CN117633906A - 一种台区智能融合终端有效性的可信验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种台区智能融合终端有效性的可信验证方法，包括以下步骤：在新型台区智能融合终端上电启动时，以安全芯片为可信根，对闪存中存储的引导程序进行主动度量，引导程序启动后再依次对系统内核启动、文件系统进行可信验证；在应用安装或启动时，通过关键系统文件分别对所述应用进行可信验证。本发明能够保障新型融合终端操作系统及APP的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力网低压配电技术领域，特别是涉及一种台区智能融合终端有效性的可信验证方法。
背景技术
台区智能融合终端作为低压配电台区的核心，采用“硬件平台化、软件APP化”的设计理念，满足不同场景配电台区信息处理与决策需求，支撑营销、配电专业和新兴业务。为落实国家电力安全可靠供应和能源清洁低碳战略部署，服务新型电力系统建设，国网设备、营销、数字化部以公司战略目标为引领，围绕“一体四翼”发展布局，按照打造现代智慧配电网工作要求，联合研制了新型台区智能融合终端(以下简称“新型融合终端”，英文简称“SCU”)，2021年12月完成挂网试点验证及双专业联合检测，国网公司公变台区共有573.1万台左右，截止到2023年3月，新/旧型融合终端已安装118.8万台，并且逐年推广应用，如何保障融合终端操作系统及APP的安全启动及高效签名成为重中之重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种台区智能融合终端有效性的可信验证方法，保障新型融合终端操作系统及APP的安全稳定运行。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种台区智能融合终端有效性的可信验证方法，包括以下步骤：
在新型台区智能融合终端上电启动时，以安全芯片为可信根，对闪存中存储的引导程序进行主动度量，引导程序启动后再依次对系统内核启动、文件系统进行可信验证；
在应用安装或启动时，通过关键系统文件分别对所述应用进行可信验证。
所述在新型台区智能融合终端上电启动时，以安全芯片为可信根，对闪存中存储的引导程序进行主动度量，引导程序启动后再依次对系统内核启动、文件系统进行可信验证，具体包括：
新型台区智能融合终端上电启动后，优先启动所述安全芯片，所述安全芯片控制处理器的电压引脚，确保在可信度量期间处理器不会上电；
安全芯片读取闪存中存储的引导程序，并对引导程序进行可信度量；
引导程序可信度量通过后，安全芯片令处理器和闪存选通，并从闪存中加载并执行所述引导程序；
引导程序读取系统环境变量，并依次读取系统内核进行度量，并在度量通过后启动系统内核；
系统内核度量关键系统文件，度量通过后拉起文件系统。
所述在应用安装或启动时，通过关键系统文件分别对所述应用进行可信验证，具体包括：
对应用安装文件通过预设算法计算Hash值；
对应用的签名文件的签名值通过可信安全芯片预制的应用公钥进行解密，生成度量值；
关键系统文件对应用的Hash值与度量值进行对比进行可信验证。
在操作系统签名时，采用预设算法对所述操作系统的指定格式的镜像文件和附件信息计算度量值和文件大小，采用操作系统私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密形成签名值，将所述操作系统的指定格式的镜像文件和签名值组合生成指定格式的签名镜像文件。
在配电业务应用签名时，采用预设算法对指定格式的所述配电业务应用的文件和附件信息计算度量值和文件大小，采用配电业务应用私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密形成签名值，将证书模板与签名值组合生成签名证书。
在营销业务应用签名时，采用预设算法对指定格式的所述营销业务应用的文件和附件信息计算度量值和文件大小，采用营销业务应用私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密形成签名值，将所述指定格式的所述营销业务应用的文件和签名值组合生成指定格式的营销业务应用签名文件。
在基础应用签名时，采用预设算法对指定格式的所述基础应用的文件和附件信息计算度量值和文件大小，采用基础应用私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密形成签名值，将所述指定格式的所述基础应用的文件和签名值组合生成指定格式的基础应用签名文件。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用可信(安全)启动机制，构建完整的信任链条以保证自身可信，设计了新型融合终端操作系统可信启动、应用(APP)安全启动、高效签名，防止操作系统或APP的非法安装和恶意篡改，确保了操作系统及APP安装、运行时的安全可信，保障融合终端及APP的安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明实施方式台区智能融合终端有效性的可信验证方法的流程图；
图2是本发明实施方式中操作系统可信启动的流程图；
图3是本发明实施方式中APP安全启动的流程图；
图4是本发明实施方式中操作系统签名的流程图；
图5是本发明实施方式中配电业务APP签名的流程图；
图6是本发明实施方式中营销业务APP签名的流程图；
图7是本发明实施方式中基础APP签名的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种台区智能融合终端有效性的可信验证方法，该方法涉及操作系统可信启动、APP安全启动以及操作系统及APP的签名，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤1，在新型台区智能融合终端上电启动时，以安全芯片为可信根，对闪存中存储的引导程序进行主动度量，引导程序启动后再依次对系统内核启动、文件系统进行可信验证。
由此可见，本实施方式中的操作系统可信启动是基于可信安全芯片，实现对引导程序、系统内核启动、文件系统的可信度量，验证通过则操作系统启动，不通过则上报错误信息，如图2所示，具体为：
第一步，可信安全芯片预制操作系统公钥。
第二步，新型融合终端通电后，优先启动安全芯片，安全芯片控制MCU的VCC引脚，确保在可信度量期间MCU不会上电。
第三步，安全芯片读取闪存中存储的引导程序，并对引导程序进行可信度量，可信度量时可以采用SM3杂凑值比对方式。
第四步，引导程序可信度量通过后，安全芯片拉起GPIO，新型融合终端的TC1灯亮。MCU与SPI闪存选通，并从SPI闪存加载并执行引导程序。
第五步，引导程序读取系统环境变量，并依次读取EMMC Flash中的系统内核，并对系统内核进行度量，度量通过后启动系统内核。
第六步，系统内核度量关键系统文件(rc.local、SecStart)，度量通过后拉起文件系统，新型融合终端的TC2灯常亮。
步骤2，在APP安装或启动时，通过关键系统文件分别对所述APP进行可信验证。APP安全启动是基于数字证书，实现对基础APP及业务APP的签名校验，验证通过则APP安装或者启动，不通过则上报错误信息，具体流程如图3所示，包括：
第一步，可信安全芯片预制APP公钥。
第二步，对.tar格式的APP安装文件通过SM3算法计算Hash值。
第三步，对APP签名文件的签名值通过可信安全芯片预制的APP公钥进行解密，生成度量值。
第四步，关键系统文件(SecStart)对计算得到的APP的Hash值与解密得到的度量值进行对比可信验证，验证通过则APP安装或者启动，不通过则上报错误信息。
本实施方式中操作系统及APP签名实现过程如下：
操作系统签名实现，根据输入的.bin格式的镜像文件及附加信息，计算.bin格式的镜像文件的大小和度量值，经私钥加密后生成.bin格式的签名镜像文件，具体流程如图4所示，包括：
第一步，采用SM3算法对操作系统的.bin格式的镜像文件和附件信息计算度量值和文件大小，其中，附件信息包括操作系统镜像文件信息、应用信息和证书信息。
第二步，采用操作系统私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密，生成签名值。
第三步，将.bin格式的镜像文件与签名值组合生成.bin格式的签名镜像文件。
配电业务APP签名实现，根据输入的.tar格式的配电业务APP文件及附加信息，计算.tar格式的配电业务APP文件的大小和度量值，经私钥加密后生成.asc格式的签名证书，具体流程如图5所示，包括：
第一步，采用SM3算法对.tar格式配电业务APP文件及其附件信息计算度量值和文件大小，其中，附件信息包括配电业务APP文件信息、应用信息和证书信息。
第二步，采用配电业务APP私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密，生成签名值。
第三步，将证书模板与签名值组合生成.asc格式的签名证书。
营销业务APP签名实现，根据输入的.tar格式的营销业务APP文件及附加信息，计算.tar格式的营销业务APP文件的大小和度量值，经私钥加密后生成.tar格式的签名营销业务APP文件，具体流程如图6所示，包括：
第一步，采用SM3算法对.tar格式的营销业务APP文件及其附件信息计算度量值和文件大小，其中，附件信息包括营销业务APP文件信息、应用信息和证书信息。
第二步，采用营销业务APP私钥对度量值和文件大小进行私钥加密，生成签名值，
第三步，将.tar格式营销业务APP文件与签名值组合生成.tar格式的营销业务APP签名文件。
基础APP签名实现，根据输入的.tar格式的基础APP文件及附加信息，计算.tar格式的基础APP文件的大小和度量值，经私钥加密后生成.tar格式的签名基础APP文件，具体流程如图7所示，包括：
第一步，采用SM3算法对.tar格式的基础APP文件及其附件信息计算度量值和文件大小，其中，附件信息包括基础APP文件信息、应用信息和证书信息。
第二步，采用基础APP私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密，生成签名值。
第三步，将.tar格式的基础APP文件与签名值组合生成.tar格式的基础APP签名文件。
不难发现，本实施方式设计了新型融合终端操作系统可信启动和APP安全启动，防止操作系统或APP的非法安装和恶意篡改，确保启动的合法性，保障新型融合终端及APP的安全稳定运行。本实施方式还设计了新型融合终端操作系统及APP签名，实现高效的签名管理，支撑各省公司的新型融合终端操作系统及APP的高效签名和按需部署，助推APP标准化推广应用。
Claims (7)
1.一种台区智能融合终端有效性的可信验证方法，其特征在于，包括以下步骤：
在新型台区智能融合终端上电启动时，以安全芯片为可信根，对闪存中存储的引导程序进行主动度量，引导程序启动后再依次对系统内核启动、文件系统进行可信验证；
在应用安装或启动时，通过关键系统文件分别对所述应用进行可信验证。
2.根据权利要求1所述的台区智能融合终端有效性的可信验证方法，其特征在于，所述在新型台区智能融合终端上电启动时，以安全芯片为可信根，对闪存中存储的引导程序进行主动度量，引导程序启动后再依次对系统内核启动、文件系统进行可信验证，具体包括：
新型台区智能融合终端上电启动后，优先启动所述安全芯片，所述安全芯片控制处理器的电压引脚，确保在可信度量期间处理器不会上电；
安全芯片读取闪存中存储的引导程序，并对引导程序进行可信度量；
引导程序可信度量通过后，安全芯片令处理器和闪存选通，并从闪存中加载并执行所述引导程序；
引导程序读取系统环境变量，并依次读取系统内核进行度量，并在度量通过后启动系统内核；
系统内核度量关键系统文件，度量通过后拉起文件系统。
3.根据权利要求1所述的台区智能融合终端有效性的可信验证方法，其特征在于，所述在应用安装或启动时，通过关键系统文件分别对所述应用进行可信验证，具体包括：对应用安装文件通过预设算法计算Hash值；
对应用的签名文件的签名值通过可信安全芯片预制的应用公钥进行解密，生成度量值；
关键系统文件对应用的Hash值与度量值进行对比进行可信验证。
4.根据权利要求1所述的台区智能融合终端有效性的可信验证方法，其特征在于，在操作系统签名时，采用预设算法对所述操作系统的指定格式的镜像文件和附件信息计算度量值和文件大小，采用操作系统私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密形成签名值，将所述操作系统的指定格式的镜像文件和签名值组合生成指定格式的签名镜像文件。
5.根据权利要求1所述的台区智能融合终端有效性的可信验证方法，其特征在于，在配电业务应用签名时，采用预设算法对指定格式的所述配电业务应用的文件和附件信息计算度量值和文件大小，采用配电业务应用私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密形成签名值，将证书模板与签名值组合生成签名证书。
6.根据权利要求1所述的台区智能融合终端有效性的可信验证方法，其特征在于，在营销业务应用签名时，采用预设算法对指定格式的所述营销业务应用的文件和附件信息计算度量值和文件大小，采用营销业务应用私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密形成签名值，将所述指定格式的所述营销业务应用的文件和签名值组合生成指定格式的营销业务应用签名文件。
7.根据权利要求1所述的台区智能融合终端有效性的可信验证方法，其特征在于，在基础应用签名时，采用预设算法对指定格式的所述基础应用的文件和附件信息计算度量值和文件大小，采用基础应用私钥对计算得到的度量值和文件大小进行加密形成签名值，将所述指定格式的所述基础应用的文件和签名值组合生成指定格式的基础应用签名文件。
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