畢業(yè)論文--一種基于usb的pc啟動加密方法的設(shè)計與實現(xiàn)(編輯修改稿)
2025-07-12 09:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 硬盤的 0 柱面 0 磁頭 1 扇區(qū)，該記錄占用一個扇區(qū)即 512 個字節(jié)，它先于操作系統(tǒng)啟動，硬件自檢完成后運行，并將系統(tǒng)控制權(quán)交給指定的操作系統(tǒng)區(qū)。 一個扇區(qū)的硬盤主引導(dǎo)記錄 MBR 由如表 1 所示的 4 個部分組成。 （偏移地址 0000H0088H），它負(fù)責(zé)從活動分區(qū)中裝載，并運行系統(tǒng)引導(dǎo)程序。 ，偏移地址 0089H00E1H 為出錯信息， 00E2H01BDH全為 0 字節(jié)。 （ DPT， Disk Partition Table）含 4 個分區(qū)項，偏移地址 01BEH01FDH,每個分區(qū)表項長 16 個字節(jié)，共 64 字節(jié)為分區(qū)項 分區(qū)項 分區(qū)項 分區(qū)項 4。 ，偏移地址 01FE01FF 的 2 個字節(jié)值為結(jié)束標(biāo)志 55AA,如果該標(biāo)志錯誤系統(tǒng)就不能啟動。 表 1 MBR 的組成結(jié)構(gòu) 00000088 主引導(dǎo)程序 主引導(dǎo)程序 008901BD 數(shù)據(jù)區(qū) 數(shù)據(jù)區(qū) 01BE01FD 分區(qū)項 14（ 16 4 字節(jié)） 分區(qū)表 01FE01FF 55 AA 結(jié)束標(biāo)志 grub 的工作原理 Grub 是一種開源操作系統(tǒng)裝載程序，用于加載操作系統(tǒng)的內(nèi)核，為很多開源操作系統(tǒng)采用，國內(nèi)某開源社區(qū)在 grub 的基礎(chǔ)上發(fā)展了 Grub4Dos[2]。能正常工作的 grub 應(yīng)該包括一下文件： stage stage *stage1_以及相應(yīng)的配置文件。 stage1 被安裝硬盤的主引導(dǎo)記錄，或者某個活動分區(qū)啟動扇區(qū)，也可是光盤、半導(dǎo)體存儲設(shè)備等，主要的作用是定位 stage2 文件完成后續(xù)的工作。 stage2 文件存在特定文件系統(tǒng)中。 stage1 容量有限，無法識別文件系統(tǒng)， stage1_5 的文件負(fù)責(zé)解釋文件系統(tǒng)。 Grub 簡單開機過程如下： ①按下電源后，計算機自檢（ POST），如果硬件設(shè)備（ CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、各種卡）都沒有問題， BIOS 會檢查各個硬盤的 MBR，看有沒有可以執(zhí)行的代碼，如果你把 grub 安裝到第一個硬盤的 MBR 上，那 BIOS 就會找到它，然后把控制權(quán)交個這段代碼（其實就是 512 字節(jié)大小的 stage1）。 ② stage1 根據(jù)安裝時提供的信息，如 stage2 在什么地方，需不需要加載文件系統(tǒng)的對應(yīng)的 stage1_5 文件等，找到 stage2 文件，并把控制權(quán)交給 stage2。 ③ stage2 會需要特定位置的 grub 配置文件 文件 ( 此文件是/boot/gurb/ 的鏈接文件 )，如果找到，就分析其中的內(nèi)容，形成操作系統(tǒng)選擇菜單（ Grub 管它叫 Menu Interface），如果沒有找到 或者這個文件的格式、內(nèi)容有錯誤，那就顯示 grub 的命令行提示符。 一種基于 USB 的 PC 啟動加密方法的設(shè)計與實現(xiàn) 華中師范大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 計算機科學(xué)與技術(shù) 2021 級學(xué)生：陳夢娟 ④當(dāng)你選擇了菜單中相應(yīng)的條目，或者輸入了相關(guān)的命令，就可以看是引導(dǎo)系統(tǒng)了。比如引導(dǎo) linux 的話， stage2 會負(fù)責(zé)將 vmlinuz 和 initrd（如果有的話）裝載到內(nèi)存，并把控制權(quán)交給 vmlinuz。 ⑤ linux 的內(nèi)容完成對硬件的初始化，并把控制權(quán)交給 init 程序，完成后續(xù)的工作了。 kexec 的原理 kexec 是一種成熟的 fastboot 技術(shù)，由 IBM 公司的 Eric Biederman 于 2021 年設(shè)計 ，是 一種快速切換系統(tǒng)內(nèi)核的 Linux 系統(tǒng)內(nèi)核機制，最初作為一個系統(tǒng)補丁發(fā)布，自 內(nèi)核版本之后，正式被 Linux 內(nèi)核接收。目前由 Simon Horman[3]維護。 Kexec 可以從當(dāng)前運行的內(nèi)核不需硬件系統(tǒng)停機而直接引導(dǎo)到一個新的內(nèi)核。 Kexec 越過硬件重啟、 BIOS 自檢 以及 Bootloader 加載階段，直接跳轉(zhuǎn)到新內(nèi)核，可以避開操作系統(tǒng)引導(dǎo)序列中固件和 Bootloader 環(huán)節(jié)，加速操作系統(tǒng)的重新啟動，減少系統(tǒng)啟動的時間耗費。 Kexec 存在的缺陷在于可能導(dǎo)致設(shè)備的穩(wěn)定性差，沒有固件的初始化，內(nèi)核可能無法取得設(shè)備初始化時反饋的穩(wěn)健狀態(tài)，可能導(dǎo)致設(shè)備不可靠。 Kexec 分為兩部分，分別工作在用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)，一個是用戶態(tài)的工具，即“kexectoo
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