CN116506176A - 一种可编程网络通信方法和*** - Google Patents

一种可编程网络通信方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可编程网络通信方法和***，属于计算机通信领域。FPGA分别和CPU以及BMC耦接，同时FPGA和ETH‑switch建立通信连接，ETH‑switch通过RJ‑45接口和远程设备连接，用于实现远程固件修补；固件修补方法包括：ETH‑switch对远程设备进行认证，认证通过后，远程设备根据ETH‑switch发送的密钥对补丁数据进行加密，ETH‑switch对加密的补丁数据解密后发送至FPGA，FPGA对补丁数据进行校验，校验通过后为补丁代码添加数字签名，发送至待修补部件，并进行***重启，实现安全高效的远程固件修补。

Description

一种可编程网络通信方法和***
技术领域
本发明属于计算机通信领域，具体涉及一种可编程网络通信方法和***。
背景技术
服务器中，BMC是不可或缺的部件，用于实现服务器内部传感器的控制，一般采用ARM芯片实现BMC功能。现有技术中，随着集成电路设计的复杂化，对CPU和BMC的调试会变得越来越重要。一般情况下，需要分别通过外设接口来对其进行调试，这会给导致主板上主要部件的调试造成一定的难度。虽然服务器远程调试可以解决程序员的调试难度，然而通信过程中需要保障通信安全，避免受到恶意攻击。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种可编程网络通信方法和***。
本发明是通过以下技术方案实现的：FPGA分别和CPU以及BMC耦接，同时FPGA和ETH-switch建立通信连接，ETH-switch通过RJ-45接口和远程设备连接，用于实现远程固件修补；固件修补步骤包括：
步骤一、远程设备向ETH-switch发送通信请求，ETH-switch接收到通信请求后后，向远程设备发起认证过程；
步骤二、认证通过后，ETH-switch向FPGA发送修补指令；并且生成公钥-私钥对，将公钥发送至远程设备；认证不通过，则拒绝远程设备的通信请求；
步骤三、远程设备采用公钥对补丁数据进行加密处理，ETH-switch接收到加密后的补丁数据，采用私钥进行解密，获得补丁数据，将其缓存于FPGA内部flash中，其中，补丁数据包括校验数据和补丁代码，其中，校验数据的生成方法为：采用哈希函数对补丁代码进行运算，得到K值，采用非对称解密算法中的私钥对K值进行解密运算，得到校验数据；FPGA对接收到的校验数据和补丁代码进行校验，采用非对称解密算法中的公钥对数字签名进行加密运算，得到K值，并对补丁代码进行哈希运算，得到K'，将K与K'进行比对，一致后校验通过；
步骤四、校验通过后，FPGA将数字签名添加至补丁代码中，其中若待修补部件为CPU，FPGA将补丁代码和数字签名发送至内存的RAM中；并将补丁向量和引导向量发送至ROM控制器，其中，补丁向量和引导向量分别指示补丁代码在RAM中的地址，以及待修补的引导代码地址；
若待修补部件为BMC，则将补丁代码和数字签名存入BMC flash的相应的分区；所述数字签名用于引导程序启动时，BMC或CPU对补丁代码进行信任认证；
步骤五、经过预定时间后，FPGA引导***重置，并获取引导启动日志，将日志返回至远程设备。
修补指令中包括待修补部件标识，用于识别待修补设备。
优选的，步骤四中，校验通过后，还包括：识别修补指令，若待修补部件为CPU，FPGA拉低cpu预留调试引脚，***重启，cpu进入调试模式，执行bios引导程序，经过预定时间后，FPGA向远程设备发送调试状态ready信号。
优选的，步骤四中，校验通过后，还包括：识别修补指令，通过拉低bmc预留调试引脚，使得bmc进入调试模式，并向cpu发送挂起通知。
优选的，认证过程包括：
步骤1.1.远程设备接收用户输入验证信息，并将该信息发送至ETH-switch；
步骤1.2.ETH-switch和本地信息进行比对，若比对一致，则认证通过；否则不通过。
优选的，ETH-switch采用Open SSL生成RSA公钥-私钥对。
优选的，本申请还包括一种可编程网络通信***，采用上述所述的方法用于实现远程固件修补。
本申请还包括一种计算机可读存储介质，其特征在于：存储有可由处理器执行的计算机可执行程序，以实现上述可编程网络通信方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)首先，通过远程设备认证和补丁数据的认证，分别验证了远端设备通信的可靠性和补丁数据的可靠性，确保补丁代码来源和通信过程中的安全，有效防止恶意代码的写入和对补丁数据的篡改；分别采用ETH-switch和FPGA执行校验任务，有效降低了CPU数据处理需求；最后，在补丁代码中写入数字签名，用于***引导启动时，对补丁代码进行认证，无需额外对补丁代码进行加密校验，认证通过，即可加载补丁代码。
(2)通过ETH-switch和FPGA作为数据传输部件，分别实现通信数据的中转和补丁代码的中转，有效防止恶意代码直接存入CPU和BMC相关存储区域，对CPU和BMC的固件进行改写。
(3)本申请的***可同时实现对CPU和BMC进行固件修补或更新，结构简单，降低了调试成本和复杂度。
附图说明
图1为本申请的结构示意图框图。
图2为本申请可编程通信方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
一种可编程网络通信方法，基于一种可编程网络***实现，***如图1所示，包括FPGA，CPU，BMC和ETH-switch。其中，FPGA分别和CPU以及BMC耦接，同时FPGA和ETH-switch建立通信连接，ETH-switch通过RJ-45接口和远程设备连接，用于实现远程固件修补。
图2示出了本申请的通信方法流程，具体的固件修补步骤包括：
步骤一、远程设备向ETH-switch发送通信请求，ETH-switch接收到通信请求后后，向远程设备发起认证过程；认证过程包括：
步骤1.1.远程设备接收用户输入验证信息，并将该信息发送至ETH-switch；
步骤1.2.ETH-switch和本地信息进行比对，若比对一致，则认证通过；否则不通过。
步骤二、认证通过后，ETH-switch接收远程设备发送的修补指令，并生成公钥-私钥对，将公钥发送至远程设备；认证不通过，则拒绝远程设备的通信请求。
步骤三、远程设备采用公钥对补丁数据进行加密处理，ETH-switch接收到加密后的补丁数据，采用私钥进行解密，获得补丁数据，将修补指令和补丁数据缓存于FPGA内部flash中，其中，补丁数据包括校验数据和补丁代码，其中，校验数据的生成方法为：采用哈希函数对补丁代码进行运算，得到K值，采用非对称解密算法中的私钥对K值进行解密运算，得到校验数据；FPGA对接收到的校验数据和补丁代码进行校验，采用非对称解密算法中的公钥对数字签名进行加密运算，得到K值，并对补丁代码进行哈希运算，得到K'，将K与K'进行比对，一致后校验通过。
步骤四、校验通过后，FPGA将数字签名添加至补丁代码中，识别修补指令，修补指令中包括待修补部件标识，用于识别待修补设备。
若待修补部件为CPU，FPGA拉低cpu预留调试引脚，***重启，cpu进入调试模式，执行bios引导程序，经过预定时间后，FPGA向远程设备发送调试状态ready信号，并且FPGA将补丁代码和数字签名发送至内存的RAM中；并将补丁向量和引导向量发送至ROM控制器，其中，补丁向量和引导向量分别指示补丁代码在RAM中的地址，以及待修补的引导代码地址；
若待修补部件为BMC，通过拉低bmc预留调试引脚，使得bmc进入调试模式，并向cpu发送挂起通知，则将补丁代码和数字签名存入BMC flash的相应的分区；数字签名用于引导程序启动时，BMC或CPU对补丁代码进行信任认证；
步骤五、经过预定时间后，FPGA引导***重置，并获取引导启动日志，将日志返回至远程设备。
具体的，ETH-switch采用Open SSL生成RSA公钥-私钥对。
在上述实施例的基础上，本发明还包括一种可编程网络通信***，包括FPGA、CPU、BMC，ETH-switch和远程设备，其中，FPGA分别和CPU以及BMC耦接，同时FPGA和ETH-switch建立通信连接，ETH-switch通过RJ-45接口和远程设备连接，采用上述方法用于实现远程固件修补。
在上述实施例的基础上，本发明还包括一种计算机可读存储介质，其特征在于：存储有可由处理器执行的计算机可执行程序，以实现上述的可编程网络通信方法。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是，上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (8)

1.一种可编程网络通信方法，其特征在于：FPGA分别和CPU以及BMC耦接，同时FPGA和ETH-switch建立通信连接，ETH-switch通过RJ-45接口和远程设备连接，用于实现远程固件修补；固件修补步骤包括：
步骤一、远程设备向ETH-switch发送通信请求，ETH-switch接收到通信请求后后，向远程设备发起认证过程；
步骤二、认证通过后，ETH-switch接收远程设备发送的修补指令，并生成公钥-私钥对，将公钥发送至远程设备；认证不通过，则拒绝远程设备的通信请求；
步骤三、远程设备采用公钥对补丁数据进行加密处理，ETH-switch接收到加密后的补丁数据，采用私钥进行解密，获得补丁数据，将修补指令和补丁数据缓存于FPGA内部flash中，其中，补丁数据包括校验数据和补丁代码，其中，校验数据的生成方法为：采用哈希函数对补丁代码进行运算，得到K值，采用非对称解密算法中的私钥对K值进行解密运算，得到校验数据；FPGA对接收到的校验数据和补丁代码进行校验，采用非对称解密算法中的公钥对数字签名进行加密运算，得到K值，并对补丁代码进行哈希运算，得到K'，将K与K'进行比对，一致后校验通过；
步骤四、校验通过后，FPGA将数字签名添加至补丁代码中，其中若待修补部件为CPU，FPGA将补丁代码和数字签名发送至内存的RAM中；并将补丁向量和引导向量发送至ROM控制器，其中，补丁向量和引导向量分别指示补丁代码在RAM中的地址，以及待修补的引导代码地址；
若待修补部件为BMC，则将补丁代码和数字签名存入BMC flash的相应的分区；所述数字签名用于引导程序启动时，BMC或CPU对补丁代码进行信任认证；
步骤五、经过预定时间后，FPGA引导***重置，并获取引导启动日志，将日志返回至远程设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：修补指令中包括待修补部件标识，用于识别待修补设备。
3.根据权利要求2所述的方法，步骤四中，校验通过后，还包括：识别修补指令，若待修补部件为CPU，FPGA拉低cpu预留调试引脚，***重启，cpu进入调试模式，执行bios引导程序，经过预定时间后，FPGA向远程设备发送调试状态ready信号。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤四中，校验通过后，还包括：识别修补指令，通过拉低bmc预留调试引脚，使得bmc进入调试模式，并向cpu发送挂起通知。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：认证过程包括：
步骤1.1.远程设备接收用户输入验证信息，并将该信息发送至ETH-switch；步骤1.2.ETH-switch和本地信息进行比对，若比对一致，则认证通过；否则不通过。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：ETH-switch采用Open SSL生成RSA公钥-私钥对。
7.一种可编程网络通信***，其特征在于：包括FPGA、CPU、BMC，ETH-switch和远程设备，其中，FPGA分别和CPU以及BMC耦接，同时FPGA和ETH-switch建立通信连接，ETH-switch通过RJ-45接口和远程设备连接，采用如权利要求1-6任意一项的方法用于实现远程固件修补。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于：存储有可由处理器执行的计算机可执行程序，以实现如权利要求1-6任意一项所述的可编程网络通信方法。
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