基于UEFI的胶囊式固件定制更新研究

当前固件刷新技术不灵活、不能单独更新功能模块,且各硬件平台、操作系统的更新数据传输接口不统一。为解决上述问题,基于统一可扩展固件接口(UEFI)规范的EDKⅡ,提出一种胶囊(Capsule)式固件更新方法,将更新数据封装为Capsule,在固件层对Capsule进行识别、析取,把获取数据写入固件文件系统的更新目标地址,实现对固件系统内核函数、驱动模块、协议、应用程序等的更新、修复。该方法在操作系统加载前实现指定功能模块的定制更新和维护,不限制更新模块的容量,可解决传统固件更新方法过于依赖硬件、操作系统的问题,具有安全、高效、灵活、实用性强的特点。     

基于UEFI的嵌入式驱动程序的开发研究

为了解决传统基本输入输出系统(basic input output system,BIOS)的种种弊端,提出了统一的可扩展固件接口(unified extensible firmware interface,UEFI)标准,UEFI广泛应用在BIOS和嵌入设备等装置中.基于UEFI 2.3的规范说明文档,分析了UEFI驱动程序构成,重点介绍了驱动程序模型,并给出EFI开发工具包(E-FI development kit,EDK)下开发简单的驱动程序基本组成,从而归纳出在UEFI下开发驱动程序的通用方法.     

基于UEFI的Application和Driver的分析与开发

UEFI(Unified Extensible Firmware Interface,统一的可扩展固件接口)是由Intel提出的下一代BIOS构架.基于UEFI2.0规范,借助UEFI开发环境:Intel的EDK(EFI Develop Kit),对UEFI Application和UEFI Driver作了一定的分析,并通过两个例子分别予以实现.     

基于UEFI的可信Tiano设计与研究

对UEFIBIOS典型的实现-Tiano系统进行了分阶段剖析,针对其所存在的安全缺陷及不足,结合可信计算的技术和思想,提出了可信Tiano这一新概念.介绍了可信Tiano系统的总体设计和工作流程,并对可信Tiano系统关键技术做详细研究,包括信任根的实现机制、可信度量组件和EFI映像签名,最后给出可信Tiano系统与标准Tiano系统的对比分析.通过分析容易看出,改进后的Tiano系统能较好地满足新一代BIOS在可信及安全方面的需求.     

基于UEFI的SMBIOS设计与研究

为加速计算机固件中SMBIOS部分开发与定制化,提出了SMBIOS系统架构,将核心服务和数据表定制分离.设计了基于UEFI规范的实现方案,以协议的方式提供核心服务,并采用独立模块将该协议注册到UEFI系统;另一模块将调用核心服务,将已收集到的计算机系统信息,根据工业规范和定制化需求组织数据表内容.以定制化的数据表类型3为例,分别在UEFI Shell和Win32控制台中,采用调用Win32系统函数和WMI的方式查看了SMBIOS内容,表明了架构的可实现性,设计的的准确性和有效性.     

基于UEFI固件的恶意代码防范技术研究

统一可扩展固件接口(UEFI)缺乏相应的安全保障机制,易受恶意代码的攻击,而传统的计算机安全系统无法为固件启动过程和操作系统引导过程提供安全保护。针对上述问题,设计基于UEFI的恶意代码防范系统。该系统利用多模式匹配算法实现特征码检测引擎,用于在计算机启动过程中检测与清除恶意代码,并提供恶意启动项处理及系统内核文件备份等功能。实验结果证明,该系统能为固件及上层操作系统提供完善的安全保护,且代码尺寸小、检测速度快,恶意代码识别率高。     

基于最小攻击树的UEFI恶意行为检测模型

指出了UEFI中源代码、自身扩展模块及来自网络的安全隐患,分析了传统的BIOS与已有的UEFI恶意代码检测方法的不足,定义了结合UEFI平台特点的攻击树与威胁度,构建了动态扩展的威胁模型库与恶意行为特征库相结合的攻击树模型,设计了针对UEFI恶意行为检测的加权最小攻击树算法。实验证明了模型的有效性与可扩展性。     

UEFI下基于USB的调试信息输出工具的设计与实现

为了解决传统基本输入输出系统(basic input output system,BIOS)的种种弊端,提出了统一的可扩展固件接口(uniffed extensible firmware interface,UEFI)标准,UEFI广泛应用在BIOS和嵌入设备等装置中.引入了通用串行总线(universl serial bus,USB)的体系结构,重点介绍了UEFI下基于USB的调试信息输出工具的设计原理、设计方案以及解决的一些细节问题.最后给出了一个利用该软件工具输出调试信息的实例,实现了Target端调试信息的输出并在Host端显示出来.     

UEFI固件的启发式逆向分析与模糊测试方法

统一可扩展固件接口(Unified Extensible Firmware Interface,简称UEFI),作为新一代固件接口标准,广泛应用于现代计算机系统,但其漏洞可能引发严重安全威胁.为了减少UEFI漏洞引发的安全问题,需要进行漏洞检测.而第三方安全测试场景下的模糊测试是检测的主要手段.但符号信息的缺失影响了测试效率.本文提出了一种启发式的UEFI逆向分析方法,恢复固件中的符号信息,改进模糊测试并实现了原型系统ReUEFuzzer.通过对来自4个厂商的525个EFI文件进行测试,证明了逆向分析方法的有效性.ReUEFuzzer可以提升函数测试覆盖率,并在测试过程中发现了一个零日漏洞,已报告给国家信息安全漏洞共享平台以及公共漏洞和暴露系统. 实验证明,本文方法在UEFI漏洞检测方面具有有效性,可以为UEFI安全提供一定的保障.     

HyperSpector：基于UEFI的VMM动态可信监控基的设计与实现

随着计算机技术的高速发展,云计算这一计算模式得到迅速推广。尽管可通过VMM来对云服务安全状态进行监控与安全增强,但VMM自身的安全性往往是安全的前提。为了增强VMM的安全性,提出一种基于UEFI的VMM动态可信监控基的设计与实现方法,通过UEFI的固件运行特性,在VMM下增加一层安全监控层,实现在不增加新硬件成本的前提下对VMM的透明监测。实验表明,所提出的监控方案是安全有效的。     

UEFI Bootkit模型与分析

分析了UEFI Bootkit的工作原理和关键技术;在Harold木马模型的基础上,给出了UEFI Bootkit的形式化描述;分析了UEFI Bootkit和木马在隐蔽技术方面的差异,建立了UEFI Bootkit协同隐藏的形式化模型;给出了模型的一个应用实例,理论证明了在操作系统内核启动前检测Bootkit比在操作系统启动完成后检测具有更好的效果;开发了一套在操作系统内核加载前就开始检测的UEFI Bootkit检测系统;使用检测系统进行了实际的测试,结果表明,UEFI Bootkit检测系统具有较好的检测效果,有效地验证了模型的准确性。     

A survey of Flash Translation Layer

Recently, flash memory is widely adopted in embedded applications as it has several strong points, including its non-volatility, fast access speed, shock resistance, and low power consumption. However, due to its hardware characteristics, specifically its “erase-before-write” feature, it requires a software layer known as FTL (Flash Translation Layer). This paper surveys the state-of-the-art FTL software for flash memory. It defines the problems, addresses algorithms to solve them, and discusses related research issues. In addition, the paper provides performance results based on our implementation of each FTL algorithm.     

基于FLASH存储器的嵌入式安全文件系统

Flash存储器具有存储密度高、容量大、价格低廉等优点，因而在嵌入式系统中广泛采用，在嵌入式系统中的数据同样存在着防止数据被非法使用和数据丢失的安全问题。本文将在Hash存储器的基础上实现安全文件系统。在嵌入式环境中实现数据的安全保护。     

基于现场监测的嵌入式Flash文件系统的设计和实现

为有效地管理历史数据和运行数据，提高系统的性能，基于嵌入式系统的思想和方法，本文设计了一种嵌入式Flash文件系统。文件系统利用串行外设接口SPI实现Flash存储器与单片机之间硬件接口的融合，并采用单级目录结构和链接页的方法实现对文件数据的管理。     

基于PCI Express的闪存存储系统设计

通过采用PCI Express接口,应用并行和流水线技术,提高存储系统的读写速率。设计闪存映射层算法,在不降低系统读写性能的基础上易于管理数据。该方案在Virtex 5 FPGA上实现,并对其性能进行测试,结果表明,数据连续写速率达到400 MB/s,读速率达到500 MB/s,能满足高端应用的需求。     

嵌入式Linux中NAND Flash设备驱动研究

NAND Flash作为一种非易失性的存储介质,它具有速度快、体积小、存储密度高和容量大等优点,适用于大量数据的存储,因此在嵌入式领域中的应用也越来越广泛。分析了MTD(内存技术设备)与NAND Flash驱动的关系,总结了典型的NAND Flash驱动程序的总体架构。针对PXA270RP平台,设计和实现了嵌入式Linux下的NAND Flash驱动程序。为编写基于嵌入式Linux系统下的NAND Flash设备驱动程序提供了技术指导。     

基于闪存的固态存储器的数据管理

提出了一种用于航天器的高速大容量固态存储器数据管理方案。存储器基于NAND型FLASH芯片,采用并行扩展及流水线操作的技术。向存储区加载一簇有效数据后,系统立即向每簇的空余区加载该簇的使用状态信息,保持了多簇数据连续写操作的流水线顺序,从而保证了系统的平均输入高速率。根据簇使用状态信息在内存中建立的簇分配表,系统实现对存储区高速灵活的管理。编程和擦除过程中新出现的无效块,将通过硬件电路自动标记并旁路。