CN1173669A - 计算机硬盘存储内容透明保护的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种计算机硬盘存储内容透明保护的方法,是通过建立记录索引表,在硬盘空闲区域建立被保护硬盘内容的“映射”区域,用对映射区域的写操作来替代对被保护区域的访问,从而实现对硬盘存储内容的透明保护。其硬件由固化控制软件的只读存储器,存放硬盘访问记录索引表和系统变量的非易失控读写存储器和译码逻辑电路所组成的控制电路,该电路可有多种不同形式的组合、安装方式。

Description

计算机硬盘存储内容透明保护的方法及其装置

本发明涉及一种计算机硬盘存储内容透明保护的方法及其装置，属于计算机应用技术领域。

随着微型计算机应用的推广和普及，各种版本的Dos、Windows、Win95和应用软件的广泛交流，非法复制软盘的现象相当严重，加上机器的管理缺乏严格制度，使得个人计算机系统的软件环境和硬件环境日益复杂，致使计算机病毒迅速蔓延，再加上一般人的英文水平有限，由此造成软件安装或使用不当、误操作等，常常使微机系统统工作发生故障，轻则降低运行速度，滋扰正常运转，重则破坏数据，毁损存储的信息资源，乃至系统崩溃。这种现象经常发生在计算机教学、Windows教学、网络系统和办公自动化等环节，其维护工作量之大、过程之复杂，常令电脑支持人员望而生畏。所以目前微型计算机市场急需解决软件系统发生故障后如何快速恢复的难题。

目前，国内外普通采用硬件保护微机硬盘内文件系统的方法，是给硬盘加一个写保护开关，工作时只许读、禁止写，由此达到保护硬盘内容的目的。但是这种方法无形中使硬盘丧失了其更重要的一半功能，使大多数软件无法正常工作，所以这种硬盘写保护开关似乎也从末被市场所接受。还有一种是常见的防杀病毒技术，但是，这种防病毒卡只能处理现有的计算机病毒，对各种新型或变种病毒就无可奈何了，也无法彻底解决软件兼容性以及人为操作失误等问题。实际上，上述微机软件及硬盘发生故障的问题，也不同程序地发生在各种大、中、小型计算机上。

本发明的目的是提供一种计算机硬盘存储内容的透明保护方法及其装置，该方法及装置不仅能够实现硬盘的“写保护”，同时也能实现“写通过”的功能，从而可对计算机硬盘中的当前文件系统提供可靠而实用的“透明屏蔽”式安全保护，防止计算机病毒或其他人为使用不当等原因破坏硬盘存储的文件内容。

本发明的透明保护方法步骤是这样实现的：

(1)首先在硬盘上划定需要进行透明保护的软件信息存储区域，并将其定义为“保护系统”或“原始系统”；

(2)在硬盘的空闲区开辟一个与上述进行透明保护的“保护系统”存储区域相对应的“映射区域”(或称：镜像区域)；

(3)以上述“映射区域”，再加上硬盘上的自由空间，构成供用户使用的“当前系统”，从而在该硬盘中同时设立两个软件信息存储区域：保护系统及当前系统；

(4)在计算机的存储器中建立一个“保护系统软件存储区域读写访问的记录索引表”，并将该索引表中的所有记录变量全部清零；

当某记录变量为“0”时，表示当前系统里，该记录相对应的硬盘信息存储单元的内容未被改写；

当某记录变量为“1”时，表示当前系统里，该记录相对应的硬盘信息存储单元的内容已被改写，即新的信息已经写入当前系统(即：保护系统里的该记录的映射区域)，所以其内容和保护系统里的对应硬盘信息存储单元的内容是不相同的；

(5)通过对BIOS的扩展、修改，或通过硬件途径，建立硬盘带有智能的透明保护策略控制方法：

(A)计算机每次访问硬盘的读写操作，都要首先去读上述“记录索引表”，并根据记录的变量“0”、“1”而决定读写哪个系统中的存储区域：

a、当操作系统要对硬盘某记录的信息存储单元进行“读”操作时，先检查“存储区域读写访问的记录索引表”中该记录所对应的变量，如为“0”，则可直接从保护系统中的相应存储区域里读取信息；如为“1”，则应转移到当前系统中的对应存储区域里读取信息；且“存储区域读写访问的记录索引表”对应的记录变量不变；

b、当操作系统要对硬盘某记录的信息存储单元进行“写”操作时，则直接将该信息写入当前系统中(即保护系统中该记录存储单元的“映射”存储区域)，同时，将“存储区域读写访问的记录索引表”中对应的该记录变量改写为“1”；

(B)如要进行“更新保护”操作，则首先扫描逐个检查“存储区域读写访问的记录索引表”中每个记录所对应的变量，如为“1”，则先将当前系统中的该记录所在存储区域的信息内容写入保护系统中的该记录对应存储区域里，然后，修改该记录变量，使之为“0”，并登录到上述“记录索引表”中；如该记录变量为“0”，则可以不进行上述操作而保持原态；

(C)保护系统建立后，用户需要“系统复原”，并通过操作系统下达相应指令时，则将上述“记录索引表”全部记录的变量清零。

本发明的透明保护装置是这样实现的：包括有：中央处理器、只读存储器、非易失性读写存储器和地址译码逻辑电路所组成的控制电路，其特征在于：上述控制电路中的只读存储器用于固化“硬盘透明保护策略控制方法”软件；非易失性读写存储器则存放“保护系统软件存储区域读写访问的记录索引表”和系统变量；中央处理器可以是计算机主机板上的原中央处理器，也可以是硬盘控制器上或硬盘本身设置的中央处理器。

上述控制电路可以安装在一块具有PC系列微型计算机外部总线插排的印刷电路板插卡上。

上述控制电路也可以直接安装在计算机的主机板上。

上述控制电路还可以直接在设有MPU微处理器、大规模门阵列逻辑器件和非易失性读写存储器的硬盘控制器的电路板上，此时，“硬盘透明保护策略控制方法”软件固存在MPU使用的只读存储器内、“保护系统软件存储区域读写访问的记录索引表”存放在非易失性读写存储器或磁盘盘片上。

上述硬盘控制器的透明保护控制电路可以安装在带有引入/引出硬盘接口线的插卡上。

上述硬盘控制器的透明保护控制电路可以安装在带有引入/引出硬盘接口线的独立的硬盘控制器电路板上，此时，该控制电路需要外接电源。

上述硬盘控制器的透明保护控制电路也可集成安装在硬盘的控制电路板上。

上述硬盘控制器的透明保护控制电路还可集成安装在计算机的主机板上。

上述硬盘控制器的电路板上，可以设有与以太网络接续的接口电路。

本发明是针对当前微型计算机安装在系统硬盘内的软件日益庞大和复杂(存放在硬盘内的文件系统规模常达数百～数千兆字节)，计算机工作时，文件操作频繁易于被破坏(包括人为失误、电脑病毒等原因)的现实而提供的针对硬盘中存储的当前文件系统进行全盘保护与文件系统全部恢复功能的一种思想创新的透明保护方法及其装置。

本发明提出的“透明保护”硬盘存储内容的方法是一种在实现“软件固化”的同时，又不影响其读写操作的软件系统保护方法。它既使硬盘里的软件系统固化，如同使用一个巨大、密闭、透明的罩子，将被保护的软件系统给罩上，使之能够抵抗多种病毒和人为失误的侵蚀；又能做到对各种软件运行环境的灵活性、复杂性予以认可，使用户仍可对该硬盘里存储的软件系统进行读写操作。

本发明的主要特点是：使应用程序对硬盘被保护区域进行“读、写”访问时，通过建立索引表而在硬盘空闲区域建立上述被保护区域的“映射区域”(或称“镜像内容”)，并通过对BIOS的扩展、修改或硬件途径，将对该映射区域的读写操作来替代对原先被保护区域的访问，从而在实现该被保护内容的“写保护”同时，又能实现应用程序所要求的“写通过”或“写能够”，真正实现硬盘被保护内容的“透明屏蔽”功能。而当用户需要恢复系统文件时，本发明则将上述索引表的所有记录变量清零，此后，就可以直接进入被保护区域进行读操作，而对于写操作则仍写入当前系统中对应的映射区域，同时将索引表相应的记录变量置“1”。这就是本发明实现硬盘存储内容透明保护的工作机理。实质上，本发明也是一种不针对具体某一类或某一种计算机病毒进行消除的广谱反病毒方法及其装置，它可以有效预防各种现有的或今后可能产生的新型病毒或变种病毒对硬盘内容的进一步破坏，其设计思想新颖，电路结构简单，硬件制作成本较低，是一种颇具推广应用前景的硬盘防病毒方法和装置。

本发明硬件的另一特点是其可以采用不同形式的多种组合、安装方式，既可以采用扩展BIOS类型的专用插卡，或将其集成到主机板上；也可以将其直接安装到带有引入/引出硬盘接口线的插卡，或带有引入/引出硬盘接口线的独立的硬盘控制器上；还可以将其直接安装到硬盘内，可视不同环境分别选用之。

图1是本发明的软件设计思想示意图。

图2是本发明的硬件结构形式之一——扩展BIOS类型的专用插卡方框图。

图3是本发明的硬件结构形式之二——集成到主机板上的扩展BIOS类型的硬件结构方框图。

图4是本发明的硬件结构形式之三—硬盘透明保护控制器类型的带有引入/引出硬盘接口线的插卡方框图。

图5是本发明的硬件结构形式之四——硬盘透明保护控制器类型的带有引入/引出硬盘接口线的独立硬盘控制器方框图。

参见图1，本发明实行硬盘文件系统的“透明屏蔽”式安全保护的工作机理是：当插有本发明的计算机在开机初始化时，可以通过拦截磁盘中断命令或采用硬件方法而获取磁盘操作的控制权。如应用程序要对保护系统的A区进行写操作时，本发明将通过保护记录索引表，将对A区的写操作转移到在硬盘空闲区域上建立的当前系统(映射区域)里，即转化为对A’区的写操作，并在其中非易失性读写存储器上记录A区＝A’区的映射(镜像)对应关系，以便应用程序下次对该区域(A区)进行写访问时，本发明将会把对A’区的访问来替代对A区的写操作，提供给应用程序使用。当应用程序对硬盘进行读操作时，本发明也是先检索索引表，如果表内A＝1，则该访问转移至A’区，否则，仍然访问A区。而当用户需要恢复系统时，本发明只要将非易失性存储器上的硬盘映射(镜像)对应索引表全部记录的变量清零即可。

本发明的透明保护的具体方法步骤是这样实现的：

(1)首先在硬盘上划定需要进行透明保护的软件信息存储区域，并将其定义为“保护系统”或“原始系统”；

(2)在硬盘的空闲区开辟一个与上述进行透明保护的“保护系统”存储区域相对应的“映射区域”(或称：镜像区域)；

(3)以上述“映射区域”，再加上硬盘上的自由空间，构成供用户使用的“当前系统”，从而在该硬盘中同时设立两个软件信息存储区域：保护系统及当前系统；

(4)在计算机的存储器中建立一个“保护系统软件存储区域读写访问的记录索引表”，并将该索引表中的所有记录变量全部清零；

当某记录变量为“0”时，表示当前系统里，该记录相对应的硬盘信息存储单元的内容未被改写；

当某记录变量为“1”时，表示当前系统里，该记录相对应的硬盘信息存储单元的内容已被改写，即新的信息已经写入当前系统(即：保护系统里的该记录的映射区域)，所以其内容和保护系统里的对应硬盘信息存储单元的内容是不相同的；

(5)通过对BIOS的扩展、修改，或通过硬件途径，建立硬盘带有智能的透明保护策略控制方法：

(A)计算机每次访问硬盘的读写操作，都要首先去读上述“记录索引表”，并根据记录的变量“0”、“1”而决定读写哪个系统中的存储区域：

a、当操作系统要对硬盘某记录的信息存储单元进行“读”操作时，先检查“存储区域读写访问的记录索引表”中该记录所对应的变量，如为“0”，则可直接从保护系统中的相应存储区域里读取信息；如为“1”，则应转移到当前系统中的对应存储区域里读取信息；且“存储区域读写访问的记录索引表”对应的记录变量不变；

b、当操作系统要对硬盘某记录的信息存储单元进行“写”操作时，则直接将该信息写入当前系统中(即保护系统中该记录存储单元的“映射”存储区域)，同时，将“存储区域读写访问的记录索引表”中对应的该记录变量改写为“1”；

(B)如要进行“更新保护”操作，则首先扫描逐个检查“存储区域读写访问的记录索引表”中每个记录所对应的变量，如为“1”，则先将当前系统中的该记录所在存储区域的信息内容写入保护系统中的该记录对应存储区域里，然后，修改该记录变量，使之为“0”，并登录到上述“记录索引表”中；如该记录变量为“0”，则不进行上述操作；

(C)保护系统建立后，用户需要“系统复原”，并通过操作系统下达相应指令时，则将上述“记录索引表”全部记录的变量清零。

本发明的透明保护装置包括有中央处理器、只读存储器ROM，非易失性读写存储器和地址译码逻辑电路所组成的控制电路，其中控制电路中的只读存储器用于固化扩展的BIOS和“硬盘内容透明保护策略控制方法”软件，非易失性读写存储器则存放“保护系统软件存储区域读写访问的记录索引表”和系统变量。上述控制电路可以安装在一块具有PC系列的微型计算机总线插排A的印刷电路板插卡上(参见图2)。上述控制电路也可以直接安装在计算机主机板B上，此时，其中译码逻辑电路、ROM及读写存储器与主机的总线联络关系参见图3所示。本发明的控制电路还可以直接安装在设有MPU微处理器、大规模门阵列逻辑器件和非易失性读写存储器的硬盘控制器的电路板上，这时，“硬盘内容透明保护策略控制方法”软件存放在MPU使用的ROM内，“保护系统软件存储区域读写访问的记录索引表”则存放在非易失性读写存储器或磁盘盘片上。这种硬盘控制器型的控制电路可以安装在带有引入/引出硬盘接口线的专用插卡上(参见图4)，也可安装在带有引入/引出硬盘接口线的独立的硬盘控制器里(参见图5)，此时，该控制电路需要外接电源。上述硬盘控制器的电路板上，可以设有与以太网络接续的接口电路，这样，主机还可以通过操作本地硬盘方法来使用远端的“硬盘透明保护服务器”。上述硬盘控制器的透明保护控制电路还可集成安装在硬盘的控制电路板或计算机的主机板上。

本发明已经试验实施，并制出样品若干，应用于Dos、Windows、Win95等软件环境，经实施试验，实现了发明目的和预期效果，性能良好。

Claims (10)

1、一种计算机硬盘存储内容透明保护的方法，其特征在于：其工作步骤如下所述：

(1)首先在硬盘上划定需要进行透明保护的软件信息存储区域，并将其定义为“保护系统”或“原始系统”；

(2)在硬盘的空闲区开辟一个与上述进行透明保护的“保护系统”存储区域相对应的“映射区域”(或称：镜像区域)；

(3)以上述“映射区域”，再加上硬盘上的自由空间，构成供用户使用的“当前系统”，从而在该硬盘中同时设立两个软件信息存储区域：保护系统及当前系统；

(4)在计算机的存储器中建立一个“保护系统软件存储区域读写访问的记录索引表”，并将该索引表中的所有记录变量全部清零；

当某记录变量为“0”时，表示当前系统里，该记录相对应的硬盘信息存储单元的内容未被改写；

当某记录变量为“1”时，表示当前系统里，该记录相对应的硬盘信息存储单元的内容已被改写，即新的信息已经写入当前系统(即：保护系统里的该记录的映射区域)，所以其内容和保护系统里的对应硬盘信息存储单元的内容是不相同的；

(5)通过对BIOS的扩展、修改，或通过硬件途径，建立硬盘带有智能的透明保护策略控制方法：

(A)计算机每次访问硬盘的读写操作，都要首先去读上述“记录索引表”，并根据记录的变量“0”、“1”而决定读写哪个系统中的存储区域：

a、当操作系统要对硬盘某记录的信息存储单元进行“读”操作时，先检查“存储区域读写访问的记录索引表”中该记录所对应的变量，如为“0”，则可直接从保护系统中的相应存储区域里读取信息；如为“1”，则应转移到当前系统中的对应存储区域里读取信息；且“存储区域读写访问的记录索引表”对应的记录变量不变；

b、当操作系统要对硬盘某记录的信息存储单元进行“写”操作时，则直接将该信息写入当前系统中(即保护系统中该记录存储单元的“映射”存储区域)，同时，将“存储区域读写访问的记录索引表”中对应的该记录变量改写为“1”；

(B)如要进行“更新保护”操作，则首先扫描逐个检查“存储区域读写访问的记录索引表”中每个记录所对应的变量，如为“1”，则先将当前系统中的该记录所在存储区域的信息内容写入保护系统中的该记录对应存储区域里，然后，修改该记录变量，使之为“0”，并登录到上述“记录索引表”中；如该记录变量为“0”，则不进行上述操作；

(C)保护系统建立后，用户需要“系统复原”，并通过操作下达相应指令时，则将上述“记录索引表”全部记录的变量清零。

2、一种计算机硬盘存储内容透明保护的装置，其特征在于：包括有：中央处理器、只读存储器、非易失性读写存储器和地址译码逻辑电路所组成的控制电路，其特征在于：上述控制电路中的只读存储器用于固化“硬盘透明保护策略控制方法”软件；非易失性读写存储器则存放“保护系统软件存储区域读写访问的记录索引表”和系统变量；中央处理器可以是计算机主机板上的原中央处理器，也可以是硬盘控制器上或硬盘本身设置的中央处理器。

3、如权利要求2所述的计算机硬盘存储内容透明保护的装置，其特征在于：上述控制电路可以安装在一块具有PC系列微型计算机外部总线插排的印刷电路板插卡上。

4、如权利要求2所述的计算机硬盘存储内容透明保护的装置，其特征在于：上述控制电路也可以直接安装在计算机的主机板上。

5、如权利要求2所述的计算机硬盘存储内容透明保护的装置，其特征在于：上述控制电路还可以直接在设有MPU微处理器、大规模门阵列逻辑器件和非易失性读写存储器的硬盘控制器的电路板上，此时，“硬盘透明保护策略控制方法”软件固存在MPU使用的只读存储器内、“保护系统软件存储区域读写访问的记录索引表”存放在非易失性读写存储器或磁盘盘片上。

6、如权利要求2所或5述的计算机硬盘存储内容透明保护的装置，其特征在于：上述硬盘控制器的透明保护控制电路可以安装在带有引入/引出硬盘接口线的插卡上。

7、如权利要求2或5所述的计算机硬盘存储内容透明保护的装置，其特征在于：上述硬盘控制器的透明保护控制电路可以安装在带有引入/引出硬盘接口线的独立的硬盘控制器电路板上，此时，该控制电路需要外接电源。

8、如权利要求2或5所述的计算机硬盘存储内容透明保护的装置，其特征在于：上述硬盘控制器的透明保护控制电路也可集成安装在硬盘的控制电路板上。

9、如权利要求2或5所述的计算机硬盘存储内容透明保护的装置，其特征在于：上述硬盘控制器的透明保护控制电路还可集成安装在计算机的主机板上。

10、如权利要求2或所述的计算机硬盘存储内容透明保护的装置，其特征在于：上述硬盘控制器的电路板上，可以设有与以太网络连接的接口电路。

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