MXPA02008913A

MXPA02008913A - Sistema y metodo para conectar un dispositivo de conducto serial universal a un sistema de computadora anfitrion.

Info

Publication number: MXPA02008913A
Application number: MXPA02008913A
Authority: MX
Inventors: Randall Scott Springfield
Original assignee: Ibm
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2005-08-16
Also published as: US7043587B2; TWI221970B; US20030056051A1

Abstract

Un metodo y sistema para controlar la adicion de un dispositivo USB a un sistema de computadora anfitrion mediante un detector de enchufe caliente (conexion con la maquina encendida) de equipo fisico que monitorea a los puertos USB. Las lineas de senalizacion diferencial que conectan al dispositivo USB se les da compuerta logica O (OR) en conjunto, de manera tal que senales D+ o D- logicamente altas desde el dispositivo USB senalan a la linea de interrupcion del administracion del sistema (SMI) de la unidad de procesamiento central, UPC (CPU) para iniciar el modo de administracion de sistema (SMM). Al entrar el SMM, se transfiere control de sistema de computadora anfitrion a un BIOS de manejador de interrupciones SMI que reside en el espacio de direccion SMM del sistema de computadora anfitrion. El SMM BIOS, se carga en el espacio de direcciones SMM durante la autocomprobacion de energia (POST) y se asegura antes de inicio del Sistema Operativo SO (OS). El codigo SMM BIOS contiene instrucciones de si el dispositivo USB conectado o no debera hacerse visible al sistema operativo de la computadora. Si el dispositivo no esta autorizado, se desactivan, la lineas D+/D- no se conectan al controlador anfitrion USB, y la senal SMI se libera, permitiendo que la computadora continue su operacion sin que el sistema operativo nunca perciba al dispositivo USB.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA CONECTAR UN DISPOSITIVO DE CONDUCTO SERIAL UNIVERSAL A UN SISTEMA DE COMPUTADORA ANFITRIÓN ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo Técnico: La presente invención se refiere en general al campo de computadoras, y en particular, a la interfase y conexión de dispositivos periféricos de computadora con un sistema de computadora. Aun más particularmente, la presente invención se refiere a un sistema y método mejorados para monitorear y controlar la conexión de un dispositivo de conducto Serial Universal (USB = Universal Serial Bus) con el sistema de computadora. Descripción de la Técnica Relacionada: Dispositivos de entrada/salida, E/S (1/0 = input/output) periféricos de computadora se conectan a una variedad de puertos de datos o conectores externas de un sistema de computadora anfitrión, que incluye un procesador y memoria de sistema. Una interfase de conector de puerto tal, es la interfase de Conducto Serial Universal (USB) , la especificación de la cual se establece en el documento generalmente disponible con título, "Universal Serial Bus Speci ication" (Especificación de Conducto Serial Universal) versión 2.0, Abril 27, 2000 (USB.org), preparada por representantes de Compaq Computadora Corporation, Hewlett-Packard Company, Intel Corporación, Lucent Technologies Inc., Microsoft Corporation, NEC Corporation, y Royal Philips Electronics (Philips) . Interfases de dispositivos periféricos que cumple con la especificación, se refieren como interfases USB y se han incluido en muchos sistemas de computadoras personales recientemente desarrollados. Estos dispositivos USB en general se refieren ya sea como dispositivos de baja velocidad, capaces de transferir datos a una velocidad de 1.5 Megabits por segundo (Mb/s) ; o dispositivos de alta velocidad (también denominados dispositivos de velocidad completa) capaces de transferir datos a 12 Mb/s. Bajo una especificación USB 2.0, los dispositivos de velocidad completa son capaces de utilizar multiplicadores 40x para una velocidad de transferencia de 480 Mb/s, y estos dispositivos USB, típicamente se conocen como dispositivos de alta velocidad real . Dentro de un sistema de computadora personal, una interfase USB sirve para proporcionar capacidad de conectar y ejecutar (plug-and-play) bien conocida para periféricos de computadora personal tales como unidades de disco compacto -memoria solo lectura (CD-ROM = Compact Disc - Read Only Memory) , palancas de juego, unidades de cintas magnéticas y discos flexibles, unidades de disco duro externas, exploradores o digitalizadores e impresoras. Adicionalmente , la interfase USB permite una conexión alterna para dispositivos de alimentación de sistema primarios tales como teclados y ratones, proporciona una alternativa a los puertos no-USB de teclado y ratón dedicados, que proporcionan muchos fabricantes de computadoras personales. La industria en general se refiere a los puertos de teclado y ratón no-USB, como puertos de teclado PS/2 y ratón PS/2, respectivamente . En un ambiente seguro, el control de la configuración del sistema es uno de los factores que deberá considerarse. Los puertos USB permiten fácil inserción de dispositivos periféricos a y del sistema de computadora. Sin embargo, está facilidad de adición de dispositivos periféricos presenta problemas de seguridad. Una fácil adición de dispositivos periféricos, especialmente aquellos relacionados con el almacenamiento masivo, puede comprometer la seguridad del sistema de computadora. Al conectar un sistema de almacenamiento de datos masivo no autorizado, tal como una unidad de discos flexibles magnéticos, pueden cargarse datos dañinos tales como datos fraudulentos o virus de computadora al sistema de computadora. Además, datos sensibles, tales como datos de propiedad o de secreto comercial, pueden descargarse del sistema de computadora en el dispositivo de almacenamiento USB no autorizado. En la técnica previa, el conectar dispositivos USB de un sistema de computadora anfitrión requería la participación del sistema operativo del sistema de computadora anfitrión. Sin embargo, el soporte lógico (software) asociado con el sistema operativo, típicamente no es seguro, o al menos es de fácil acceso, haciendo de esta manera fácil que un programador autorizado modifique el soporte lógico para permitir eventos de conexión de dispositivo USB no autorizado. Por lo tanto deberá ser aparente que existe una necesidad por un método y sistema que controlen de forma segura la adición de un dispositivo USB, y luego de preferencia informe al propietario del sistema de computadora de su adición. Este método y sistema de preferencia permiten que el propietario, ya sea en forma manual o automática a través de soporte lógico seguro, permita o impida una adición del dispositivo USB. Además, seria conveniente diseñar un sistema que tiene los medios para implementar el método de control de conexión del dispositivo USB. Además, también sería conveniente diseñar un producto de programa de computadora para verificar y controlar una adición de un dispositivo USB. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método y sistema para controlar la adición de un dispositivo USB a un sistema de computadora anfitrión mediante un detector de enchufe caliente (de conexión con la máquina encendida) de equipo físico que verifica los puertos USB. Las líneas de señal diferencial que conectan al dispositivo USB en conjunto se les da tratamiento de lógica 0 (OR'ed), tal que las señales lógicamente altas D+ o D- del dispositivo USB, señalan una línea de interrupción de administración del sistema (SMI = System Management Interrupt) de la unidad de procesamiento central (CPU = Central Processing Unit) , para iniciar el modo de administración del sistema (SMM = System Management Mode) . Al entrar SMM se transfiere control del sistema de computadora anfitrión a un sistema básico de entrada y salida (BIOS = Basic Input Output System) manej ador de interrupción de SMI, que reside en el espacio de dirección SMM del sistema de computadora anfitrión. El SMM BIOS se carga en el espacio de dirección SMM durante la auto comprobación de energía (POST = Power On Self Test) y se asegura antes del inicio del funcionamiento del Sistema Operativo, SO (OS = Operating System) . El código SMM BIOS contiene instrucciones de si o no el dispositivo USB conectado habrá de hacerse visible al sistema operativo de la computadora. Si el dispositivo no esta autorizado, se desactiva, las líneas D+/D- no se conectan al controlador anfitrión USB , y se libera la señal SMI , permitiendo que la computadora continúe la operación sin que el sistema operativo detecte el dispositivo USB. Lo anterior, así como objetivos, características y ventajas adicionales en la presente invención será aparente en la siguiente descripción escrita detallada. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características novedosas que se consideran distintivas de la invención se establecen en las reivindicaciones anexas. La invención por si misma, sin embargo, así como el modo de uso, objetos y ventajas preferidos de la misma, se comprenderán mejor con referencia a la siguiente descripción detallada de una modalidad ilustrativa cuando se leen en conjunto con los dibujos acompañantes, en donde: La Figura 1 es un diagrama de bloques de una arquitectura de computadora que utiliza el sistema de la invención para detectar un evento de conexión de un dispositivo USB; La Figura 2 ilustra en forma de bloques, detalles adicionales de la topología USB que utiliza el sistema de la invención, para detectar eventos de conexión de dispositivo USB; y La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un evento de conexión de dispositivo USB que utiliza el método y sistema de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Ahora con referencia a los dibujos y en particular a la Figura 1, se ilustra un diagrama de bloques de alto nivel de una arquitectura de computadora que utiliza una modalidad preferida de la presente invención. Una unidad de procesamiento central = UPC (CPU) 10 conecta mediante un conducto de interfase de procesador (también referido en la especialidad como conducto de sistema, anfitrión o frontal) con un puerto norte 12, un circuito lógico arbitro de circuito integrado o chip, que tiene un controlador de memoria y una fuente de conducto de interconexión de alta velocidad. El puente norte 12 incluye los componentes electrónicos de interfase necesarios para reforzar señales de la UPC 10, y para separar señales a y de una memoria 14 de aquellas que van a y de los dispositivos de entrada/salida E/S (l/O) como se describe a continuación. El puente norte 12 se conecta mediante un conducto de interconexión de alta velocidad, de preferencia un conducto de propiedad, pero en forma alterna a un conducto de interconexión de computadora periférico (PCI = Peripheral Component Interconnect) a un puerto sur 16, un arbitro de entrada/salida E/S (I/O) de circuito integrado o chip, que incluye la lógica de interfase necesaria para transportar señales de el conducto de interconexión de alta velocidad a las interfases E/S (l/O) (típicamente más lentas) , incluyendo una super E/S (l/O) 26. Super E/S (I/O) 26 típicamente es un circuito integrado o conjunto de circuitos integrados que incluye la lógica e interfases necesaria para un puerto paralelo 28 y un puerto serial no-USB 30, como típicamente se conocen y entienden en la especialidad. La super E/S (l/O) 26 también puede incluir controladores para dispositivos no-USB tales como un controlador de teclado 32 para un teclado no-USB y un controlador de disco flexible 34. Asociado con el puerto sur 16 está un controlador anfitrión USB 18. El controlador huésped USB 18 incluye líneas de datos diferenciales D+ y D- , que conectan a un detector de enchufe caliente USB 20, cuya función y estructura se definen más a continuación. Líneas de datos dif renciales D+ y D- transmiten tanto señales de datos como de control para un dispositivo USB (no mostrado) de acuerdo con protocolos y normas comprendidas por aquellos con destreza en la especialidad de interf ses de computadoras. Señales de datos y de control se transmiten en voltaje positivo y negativo a imagen en el espejo, para permitir alambres de conexión más largos y reducir interferencia de señal y degradación. Un detector de enchufe caliente USB 20 se conecta al puerto USB 22 mediante el concentrador USB 25, de preferencia mediante líneas diferenciales D+ y D-, al controlador huésped USB 18. La topología USB en la Figura 1 además se ilustra con mayor detalle en la Figura 2. La Figura 2 muestra el controlador anfitrión USB 18, que proporciona una interfase del sistema de computadora anfitrión incluyendo la UPC 10 (mostrada en la Figura 1) . El controlador anfitrión USB 18 puede implementarse en una combinación de equipo físico, soporte lógico permanente (firmware) o soporte lógico. Un concentrador raíz de primer nivel 19 se integra dentro del sistema de computadora anfitrión y asocia con el controlador anfitrión USB 18 para proporcionar uno o más puntos de conexión (puertos USB 22) para dispositivos USB, que ya son otros concentradores USB o funciones USB. En la modalidad preferida de la invención, el concentrador raíz de primer nivel 19 conecta con el detector de enchufe caliente USB 20, que conecta con un concentrador de segundo nivel 21. El concentrador de segundo nivel 21 incluye múltiples puertos USB 22. Los puertos USB 22 del concentrador de segundo nivel pueden conectarse a otro concentrador USB 21 o a una función 24, que se define como un dispositivo USB que proporciona una capacidad al controlador anfitrión USB 18 y el sistema de computadora anfitrión. Funciones USB típicas incluyen un ratón, bocinas, micrófono, teléfono, y dispositivo de almacenamiento masivo, tales como una unidad de discos flexibles o una unidad de disco compacto de memoria solo lectura (CD-ROM) . El concentrador de segundo nivel 21 también puede conectarse a un concentrador de tercer nivel 23, que proporciona puertos USB adicionales 22 para funciones adicionales 24 o concentradores adicionales (no mostrados) . Ahora se hace referencia a la Figura 3, un diagrama de flujo lógico de alto nivel para un evento de conexión de dispositivo USB. Como se ilustra en el bloque 36, el detector de enchufe en caliente (de conexión con la máquina encendida) USB 20 verifica las líneas de datos diferenciales D+- y D- de un puerto USB 22. Por simplicidad de ilustración, se considerará que hay un solo puerto USB 22 a monitorear. Sin embargo, se entiende y aprecia que circuitos lógicos apropiados, como se conocen y entiende en la técnica, pueden monitorear múltiples puertos USB 22 ilustrados en la Figura 2. De nuevo con referencia al bloque 36 en la Figura 3, El detector de enchufe caliente USB funciona como un dispositivo 0 (OR) lógico. Si la función de un dispositivo USB 24 se conectan en el puerto USB 22, circuitos dentro de la función USB 24 llevarán al pasador de conexión de la línea de datos D+ a un valor alto si el dispositivo es un dispositivo de alta velocidad, tal como una unidad de discos flexibles magnética o una unidad CD-ROM óptica, o la línea de datos D-se llevará aun valor alto si el dispositivo es un dispositivo de baja velocidad, tal como un ratón o teclado. La señal D+ o D- se transmite de la función 24 al puerto USB 22 mediante un cable USB estándar. Como se ilustra en el bloque de decisión 38, sí cualquiera de la línea D+ o tiene un valor alto, el detector de enchufe caliente USB 20 genera una señal de interrupción de administración del sistema (SMI) a la UPC (CPU) 10. El SMI provoca que la UPC 10 coloque el sistema de computadora en un modo de administración de sistema (SMM) .

Al entrar SMM transfiere control del sistema de computadora al sistema de entrada/salida (básico) (BIOS) manejador de interrupciones SMI, que reside en el espacio de dirección SMM del sistema de computadora anfitrión. El SMM BIOS se carga en el espacio de dirección SMM durante la autocomprobación de energía (POST) y se enclava antes de iniciar el sistema operativo (OS) que se considera como una ubicación de memoria segura, y de preferencia puede iniciarse o actualizarse solo por el propietario o administrador del sistema de computadora anfitrión. De preferencia, solo el propietario o administrador del sistema de computadora anfitrión se le ha proporcionado un servicio de configuración para especificar al manejador SMI a través del código SMM BIOS que acción llevar a cabo cuando se detecta un evento de inserción. El servicio de configuración puede protegerse contra accesos sin conocimiento de la clave del administrador, al conmutar el sistema a un modo de seguridad mejorado e instalar una clave de administrador. Como se ilustra en el bloque 42, el código SMM BIOS se ejecuta para determinar si el dispositivo USB o no que se ha conectado, deberá hacerse visible al sistema operativo del sistema de computadora anfitrión. El código SMM BIOS incluye un código necesario para realizar la interrogación ilustrada en el bloque de decisión 44. Si el SMM BIOS permite la adición de la función recientemente conectada 24, entonces el detector de enchufe caliente del USB 20 permitirá las conexiones de las líneas D+/D- al controlador anfitrión USB 18, y el sistema operativo del sistema de computadora anfitrión ahora detecta el dispositivo conectado por primera vez, como se ilustra en el bloque 46. Si la función recientemente conectada 24 no se autoriza, entonces el dispositivo se desactiva al no conectar las líneas D+/D- al controlador anfitrión de USB 18, como se ilustra en el bloque 48. En la modalidad preferida, el código SMM BIOS se es selectivo en cuanto a que tipo de función 24 puede conectarse. Por ejemplo, funciones 24 tales como monitores, teclados y ratones puede permitirse que se conecten, mientras que dispositivos de almacenamiento masivos tales como unidades de discos flexibles y CD-ROMs pueden no estar autorizadas. Si la función de dispositivo USB 24 se autoriza para conectarse, el sistema de computadora anfitrión luego se conecta a las líneas D+/D- de la función de dispositivo USB 24, y permite que el puerto USB 22 y direcciona al dispositivo USB 24. El sistema de computadora anfitrión asigna una dirección USB única al dispositivo USB 24 y luego determina si el dispositivo USB recientemente conectado 24 es un concentrador o función. Si el dispositivo USB conectado es un concentrador y los dispositivos USB se conectan a sus puertos 22, entonces el procedimiento anterior se sigue por cada uno de los dispositivos USB conectados. Si el dispositivo USB conectado es una función 24, entonces las notificaciones de conexión se manejan por soporte lógico huésped que es apropiado para la función. Si el dispositivo no se autoriza para conectarse de acuerdo con el código S M BIOS, el dispositivo se desactiva, las líneas D+/D- no se conectan al controlador anfitrión de USB 18, se cancela la interrupción de SMI , y el sistema operativo del sistema de computadora huésped nunca detecta el dispositivo USB cuya conexión s intentara, como se ilustra en el bloque 48. Siguiendo las etapas ilustradas en el bloque 46 (un evento de conexión autorizada) o bloque 48 (terminación de un intento de conexión no autorizada) , el detector de enchufe caliente de USB 20 reanuda el monitoreo de las líneas D+ y D- para otro evento de conexión. En la modalidad alterna preferida, un evento de conexión por cualquier dispositivo USB resulta en notificación a un servidor de red, al cual se conecta el sistema de computadora anfitrión. El administrador de sistema para la red luego puede realizar cualesquiera etapas deseadas en respuesta al evento de conexión, incluyendo rescindir la autorización de conexión a través de la red y/o a nivel del sistema operativo. Como se ha ilustrado por las descripciones anteriores, la presente invención proporciona un método y sistema para monitorear y controlar la conexión de dispositivo USB sin notificación inicial del sistema operativo. A través del uso del equipo físico intermediario asociado con el detector de enchufe caliente de USB 20, y el código SMM BIOS seguro descrito anteriormente, eventos de conexión de los dispositivos USB pueden monitorearse en forma segura sin notificar inicialmente al sistema 0/S del sistema de computadora anfitrión. De esta manera se proporciona seguridad adicional, ya que el código del sistema operativo más fácilmente accesible no es el arbitro de autorización inicial para eventos de conexión. Mientras que la invención se ha mostrado y descrito particularmente con referencia a una modalidad preferida, se entenderá por aquellos con destreza en la especialidad que diversos cambios en la forma y detalle pueden realizarse sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Las reivindicaciones que definen la invención son como sigue:

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un sistema de computadora anfitrión que tiene un aparato para detectar una conexión de un dispositivo de Conducto Serial Universal (USB = Universal Serial Bus) al sistema de computadora anfitrión, el sistema de computadora anfitrión se caracteriza porque comprende: un controlador anfitrión de USB ; un concentrador USB que tiene un puerto USB; y un detector de enchufe caliente de USB conectado entre el concentrador USB y el controlador anfitrión, el detector de enchufe caliente de USB es capaz de iniciar una señal de interrupción de administración de sistema (SMI = System Management Interrupt) a un sistema de computadora anfitrión en respuesta a una detección de un dispositivo USB conectado al puerto USB.
2. El sistema de computadora anfitrión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende medios para permitir que el sistema operativo del sistema de computadora huésped detecte un dispositivo USB conectado, solo si el dispositivo USB conectado esta autorizado.
3. El sistema de computadora anfitrión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque además comprende medidos para correr un código de soporte lógico desde una ubicación de memoria segura para hacer determinación si el dispositivo USB conectado está autorizado; y medios para permitir selectivamente al sistema operativo del sistema de computadora anfitrión que detecte el dispositivo USB conectado, solo si el dispositivo USB está autorizado .
4. El sistema de computadora anfitrión de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la ubicación de memoria segura se localiza en un espacio de dirección del modo de administración del sistema (SMM = System Management Mode) del sistema de computadora anfitrión.
5. Método para conectar selectivamente un dispositivo de conducto serial universal (USB) a un sistema de computadora anfitrión, el método se caracteriza porque comprende: conectar un detector de enchufe caliente de USB entre un puerto USB y un controlador anfitrión USB de un sistema de computadora anfitrión; en el detector de enchufe caliente de USB detectar un evento de conexión de un dispositivo USB en el puerto USB; determinar si el evento de conexión está autorizado; y notificar selectivamente un sistema operativo del sistema de computadora anfitrión si el evento de conexión está autorizado, o desactivar el dispositivo USB si el evento de conexión no está autorizado.
6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque comprende: señalar una interrupción de administración de sistema (SMI) a una unidad de procesamiento central UPC (CPU) del sistema de computadora anfitrión correr un código de soporte lógico desde una ubicación de memoria segura para hacer la determinación si el evento de conexión está autorizado; y conectar un par de líneas de datos diferenciales del dispositivo USB al controlador anfitrión USB, solo si el evento de conexión esta autorizado.
7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la ubicación de memoria segura está situada en un espacio de dirección del modo de administración de sistema (SMM) del sistema de computadora anfitrión. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un método y sistema para controlar la adición de un dispositivo USB a un sistema de computadora anfitrión mediante un detector de enchufe caliente (conexión con la máquina encendida) de equipo físico que monitorea a los puertos USB. Las líneas de señalización diferencial que conectan al dispositivo USB se les da compuerta lógica O (OR) en conjunto, de manera tal que señales D+ o D- lógicamente altas desde el dispositivo USB señalan a la línea de interrupción del administración del sistema (SMI) de la unidad de procesamiento central, UPC (CPU) para iniciar el modo de administración de sistema (SMM) . Al entrar el SMM, se transfiere control de sistema de computadora anfitrión a un BIOS de manej ador de interrupciones SMI que reside en el espacio de dirección SMM del sistema de computadora anfitrión. El SMM BIOS, se carga en el espacio de direcciones SMM durante la autocomprobación de energía (POST) y se asegura antes de inicio del Sistema Operativo SO (OS) . El código SMM BIOS contiene instrucciones de si el dispositivo USB conectado o no deberá hacerse visible al sistema operativo de la computadora. Si el dispositivo no está autorizado, se desactivan, la líneas D+/D- no se conectan al controlador anfitrión USB, y la señal SMI se libera, permitiendo que la computadora continué su operación sin que el sistema operativo nunca perciba al dispositivo USB.