相关数据OD是以虚线框绘示。操作相关数据OD包含例如，但不限于固件相关数据、存储器数据、暂存器数据或其组合。其中，固件相关数据包含至少一固件指令以及至少一固件操作参数。
处理电路140还被配置以使操作相关数据OD由主机端110暂存。在一实施例中，处理电路140可以通过传输接口将操作相关数据OD传送至主机端110，并由主机端110将操作相关数据OD存储于主机端110对应的存储器115中。以实体的设置位置而言，存储器115可以直接设置于主机端110内部，或是设置于主机端110的外部并与主机端110电耦合。
需注意的是，主机端110用以存储操作相关数据OD的存储器115，是不断电而可随时存取的存储器。因此，在主机端110中存储的操作相关数据OD是以实线框绘示。
处理电路140进一步配置以由操作相关数据OD计算产生至少一第一哈希值FH，并由存储电路130所包含的不断电区150暂存。
在一实施例中，处理电路140可以相应于操作相关数据OD所包含的不同内容各自计算一个哈希值。举例而言，操作相关数据OD可以包含例如，但不限于固件相关数据，且固件相关数据包含至少一固件指令以及至少一固件操作参数。因此，第一哈希值FH可以包含对应的指令哈希值以及操作参数哈希值。
在一实施例中，操作相关数据OD也可以包含存储器数据、暂存器数据或其组合。因此，第一哈希值FH也可以包含对应的存储器数据哈希值、暂存器数据哈希值或其组合。
在一实施例中，相对应于上述的不同内容，处理电路140所对应产生的各哈希值为例如，但不限于32位。
需注意的是，上述操作相关数据OD包含的内容以及相对应的哈希值数目与位数仅为一示例。本发明并不为上述示例所限。
操作相关数据OD以及第一哈希值FH的产生时间点，可随应用需求而有所不同。
在一实施例中，处理电路140在正常操作模式中持续产生操作相关数据OD。
在这样的状况下，在一实施例中，处理电路140在正常操作模式中于预设事件发生时，由操作相关数据OD计算产生第一哈希值FH，并使操作相关数据OD以及第一哈希值FH分别由主机端110以及存储电路130暂存。其中，预设事件可以为例如，但不限于电子装置120切换至低电源操作模式时。
在另一实施例中，处理电路140在正常操作模式中于预设周期到达时，由操作相关数据OD计算产生第一哈希值FH，并使操作相关数据OD以及第一哈希值FH分别由主机端110以及存储电路130暂存。
在又一实施例中，处理电路140在电子装置120的初始操作模式下产生操作相关数据OD以及第一哈希值FH，并在正常操作模式下使操作相关数据OD以及第一哈希值FH分别由主机端110以及存储电路暂存130。
在电子装置120切换至低电源操作模式时，处理电路140使不断电区150维持不断电，以及使存储电路130所包含的断电区155断电。因此，第一哈希值FH将存储于不断电区150而不会丢失，而操作相关数据OD则会随着断电区155的断电而丢失。
在一实施例中，不断电区150的大小主要用以存储第一哈希值FH，以使不断电区150的尺寸能达到最小。因此，在低电源操作模式中，存储电路130的耗电将可以达到最低。在其他实施例中，不断电区150除了存储第一哈希值FH之外，也会存储其他参数。
在电子装置120返回至正常操作模式时，处理电路140使断电区155恢复供电，并从主机端110取回操作相关数据OD以存储至存储电路130，并据以计算第二哈希值SH。
处理电路140将第一哈希值FH与第二哈希值SH相比较，以在相符时确定所存取的操作相关数据OD通过认证，并根据存取的操作相关数据OD使电子装置120操作。
相对地，处理电路140在第一哈希值FH以及第二哈希值SH不相符时，确定从主机端110所取回的操作相关数据OD可能遭到窜改，而有信息安全疑虑。因此，处理电路140将确定所存取的操作相关数据OD未通过认证而使电子装置120停止操作。
因此，本发明的计算机系统及其具有安全启动机制的电子装置可以将操作相关数据存储于主机端，自身的存储电路则仅需在低电源操作模式下维持极低的耗电，存储借由操作相关数据计算产生的第一哈希值。在返回为正常操作模式时，电子装置借由从主机端取回的操作相关数据运算产生的第二哈希值，与第一哈希值相比较进行验证，达到安全启动的机制。
请参照图2。图2显示本发明一实施例中，一种状态还原方法200的流程图。
除前述装置外，本发明还公开一种状态还原方法200，应用于一电子装置中，例如但不限于图1的电子装置120。电子装置120中的处理电路140可以借由存取以及执行计算机可执行指令(未绘示)，以执行状态还原方法200。状态还原方法200的一实施例如图2所示，包含步骤S210～S280，详如下述。
在步骤S210：借由处理电路140在电子装置120的正常操作模式中，使存储电路130存储操作相关数据OD。
在步骤S220：借由处理电路140使主机端110暂存操作相关数据OD。
在步骤S230：借由处理电路140由操作相关数据OD计算产生第一哈希值FH，并使存储电路130所包含的不断电区150暂存第一哈希值FH。
在步骤S240：借由处理电路140在电子装置120切换至低电源操作模式时，使不断电区150维持不断电，以及使存储电路130所包含的断电区155断电。
在步骤S250：在电子装置120返回至正常操作模式时，借由处理电路140使断电区155恢复供电，从主机端110取回操作相关数据OD以存储至存储电路130，并据以计算第二哈希值SH。
在步骤S260：借由处理电路140将第一哈希值FH与第二哈希值SH相比较，以确定第一哈希值FH以及第二哈希值SH是否相符。
在步骤S270：借由处理电路140在相符时确定通过认证，并根据存取的操作相关数据OD使电子装置120操作。
在步骤S280：借由处理电路140在不相符时确定未通过认证而使电子装置120停止操作。
需注意的是，上述的实施方式仅为一示例。在其他实施例中，本领域的技术人员可以在不违背本发明的精神下进行更动。应了解到，在上述实施方式中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。
综合上述，本发明中的计算机系统及其具有安全启动机制的电子装置及操作状态还原方法可以将操作相关数据存储于主机端，自身的存储电路则仅需在低电源操作模式下维持极低的耗电，存储借由操作相关数据计算产生的第一哈希值。在返回为正常操作模式时，电子装置借由从主机端取回的操作相关数据运算产生的第二哈希值，与第一哈希值相比较进行验证，达到安全启动的机制。
虽然本发明的实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本发明，本领域技术人员可依据本发明中明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可以属于本发明所要求的专利保护范围，换言之，本发明的专利保护范围须视本说明书的权利要求书所界定者为准。
【符号说明】
100:计算机系统
110:主机端
115:存储器
120:电子装置
130:存储电路
140:处理电路
150:不断电区
155:断电区
200:操作状态还原方法
S210～S280:步骤
FH:第一哈希值
OD:操作相关数据
SH:第二哈希值

Claims (10)

1.一种具有安全启动机制的电子装置，电耦合于主机端，包含：
存储电路；以及
处理电路，被配置以执行状态还原方法，包含下列步骤：
在所述电子装置的正常操作模式中，使所述存储电路存储至少一个操作相关数据；
使所述主机端暂存所述操作相关数据；
由所述操作相关数据计算产生至少一个第一哈希值，并使所述存储电路所包含的不断电区以暂存所述第一哈希值；
在所述电子装置切换至低电源操作模式时，使所述不断电区维持不断电，以及使所述存储电路所包含的断电区断电；
在所述电子装置返回至所述正常操作模式时，使所述断电区恢复供电，从所述主机端取回所述操作相关数据以存储至所述存储电路，并据以计算至少一个第二哈希值；以及
将所述第一哈希值与所述第二哈希值相比较，以在相符时确定通过认证并根据存取的所述操作相关数据使所述电子装置操作，并在不相符时确定未通过认证而使所述电子装置停止操作。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述操作相关数据包含固件相关数据，且所述固件相关数据包含至少一个固件指令以及至少一个固件操作参数，所述第一哈希值包含对应的指令哈希值以及操作参数哈希值。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述操作相关数据包含存储器数据、暂存器数据或其组合，所述第一哈希值包含存储器数据哈希值、暂存器数据哈希值或其组合。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述存储电路的所述不断电区的大小用以存储所述第一哈希值。
5.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述状态还原方法更包含：
在正常操作模式中持续产生所述操作相关数据；以及
在预设事件发生或是预设周期到达时，由所述操作相关数据计算产生所述第一哈希值，并使所述操作相关数据以及所述第一哈希值分别由所述主机端以及所述存储电路暂存。
6.根据权利要求5所述的电子装置，其中所述预设事件为所述电子装置切换至所述低电源操作模式时。
7.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述状态还原方法还包含：
在所述电子装置的初始操作模式下产生所述操作相关数据以及所述第一哈希值；以及
使所述操作相关数据以及所述第一哈希值分别由所述主机端以及所述存储电路暂存。
8.一种计算机系统，包含：
主机端；以及
电子装置，具有安全启动机制，且电耦合于所述主机端，所述电子装置包含：
存储电路；以及
处理电路，被配置以执行状态还原方法，包含下列步骤：
在所述电子装置的正常操作模式中，使所述存储电路存储至少一个操作相关数据；
使所述主机端暂存所述操作相关数据；
由所述操作相关数据计算产生至少一个第一哈希值，并使所述存储电路所包含的不断电区暂存所述第一哈希值；
在所述电子装置切换至低电源操作模式时，使所述不断电区维持不断电，以及使所述存储电路所包含的断电区断电；
在所述电子装置返回至所述正常操作模式时，使所述断电区恢复供电，从所述主机端取回所述操作相关数据以存储至所述存储电路，并据以计算至少一个第二哈希值；以及
将所述第一哈希值与所述第二哈希值相比较，以在相符时确定通过认证并根据存取的所述操作相关数据使所述电子装置操作，并在不相符时确定未通过认证而使所述电子装置停止操作。
9.根据权利要求8所述的计算机系统，其中所述状态还原方法还包含：
在正常操作模式中持续产生所述操作相关数据；以及
在预设事件发生或是预设周期到达时，由所述操作相关数据计算产生所述第一哈希值，并使所述操作相关数据以及所述第一哈希值分别由所述主机端以及所述存储电路暂存。
10.一种具有安全启动机制的状态还原方法，应用于电耦合于主机端的电子装置中，包含下列步骤：
借由处理电路使存储电路在所述电子装置的正常操作模式中存储至少一个操作相关数据；
借由所述处理电路使所述主机端暂存所述操作相关数据；
借由所述处理电路由所述操作相关数据计算产生至少一个第一哈希值，并使所述存储电路所包含的不断电区暂存所述第一哈希值；
借由所述处理电路在所述电子装置切换至低电源操作模式时，使所述不断电区维持不断电，以及使所述存储电路所包含的断电区断电；
在所述电子装置返回至所述正常操作模式时，借由所述处理电路使所述断电区恢复供电，从所述主机端取回所述操作相关数据以存储至所述存储电路，并据以计算至少一个第二哈希值；以及
借由所述处理电路将所述第一哈希值与所述第二哈希值相比较，以在相符时确定通过认证并根据存取的所述操作相关数据使所述电子装置操作，并在不相符时确定未通过认证而使所述电子装置停止操作。
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