CN116527408B - 一种基于友邻总线的认证管理方法及应用 - Google Patents

一种基于友邻总线的认证管理方法及应用 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于友邻总线的认证管理方法及应用，用以实现分布式指通系统的认证管理，分布式指通系统的功能设备或模块上预留有友邻总线，包括：利用中控发出密钥认证信息，通过其第一侧的友邻总线下发至与之相邻的设备或模块内，未完成认证前，该设备或模块作为友邻总线上的从属设备，该设备或模块完成认证后，该设备或模块作为第一侧与之相连的设备或模块的主机设备，再次下发由中控发送的密钥认证信息，并与第一侧设备或模块进行认证；每对相邻设备或模块通过友邻总线进行密钥认证的结果，通过管理线路向上报至中控。本申请方法能够实现应用效率达到最大，能够有效降低分布指通系统内中控模块负担，减少资源消耗和占用。

Description

一种基于友邻总线的认证管理方法及应用
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于友邻总线的认证管理方法及应用。
背景技术
当前指通系统中设备或功能模块数量庞大，接口形式复杂，尤其在固化的指通系统中新增功能设备或模块时，无法对现有中控设备或模块进行改动，未经系统授权设备或模块只要其接口及通信形式与原系统保持一致，即可直接接入指通系统中进行使用，无法做到统一认证和管理。若未授权设备或模块自身便具有一定的安全隐患时，便可通过该设备或模块直接与中控设备进行通信，并调取相应数据，从而使系统内重要数据泄露，导致指通系统出现重大安全隐患，甚至是数据泄密的风险。
现有的指通系统中主要的认证方式是通过为设备添加密钥的软认证方式，常见的密钥认证方法有对称密钥认证和公钥认证两种方式。其中对称密钥认证算法如DES、3DES、AES等具有系统资源占用量小、效率高等显著优点，但是由于其算法完全公开其安全性无法得到充足保障，并且该算法并非适合所有通信架构，在分布式网络通信中，由于中控设备管辖大量功能模块，每个模块每次使用时都需要使用唯一密钥，这使得密钥数量以几何级数形式增长，为中控设备管理密钥带来极大负担。公钥认证算法如RSA、DSA、DSS等尽管具备极高的安全性，但是认证过程繁琐、效率低下，会给本来就紧张的中控资源带来严重负担，拖慢整个系统的运行效率。
发明内容
本申请实施例提供一种基于友邻总线的认证管理方法及应用，用以有效降低分布指通系统内中控模块负担，减少资源消耗和占用的软硬件结合的认证管理系统，尤其是在中控设备或模块较少改动的前提下完成分布式指通系统对下辖功能设备或模块的认证和管理。
本申请实施例提供一种基于友邻总线的认证管理方法，用以实现分布式指通系统的认证管理，所述分布式指通系统的功能设备或模块上预留有友邻总线，且所述友邻总线分为认证线路和管理线路，各功能设备或模块基于所述认证线路与中控环形连接，相邻的两个设备或模块在友邻总线上定义有主从关系，各功能设备或模块基于所述管理线路与中控并行连接，所述认证管理方法包括：
利用中控发出密钥认证信息，通过其第一侧的友邻总线下发至与之相邻的设备或模块内，未完成认证前，该设备或模块作为友邻总线上的从属设备，该设备或模块完成认证后，该设备或模块作为第一侧与之相连的设备或模块的主机设备，再次下发由中控发送的密钥认证信息，并与第一侧设备或模块进行认证；
每对相邻设备或模块通过友邻总线进行密钥认证的结果，通过管理线路向上报至所述中控。
可选的，相邻的两个设备或模块在友邻总线上基于连接关系定义左为主，右为从；
所述认证管理方法具体包括：
利用中控发出密钥认证信息，通过其右友邻总线下发至与之相邻的设备或模块内，未完成认证前，该设备或模块作为友邻总线上的从属设备，该设备或模块完成认证后，该设备或模块作为右与之相连的设备或模块的主机设备，再次下发由中控发送的密钥认证信息，并与右设备或模块进行认证。
可选的，所述认证管理方法还包括：
利用所述中控通过管理总线，获取进行验证的主机设备产生密钥认证状态信息，并与中控内的正确密钥认证状态信息进行对比；
若对比不通过，则判断各功能设备或模块中存在未授权设备或模块入侵，进行告警。
可选的，利用中控发出的密钥认证信息采用D+C的编码形式，其中D为数据段包含D1和D2两段，D1为当前设备作为主机时数据存储段，D2为当前设备作为从机时数据存储段，C为校验段，用以分段记录D1段和D2段的校验码。
可选的，还包括，配置管理模式，在管理模式下采用A+D+C编码形式，其中A为地址位，D为数据位，C为数据校验位。
可选的，在认证结束后，利用所述中控获取各设备或模块上报的状态参数，其中各设备或模块上报的状态参数是利用设备或模块自身的传感器对对应参数采样，并在采样后进行与操作获得的。
本申请实施例还提出一种基于友邻总线的认证管理系统，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的基于友邻总线的认证管理方法的步骤。
本申请实施例还提出一种一体化指通设备，所述一体化指通设备采用VPX标准架构的机箱，所有功能模块均采用VPX板卡形式，且中控模块上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的基于友邻总线的认证管理方法的步骤。
本申请实施例通过对友邻总线进行划分，实现应用效率达到最大，能够有效降低分布指通系统内中控模块负担，减少资源消耗和占用的软硬件结合的认证管理系统，尤其是在中控设备或模块较少改动的前提下完成分布式指通系统对下辖功能设备或模块的认证和管理。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请实施例的基于友邻总线的认证管理方法总线划分示意图；
图2为本申请实施例的认证算法流程框图。
图3为本申请实施例的管理算法流程框图。
图4为本申请实施例的一体化指通设备一具体应用示例。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本申请实施例提供一种基于友邻总线的认证管理方法，用以实现分布式指通系统的认证管理，如图1所示，所述分布式指通系统的功能设备或模块上预留有友邻总线，且所述友邻总线分为认证线路和管理线路，各功能设备或模块基于所述认证线路与中控环形连接，相邻的两个设备或模块在友邻总线上定义有主从关系，各功能设备或模块基于所述管理线路与中控并行连接。一些具体示例中，在分布式指通系统的功能设备或模块上预留友邻总线；友邻总线采用LD+LA+LDG+LAG和RD+RA+RDG+RAG共计8条线路的划分形式；由LD+LA+LDG+LAG作为左友邻总线， RD+RA+RDG+RAG作为右友邻总线，其中D+DG作为认证线路采用串接形式，A+AG作为管理线路采用并接形式。
本申请实施例的认证管理方法包括如下步骤：
利用中控发出密钥认证信息，通过其第一侧的友邻总线下发至与之相邻的设备或模块内，未完成认证前，该设备或模块作为友邻总线上的从属设备，该设备或模块完成认证后，该设备或模块作为第一侧与之相连的设备或模块的主机设备，再次下发由中控发送的密钥认证信息，并与第一侧设备或模块进行认证。也即本申请实施例可以按照友邻关系，依序将设备或模块作为下一设备或模块的主机，执行认证，从而极大降低中控的运算量。
每对相邻设备或模块通过友邻总线进行密钥认证的结果，通过管理线路向上报至所述中控。
本申请实施例通过对友邻总线进行划分，实现应用效率达到最大，能够有效降低分布指通系统内中控模块负担，减少资源消耗和占用。
在一些实施例中，相邻的两个设备或模块在友邻总线上基于连接关系定义左为主，右为从，友邻线路可采用普通线缆或直接于印制板上直连，线路通信速率不低于80Kbit/s，线路阻抗不大于75Ω。具体的定义方式可以采用另一种方式，在此不做限定，仅作为一种示例。所述认证管理方法具体包括：
利用中控发出密钥认证信息，通过其右友邻总线下发至与之相邻的设备或模块内，未完成认证前，该设备或模块作为友邻总线上的从属设备，该设备或模块完成认证后，该设备或模块作为右与之相连的设备或模块的主机设备，再次下发由中控发送的密钥认证信息，并与右设备或模块进行认证。
具体的一种示例，在系统上电后，首先完成认证，由中控发出密钥认证信息通过其右友邻总线下发至与之相邻的设备或模块内，未完成认证前，该模块作为友邻总线上的从属设备，该模块完成认证后，该模块作为右端与之相连的设备或模块的主机设备，再次下发由中控发送的密钥认证信息，并于右侧模块做认证。
在每对相邻设备或模块通过友邻进行密钥认证过程中，无论是否完成认证，主机均会通过A+AG线路向中控上报此次认证结果，该结果内容包括是否成功认证，以及当前上报设备或模块序号。
在一些实施例中，所述认证管理方法还包括：
利用所述中控通过管理总线，获取进行验证的主机设备产生密钥认证状态信息，并与中控内的正确密钥认证状态信息进行对比。
具体的应用中，可以利用所述中控下发密钥信息，该密钥信息通过友邻总线D+DG线路进行转发，该密钥信息与接入的设备或模块内的信息进行密钥认证，认证结束后，进行验证的主机产生密钥认证状态信息，该密钥认证状态信息会通过友邻总线A+AG线路与中控内的正确密钥认证状态信息进行对比。
若对比不通过，则判断各功能设备或模块中存在未授权设备或模块入侵，进行告警。
一种具体的示例，密钥认证信息经友邻总线转发一轮后重新回到中控内，与中控内的密钥进行对比认证，若二者无差异并且管理线路上无异常上报，证明此时接入系统内的设备或模块均是授权设备或模块，可正常启动。反之，只要有任一条件无法满足时，系统均视为有未授权设备或模块入侵，中控模块和位于友邻总线上的左端主机便无法启动，可以提示系统管理员有外部未授权设备侵入，需移除未授权设备或模块，以确保系统正常启动。
在一些实施例中，在认证结束后，利用所述中控获取各设备或模块上报的状态参数，其中各设备或模块上报的状态参数是利用设备或模块自身的传感器对对应参数采样，并在采样后进行与操作获得的。
一种具体的示例，系统启动后，设备或模块上的MCU会实时监测相应的主功能模块运行状态，具体内容包括且不限于温度、电压、电流、通信状态等。一些应用中，除温度和电压为必须监控参数，其他参数可根据每个设备的传感器配置情况进行采集，当未收到中控查询命令时，模块或者设备仅会上传当前工作状态是否正确；当出现收到查询命令后，该设备或模块会将具体参数进行上传，供中控进行判断。一些应用中，对于每个设备或模块其每种参数正常为1，不正常为0，当前工作状态是否正确为其所有状态参数进行与操作，均正常为1，有任一项不正常即为0。通过中控以固定周期获取下辖所有设备或模块的当前运行状态，供系统管理员判断当前系统运行状态。
图2示出了适用于分布式指通系统内基于友邻总线的模块认证算法流程，本申请认证管理方法的一种应用如图2所示，中控模块于系统上电50ms后内完成上电，其余所有设备或模块在系统上电后100ms后上电，在系统上电200ms后中控发出密钥认证指令，通过右友邻下发至与之相连的第一个子模块进行密钥认证，若密钥通过认证，从设备变为主设备。同时中控判断是否有密钥信息通过主控自身的D+DG线路传回，如没有信息回传则证明整个系统的认证还未完成，密钥信息继续传递；若有密钥信息通过主控自身的D+DG线路回传，证明整个系统的认证已完成，停止认证；若密钥认证失败，认证过程中的主机会通过A+AG线路回传认证错误状态信息，中控认为设备未经授权，停止认证，并发出相应告警信息。
，并跟据管理线路传回的位置信息发出相应提示信息供系统管理员确认和决策。
在一些示例中，利用中控发出的密钥认证信息采用D+C的编码形式，其中D为数据段包含D1和D2两段，每段可容纳4字节数据，D1为当前设备作为主机时数据存储段，D2为当前设备作为从机时数据存储段，C为校验段，用以分段记录D1段和D2段的校验码。例如共包含2字节数据，高8位为D1校验码，低8位为D2校验码。
图3为本申请适用于分布式指通系统内基于友邻总线的模块管理算法流程。本申请认证管理方法的又一种应用如图3所示，在系统上电并完成认证300ms后，模块上的MCU启动所有传感器，每间隔15ms进行一次数据采样，并与该项参数正常工作的区间值进行对比，位于区间内该项参数为1，不在区间内该项参数为0，将所有参数进行与操作，并在中控轮询到自身时上报状态信息，若状态信息为0，即当前工作状态错误，中控会停止轮询，并发送错误查询命令，再查询到具体错误信息后，会发出相应告警，供系统管理员查看或维修决策，保障了系统运行的稳定性。
在一些示例中，还包括，配置管理模式，在管理模式下采用A+D+C编码形式，其中A为地址位，D为数据位，C为数据校验位。具体得例如A为1字节的地址位，D为2字节数据位，C为1字节的数据校验位。
本申请实施例通过对友邻总线进行划分，实现应用效率达到最大，能够有效降低分布指通系统内中控模块负担，是一种减少资源消耗和占用的软硬件结合的认证管理系统，尤其是在中控设备或模块较少改动的前提下完成分布式指通系统对下辖功能设备或模块的认证和管理。
本申请实施例还提出一种基于友邻总线的认证管理系统，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的基于友邻总线的认证管理方法的步骤。
本申请实施例还提出一种一体化指通设备，所述一体化指通设备采用VPX标准架构的机箱，所有功能模块均采用VPX板卡形式，且中控模块上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的基于友邻总线的认证管理方法的步骤。
本申请实施例还提出一种应用于某领域的一体化指通设备，如图4所示，包含基于友邻总线的认证管理系统。
该设备为采用VPX标准架构的机箱，所有功能模块均采用VPX板卡形式，所有板卡通过机箱内置背板进行互联。
每个模块的P2连接器上均预留可供用户自定义的UD信号，选中A1和B1为右认证线路，B4和C4位左认证线路，相邻槽位通过机箱主背板左右互联，例如1槽的右认证连接2槽的左认证线路。D3和E3管理线路，所有槽位的管理线路通过机箱主背板并联在一起。每个板卡上配有两个MCU，二者分别为认证MCU和管理MCU，认证线路占用MCU4个I/O口，并且均配有温度传感器、电压DAC模块，通过I2C或SPI总线与管理MCU相连。在认证和管理MCU内分别部署相应的软件，并独立存储相应数据。
在系统启动后，认证MCU与管理MCU同步启动，当认证MCU完成密钥认证后，会同时发送一组命令告知管理MCU认证成功与否，并自动进行主从切换，同时认证信息进由管理MCU上传数据至中控模块。
在系统中的所有模块均通过认证后，管理MCU每隔15ms对温度传感器和电压DAC模块进行采样，通过与操作后上传至中控模块，供管理员确认系统运行状态。
本申请实施例采用基于友邻总线的认证管理系统，通过合理划分友邻总线应用模式，大大提高了友邻总线利用效率，同时通过引入新式密钥算法，将传统的密钥算法改为分布式密钥环形认证算法，通过相邻子模块间的配对与组合，既有解决了公钥算法中低效能的缺点，又解决了对称密钥算法对中控设备或模块的高资源占用问题，使分布式指通系统中设备认证变得高效便捷，同时采用高效管理算法，化繁为简，减少了传统健康管理系统对于系统资源的占用，提升了系统管理的响应速度，大大提高分布式指通系统的安全性和稳定性。
需要说明的是，在本申各实施例中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端（可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。

Claims (8)

1.一种基于友邻总线的认证管理方法，其特征在于，用以实现分布式指通系统的认证管理，所述分布式指通系统的功能设备或模块上预留有友邻总线，且所述友邻总线分为认证线路和管理线路，各功能设备或模块基于所述认证线路与中控环形连接，相邻的两个设备或模块在友邻总线上定义有主从关系，各功能设备或模块基于所述管理线路与中控并行连接，所述认证管理方法包括：
利用中控发出密钥认证信息，通过其第一侧的友邻总线下发至与之相邻的设备或模块内，未完成认证前，该设备或模块作为友邻总线上的从属设备，该设备或模块完成认证后，该设备或模块作为第一侧与之相连的设备或模块的主机设备，再次下发由中控发送的密钥认证信息，并与第一侧设备或模块进行认证；
每对相邻设备或模块通过友邻总线进行密钥认证的结果，通过管理线路向上报至所述中控。
2.如权利要求1所述的基于友邻总线的认证管理方法，其特征在于，相邻的两个设备或模块在友邻总线上基于连接关系定义左为主，右为从；
所述认证管理方法具体包括：
利用中控发出密钥认证信息，通过其右友邻总线下发至与之相邻的设备或模块内，未完成认证前，该设备或模块作为友邻总线上的从属设备，该设备或模块完成认证后，该设备或模块作为右与之相连的设备或模块的主机设备，再次下发由中控发送的密钥认证信息，并与右设备或模块进行认证。
3.如权利要求2所述的基于友邻总线的认证管理方法，其特征在于，所述认证管理方法还包括：
利用所述中控通过管理总线，获取进行验证的主机设备产生密钥认证状态信息，并与中控内的正确密钥认证状态信息进行对比；
若对比不通过，则判断各功能设备或模块中存在未授权设备或模块入侵，进行告警。
4.如权利要求3所述的基于友邻总线的认证管理方法，其特征在于，利用中控发出的密钥认证信息采用D+C的编码形式，其中D为数据段包含D1和D2两段，D1为当前设备作为主机时数据存储段，D2为当前设备作为从机时数据存储段，C为校验段，用以分段记录D1段和D2段的校验码。
5.如权利要求4所述的基于友邻总线的认证管理方法，其特征在于，还包括，配置管理模式，在管理模式下采用A+D+C编码形式，其中A为地址位，D为数据位，C为数据校验位。
6.如权利要求1所述的基于友邻总线的认证管理方法，其特征在于，在认证结束后，利用所述中控获取各设备或模块上报的状态参数，其中各设备或模块上报的状态参数是利用设备或模块自身的传感器对对应参数采样，并在采样后进行与操作获得的。
7.一种基于友邻总线的认证管理系统，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的基于友邻总线的认证管理方法的步骤。
8.一种一体化指通设备，其特征在于，所述一体化指通设备采用VPX标准架构的机箱，所有功能模块均采用VPX板卡形式，且中控模块上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的基于友邻总线的认证管理方法的步骤。
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