基于usb硬件装置的应用软件防篡改系统的设计与实现

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1、基于USB硬件装置的应用软件防篡改系统的设计与实现摘要：在社会信息化飞速发展的今天，计算机X络已经成为人们工作和生活的一部分，人们习惯通过X络进行查询、交流、购物和办公等；计算机已经遍布各行各业，作为我们生活中不可缺少的工具，已经完全融入了工作和生活。因此计算机信息的保密问题显得尤为重要，数据保密是对计算机信息进行保护的最实用和最可靠的方法，文件所有者可以通过自己拥有文件的权限，如修改文件的读、写和执行等权限，任意修改删除系统中的文件。可见，只要黑客通过漏洞获得管理员的权限，计算机的信息就将被完全掌握。所以如何保护计算机应用软件不受破坏，防篡改技

2、术成为当前一个研究热点。　　关键词：USB硬件装置计算机文件防篡改系统　　　　1.技术背景　　随着计算机和信息存储技术的快速发展，越来越多的用户将大量重要信息、数据以文件的形式保存在磁盘上，文件所有者通过自己拥有的权限可以修改文件的读写和执行等操作，甚至拥有操作系统的管理员账户可以任意修改、删除系统中的文件，所以只要黑客通过漏洞得到管理员的权限，机器的信息将被完全掌握。另外，传统的系统用户管理也很难识别文件的健全性和安全性，没有任何的防篡改能力。所以在一些安全性要求很高的应用场合中，普通的用户文件管理存在不安全性因素。　　鉴于上述情况，当今世界各

3、国软件研发工程师都致力于防篡改技术，不管是软件开发，还是硬件设计方面，都取得了长足进步，确保了数据信息存储安全。我国在这些方面也取得了可喜的成绩。软件有加/解密技术、防篡改技术和磁盘阵列存储服务器上划分RAID级别等；硬件有研发USB加密锁，尤其在一些行业软件领域的应用更为普遍，如工控组态软件、监控组态软件和软件保护等方面，这正是本文要阐述的内容。下面结合微软操作系统和X页防篡改软件来讲解在软件技术和基于USB硬件两方面是如何实现的。　　2.技术研究与实现　　2.1技术研究　　USB存储设备，通过USB（UniversalSerialBus，通用

4、串行总线）接口与计算机相连具有抗攻击的物理特性，安全性很高，被广泛应用在身份识别、X上银行和VPN（VirtualPrivateNetber，个人身份识别码）验证用户是否为该信息安全设备合法持有者。PIN码一般分为UserPIN和SOPIN两种，UserPIN是用户使用的PIN码，SOPIN是管理员使用的PIN码，用于管理信息安全设备，拥有更高的权限，比如可以解锁，可以初始化信息安全设备等。　　2.2实现方法　　步骤1：USB存储设备与计算机建立连接，并在计算机识别出USB存储设备后，USB存储设备内部的内核驱动及管理程序自动安装于计算机。其中，

5、内核驱动程序及管理程序还可以在USB存储设备插入计算机前直接安装在计算机内部。　　由于计算机内部所有驱动程序——设备驱动程序、文件系统驱动程序，展示给操作系统的框架都是相同的，故USB存储设备内核驱动无需改变已有的驱动程序或I/O系统即可直接插入到计算机的文件系统驱动层，具体如图1所示。　　管理程序安装于计算机后，将其自身的全路径写入计算机注册表，内核驱动可以通过注册表找到USB存储设备管理程序。　　步骤2：管理程序在磁盘上的文件中，选择设定需要防篡改的文件，并将其文件信息存储于USB存储设备中。　　文件信息包括：文件标识、文件路径、文件名、文件

6、校验码及文件备份信息，以文件数据表的形式存储于USB存储设备内部。示例如下：　　其中，文件标识、文件路径、文件名用于寻找文件；文件校验码检验文件完整性；文件备份信息，恢复隐藏在存储器上备份区的信息。　　步骤3：内核驱动检测计算机访问的磁盘上的文件的完整性，以判断文件是正常访问，是恢复已被篡改的该文件，还是由该文件更新USB存储设备存储区文件数据表文件信息中的校验码和备份信息。　　参见图2，结合图1说明计算机访问文件具体为计算机读取文件时的实现步骤。　　步骤1（对应上图201，其余依此类推），内核驱动在USB存储设备存储区的文件数据表中搜索计算机正

7、在访问的磁盘上的文件的文件标识、文件路径、文件名，如果搜索结果为0，则执行步骤5，否则，执行步骤2。　　其中，磁盘可以是计算机中的磁盘，也可以是连接于计算机的U盘等存储介质的磁盘。　　步骤2，内核驱动计算计算机正在访问的磁盘上的文件的校验码，并比较其是否与USB存储设备文件数据表中相应文件的校验码相匹配，如果匹配，就执行步骤5，否则，执行步骤3。　　其中，计算文件校验码的算法可以具体为MD5、HASH、HMAC或CRC算法。　　步骤3，内核驱动访问计算机中注册表，读取管理程序的全路径，启动管理程序，并经由全局内存块将文件已篡改消息发送给管理程序，

8、管理程序提示文件已篡改，其中，全局内存块具体是由内核驱动申请的一块全局内存，构建内核驱动和管理程序通信的通道。　　步骤4，内核驱动使用U