專利名稱：一種硬盤Linux文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份還原與權(quán)限控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域，尤其是計(jì)算機(jī)硬盤Linux文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份、還原和權(quán)限控制方法。
背景技術(shù)：
Linux因?yàn)槠湫矢摺踩院脧V泛地用做服務(wù)器的操作系統(tǒng)，而硬盤作為L(zhǎng)inux最重要的數(shù)據(jù)載體，其數(shù)據(jù)的安全性一直是Linux數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域最重要的問題之一。一般對(duì)于Linux系統(tǒng)的硬盤數(shù)據(jù)有兩個(gè)主要的危險(xiǎn)，一個(gè)是因?yàn)橛脩魧?duì)Linux不夠熟練而出現(xiàn)誤操作使得重要的數(shù)據(jù)丟失，另一個(gè)則是硬盤Linux文件系統(tǒng)中的機(jī)密數(shù)據(jù)被他人非法訪問。
目前對(duì)與上述兩種危險(xiǎn)的基本保護(hù)方法是，對(duì)于硬盤怕丟失的重要數(shù)據(jù)采用將重要的Linux分區(qū)做成一個(gè)鏡像文件，并將此鏡像文件存儲(chǔ)在另外一個(gè)分區(qū)中對(duì)機(jī)密的文件則加密存儲(chǔ)，當(dāng)需要訪問加密文件時(shí)需口令才能解密。這兩個(gè)步驟都是通過文件操作，其安全性、可靠性非常依賴本機(jī)硬盤的文件系統(tǒng)，如果本機(jī)硬盤的文件系統(tǒng)崩潰則所有的備份都將丟失，而一般文件系統(tǒng)是很容易被破壞的，所以這種基于文件系統(tǒng)的保護(hù)方法有嚴(yán)重的缺陷。對(duì)于已加密的文件依然有被他人破解的可能，所以通過加密來控制文件訪問不是一種嚴(yán)格保密的方法，而且對(duì)于一個(gè)個(gè)機(jī)密文件加密、解密是件很麻煩的事，復(fù)雜的操作也降低了適用性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有Linux數(shù)據(jù)保護(hù)方法中的文件系統(tǒng)依賴性強(qiáng)和權(quán)限控制不嚴(yán)密、實(shí)用性差的問題，本發(fā)明提供了一種獨(dú)立于文件系統(tǒng)的Linux數(shù)據(jù)備份、還原方法，并配合此方法給出了能嚴(yán)格控制機(jī)密文件訪問的安全管理方法。這種保護(hù)方法能通過很簡(jiǎn)單的幾個(gè)操作實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大量Linux數(shù)據(jù)的備份還原和權(quán)限控制。
本發(fā)明的技術(shù)方案分為三個(gè)部分，分別是Linux數(shù)據(jù)備份方法、Linux數(shù)據(jù)還原方法、Linux數(shù)據(jù)安全管理方法。Linux數(shù)據(jù)備份方法、Linux數(shù)據(jù)還原方法是要解決用戶對(duì)Linux不夠熟練而出現(xiàn)誤操作使得重要的數(shù)據(jù)丟失的問題，而Linux數(shù)據(jù)安全管理方法是要解決硬盤Linux文件系統(tǒng)中的機(jī)密數(shù)據(jù)被他人非法訪問的問題。
1、本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)備份方法，具體包括以下幾個(gè)步驟(1)分析需要備份的Linux數(shù)據(jù)量和本地硬盤的使用狀況，在硬盤的高端地址中劃分出一個(gè)區(qū)域，用來作為L(zhǎng)inux數(shù)據(jù)備份保護(hù)區(qū)；(2)取出Linux分區(qū)中待備份的有效數(shù)據(jù)，對(duì)其壓縮后按照一定規(guī)則復(fù)制到Linux數(shù)據(jù)保護(hù)區(qū)形成備份檔案，以整個(gè)Linux分區(qū)為單位備份有效數(shù)據(jù)；(3)完成備份操作后對(duì)保護(hù)區(qū)加鎖，使得Linux數(shù)據(jù)備份保護(hù)區(qū)與硬盤低端地址空間隔離。
本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)備份方法需要在硬盤劃出一個(gè)獨(dú)立的區(qū)域作為保護(hù)區(qū)，這是通過硬盤ATA接口規(guī)范中定義的主機(jī)區(qū)域保護(hù)指令集(Host Protected Area feature set)實(shí)現(xiàn)的。Host Protected Area featureset中有兩條ATA的命令“讀硬盤實(shí)際最大地址(READ NATIVE MAX ADDRESS EXT)”和“設(shè)置硬盤讀寫最大地址(SET MAX ADDRESS EXT)”?！白x硬盤實(shí)際最大地址”命令返回硬盤在出廠時(shí)由生產(chǎn)商設(shè)定的硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址，這一地址是硬盤地址的物理極限?！霸O(shè)置硬盤讀寫最大地址”是設(shè)置軟件讀寫訪問可到達(dá)的最大扇區(qū)地址，這條指令設(shè)定后硬盤控制器會(huì)拒絕任何對(duì)大于設(shè)定值地址的讀寫訪問。如果“硬盤讀寫最大地址”小于“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”則會(huì)在最高端地址處形成一段空間。這段空間由ATA接口規(guī)范保證是獨(dú)立于操作系統(tǒng)控制的，在不重新使用設(shè)定“硬盤讀寫最大地址”的前提下這段空間不會(huì)受到任何軟件、病毒操作的影響，所以通過使用SET MAX ADDRESS EXT命令劃分的保護(hù)區(qū)是不依賴于任何操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)的，有穩(wěn)定的可靠保障。
保護(hù)區(qū)具體的劃分操作大致是首先使用READ NATIVE MAX ADDRESS EXT命令得到本機(jī)“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”，再用“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”減去保護(hù)區(qū)所需要的容量大小即得保護(hù)區(qū)得起始地址，從所得的起始地址開始到“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”之間就是劃分的保護(hù)區(qū)，但此時(shí)的保護(hù)區(qū)還沒有加鎖。完成數(shù)據(jù)備份操作后再將保護(hù)區(qū)起始地址作為SET MAX ADDRESS EXT的命令參數(shù)來設(shè)定“硬盤讀寫最大地址”，即可完成保護(hù)區(qū)的加鎖。
本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)備份方法是針對(duì)Linux文件系統(tǒng)中已使用的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行備份的，而不是將Linux分區(qū)中的所有扇區(qū)內(nèi)容都進(jìn)行備份。本發(fā)明根據(jù)Linux文件系統(tǒng)EXT2、EXT3的設(shè)計(jì)原理，解析EXT2、EXT3的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，判斷分區(qū)中具體的有效扇區(qū)。此判斷涉及到的Linux文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有三個(gè)超級(jí)塊(super block)、組描述符(group descriptor)、位圖表(bitmap block)。首先根據(jù)super block得到各個(gè)group的數(shù)量、起始地址，然后根據(jù)緊接在super block后面的group descriptor得到bitmap block在group中的偏移，最后分析bitmap中的信息即可判斷Linux文件系統(tǒng)中有效數(shù)據(jù)的分布。將各個(gè)Linux分區(qū)的有效數(shù)據(jù)總量相加，即得備份保護(hù)區(qū)所需的容量。
本發(fā)明在備份有效數(shù)據(jù)時(shí)，有效數(shù)據(jù)記錄的地址是有效數(shù)據(jù)在所在分區(qū)的相對(duì)地址。
有效數(shù)據(jù)的扇區(qū)一般是連續(xù)分布的，所以可以使用硬盤DMA等操作加快硬盤讀寫，對(duì)于壓縮的處理可以使用擴(kuò)展內(nèi)存來增大吞吐量。
2、本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)還原方法，具體包括以下幾個(gè)步驟(1)對(duì)Linux備份保護(hù)區(qū)解鎖，使得可以訪問保護(hù)區(qū)的數(shù)據(jù)；(2)分析Linux數(shù)據(jù)保護(hù)區(qū)中的內(nèi)容，找到需還原的Linux分區(qū)備份檔案；(3)根據(jù)需還原的Linux分區(qū)數(shù)據(jù)大小和當(dāng)前硬盤各個(gè)分區(qū)實(shí)際大小選擇還原的目標(biāo)分區(qū)；(4)解壓縮Linux分區(qū)的備份檔案，覆蓋到目標(biāo)分區(qū)。
本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)還原首先要打開備份保護(hù)區(qū)使得軟件可以訪問備份的內(nèi)容。因?yàn)楸Ｗo(hù)區(qū)是劃分在硬盤的最高端空間，所以只要利用SET MAX ADDRESS EXT指令將“硬盤讀寫最大地址”設(shè)置為“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”即可保證軟件能夠訪問到硬盤的最高端空間，也即實(shí)現(xiàn)了保護(hù)區(qū)解鎖。
本發(fā)明在備份保護(hù)區(qū)中會(huì)在距離“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”固定位置保存?zhèn)浞荼Ｗo(hù)區(qū)的起始地址等重要參數(shù)。在對(duì)備份保護(hù)區(qū)解鎖后，通過解析這個(gè)固定位置即可找到保護(hù)區(qū)的起始位置。
本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)還原可以實(shí)現(xiàn)將某個(gè)備份分區(qū)還原到任何一個(gè)符合容量大小要求的分區(qū)中，其中容量大小要求是指?jìng)浞莘謪^(qū)檔案經(jīng)過解壓縮后，全部有效數(shù)據(jù)的容量小于目標(biāo)分區(qū)的容量。因?yàn)楸景l(fā)明在備份有效數(shù)據(jù)時(shí)，記錄的是有效數(shù)據(jù)所在分區(qū)的相對(duì)地址，還原數(shù)據(jù)時(shí)也是按照相對(duì)地址寫入目標(biāo)分區(qū)，所以只要容量大小符合要求，將有效數(shù)據(jù)回復(fù)到任何分區(qū)都是可以的。
3、本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)安全管理方法，具體包括以下幾個(gè)步驟(1)硬盤管理員設(shè)定硬盤訪問的用戶名及虛擬密碼；(2)根據(jù)用戶權(quán)限設(shè)定真實(shí)密碼鎖定硬盤，禁止一切讀寫硬盤的請(qǐng)求，并記錄用戶名、虛擬密碼、硬盤序列號(hào)；(3)每次開機(jī)訪問硬盤前驗(yàn)證用戶名、虛擬密碼及硬盤序列號(hào)正確性，驗(yàn)證正確后使用真實(shí)密碼對(duì)硬盤密碼解鎖，否則硬盤保持密碼鎖定。
本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)安全管理方法通過控制對(duì)整個(gè)硬盤的訪問權(quán)限來保證Linux文件系統(tǒng)中的機(jī)密數(shù)據(jù)不被他人非法訪問。硬盤ATA接口規(guī)范中定義了安全模式特色指令集(Security Mode feature set)，安全模式特色指令集中定義了若干指令專門用來實(shí)現(xiàn)硬盤訪問權(quán)限控制。根據(jù)ATA接口規(guī)范的定義，硬盤管理員可以使用密碼對(duì)硬盤鎖定，具體指令是SECURITY SET PASSWORD，鎖定后的硬盤在每次上電后都需要解鎖，否則硬盤控制器拒絕任何訪問請(qǐng)求，在被拒絕的請(qǐng)求命令中也包括主機(jī)區(qū)域保護(hù)指令集(Host Protected Area feature set)，所以在使用安全模式特色指令對(duì)硬盤鎖定后，硬盤上的備份保護(hù)區(qū)一定是無法解鎖，不可訪問的。對(duì)硬盤密碼解鎖的具體指令是SECURITY UNLOCK，并且解鎖操作是需要提供用戶密碼的，所以鎖定的硬盤即使遺失也不用擔(dān)心非法用戶會(huì)使用SET MAX等指令打開硬盤的備份保護(hù)區(qū)。解鎖后的硬盤可以完成正常的讀寫請(qǐng)求，但關(guān)機(jī)后硬盤會(huì)自動(dòng)回復(fù)鎖定狀態(tài)，在下一次開機(jī)時(shí)又必須通過用戶密碼解鎖。利用ATA接口規(guī)范中安全模式特色指令集可以很好地解決安全管理的問題。
本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)安全管理方法其核心就是利用安全模式特色指令集實(shí)現(xiàn)Linux硬盤的密碼鎖定，但SECURITY SET PASSWORD等指令只能設(shè)置兩個(gè)級(jí)別的兩個(gè)密碼用來加鎖、解鎖，分別是Masterpassword和User password，僅兩個(gè)密碼不利于Linux硬盤全面的安全管理。本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)安全管理方法通過設(shè)置虛擬密碼對(duì)密碼的級(jí)別、用戶個(gè)數(shù)提供了擴(kuò)展。
在安全管理設(shè)計(jì)中，往往要求管理員能夠設(shè)置多種權(quán)限級(jí)別、多個(gè)用戶，本發(fā)明將這些用戶設(shè)置的密碼都作為虛擬密碼。在本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)安全管理方法中，通過SECURITY SET PASSWORD等指令對(duì)硬盤控制器設(shè)置的密碼并不是虛擬密碼，而是由本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)軟件決定的兩個(gè)獨(dú)立的密碼，獨(dú)立的意思是實(shí)際設(shè)置的兩個(gè)密碼之間及與虛擬密碼之間均不同。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)軟件只是根據(jù)Linux硬盤用戶的不同設(shè)置要求、權(quán)限做相應(yīng)操作。對(duì)于級(jí)別較低的用戶設(shè)置的密碼，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)軟件將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)獨(dú)立密碼作為User password設(shè)置硬盤控制器。對(duì)于級(jí)別較高的用戶設(shè)置的密碼，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)軟件將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)獨(dú)立密碼作為Master password設(shè)置硬盤控制器。在實(shí)際設(shè)置Master password、User password后，用戶名、用戶設(shè)置的虛擬密碼、硬盤序列號(hào)會(huì)被記錄。在Linux硬盤管理員使用硬盤前，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)軟件將要求管理員提供自己的ID和以前對(duì)此硬盤設(shè)置的虛擬密碼，軟件在核對(duì)虛擬密碼、硬盤序列號(hào)及用戶名后，才使用真實(shí)的獨(dú)立密碼對(duì)硬盤進(jìn)行密碼解鎖。本發(fā)明的虛擬密碼的安全管理方法理論上可以將密碼的級(jí)別、個(gè)數(shù)做任意的擴(kuò)展。
用戶名、虛擬密碼及硬盤序列號(hào)記錄在硬盤以外的介質(zhì)上，比如專用USB加密U盤設(shè)備等，這些設(shè)置了虛擬密碼的專用USB加密U盤對(duì)相應(yīng)的硬盤來說就是一把密碼解鎖的鑰匙。
本發(fā)明的有益效果是，對(duì)于重要的Linux數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)方便的大批量備份，而且備份的數(shù)據(jù)不會(huì)受到任何軟件如fdisk的破壞，不受任何操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)的制約；其中備份的機(jī)密Linux數(shù)據(jù)通過設(shè)置安全密碼可以實(shí)現(xiàn)徹底的數(shù)據(jù)保護(hù)，能在很方便的操作下保證Linux硬盤數(shù)據(jù)的絕對(duì)安全，即使在硬盤被盜竊的情況下也不用擔(dān)心數(shù)據(jù)泄漏。


圖1是本發(fā)明一個(gè)備份保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。
圖2是實(shí)施本發(fā)明前的一個(gè)具體的硬盤結(jié)構(gòu)。
圖3是在圖2的硬盤上實(shí)施本發(fā)明Linux數(shù)據(jù)備份方法后的一個(gè)硬盤結(jié)構(gòu)實(shí)施例。
圖4是本發(fā)明的Linux數(shù)據(jù)安全管理的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明備份保護(hù)區(qū)內(nèi)的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)施例，分三個(gè)部分“檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)”、“保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)”、“保護(hù)區(qū)系統(tǒng)信息區(qū)”。
“保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)”用來存放壓縮過的Linux分區(qū)有效數(shù)據(jù)，即“檔案集”。本發(fā)明在寫入保護(hù)區(qū)時(shí)，是將每一個(gè)分區(qū)全部有效數(shù)據(jù)壓縮后連續(xù)地存儲(chǔ)在保護(hù)區(qū)中，形成一個(gè)“檔案集”，一個(gè)“檔案集”就記錄了一個(gè)Linux分區(qū)的全部有效數(shù)據(jù)“檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)”用來記錄保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的占用情況，其中有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄了每個(gè)Linux分區(qū)檔案集的基本信息，基本信息可以在還原操作時(shí)用來供管理員鑒別“檔案集”；“保護(hù)區(qū)系統(tǒng)信息區(qū)”用來保存?zhèn)浞荼Ｗo(hù)區(qū)的“硬盤讀寫最大地址”等重要參數(shù)，位置實(shí)際是“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”指定的最后一個(gè)扇區(qū)。
本發(fā)明的方法可以備份多個(gè)Linux的分區(qū)，每個(gè)分區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)“檔案集”，在“檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)”記錄了保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中存在的多個(gè)“檔案集”的相應(yīng)存儲(chǔ)信息。通過檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)的記錄可以定位每一個(gè)“檔案集”，并且通過修改集存儲(chǔ)信息區(qū)的信息可以完成修改、刪除“檔案集”等功能。還原時(shí)找到備份保護(hù)區(qū)后，通過分析保護(hù)區(qū)開頭的“檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)”可以了解到保護(hù)區(qū)各個(gè)“檔案集”的情況，逐一查詢就得到所備份的各個(gè)Linux分區(qū)內(nèi)容信息。管理員根據(jù)得到的Linux分區(qū)內(nèi)容信息選擇要還原的“檔案集”。
圖3給出了針對(duì)圖2所示的具體硬盤結(jié)構(gòu)使用本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方案。在圖2顯示的硬盤結(jié)構(gòu)中硬盤有5個(gè)分區(qū)，其中有3個(gè)window文件系統(tǒng)(分別是C分區(qū)、E分區(qū)、G分區(qū))和2個(gè)Linux文件系統(tǒng)的分區(qū)(分別是D分區(qū)、F分區(qū))。
若要備份圖2中的兩個(gè)Linux分區(qū)，本發(fā)明實(shí)施例首先建立備份保護(hù)區(qū)，包含以下步驟(1)、根據(jù)圖2硬盤的分區(qū)表找到各個(gè)分區(qū)，并從分區(qū)中的BPB表找到分區(qū)文件系統(tǒng)標(biāo)識(shí)。(2)、在硬盤管理員確認(rèn)要備份兩個(gè)Linux分區(qū)后，分別掃描D分區(qū)和F分區(qū)的Linux文件系統(tǒng)信息以計(jì)算有效數(shù)據(jù)容量，具體涉及的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有三個(gè)超級(jí)塊(super block)、組描述符(group descriptor)、位圖表(bitmap block)。根據(jù)super block得到各個(gè)group的數(shù)量、起始地址，然后根據(jù)緊接在super block后面的group descriptor得到bitmap block在group中的偏移，最后分析bitmap中的信息即可判斷C和F分區(qū)Linux文件系統(tǒng)中有效數(shù)據(jù)的分布。將各個(gè)Linux分區(qū)的有效數(shù)據(jù)總和相加，即得到D分區(qū)和F分區(qū)所需的總?cè)萘俊?3)、分析硬盤高端地址占用情況，若硬盤高端地址存在沒有分區(qū)占用的剩余空間且剩余空間可以容納有效數(shù)據(jù)的總量，則直接以剩余空間的首地址作為備份保護(hù)區(qū)的首地址，這個(gè)首地址減1即是“硬盤讀寫最大地址”。如果硬盤高端沒有剩余空間或是剩余空間不夠大，則可以刪除最后一個(gè)分區(qū)來釋放高端地址。在圖2所示的硬盤結(jié)構(gòu)中，高端地址處沒有剩余空間所以本實(shí)施例會(huì)提示管理員將刪除G分區(qū)為備份保護(hù)區(qū)釋放空間。待管理員確認(rèn)后即可將G分區(qū)首地址作為備份保護(hù)區(qū)的首地址，這個(gè)首地址減1即是“硬盤讀寫最大地址”。
本發(fā)明建立備份保護(hù)區(qū)最好是在劃分硬盤分區(qū)時(shí)完成，一般重要的Linux分區(qū)在硬盤分區(qū)時(shí)已經(jīng)有規(guī)劃，結(jié)合各個(gè)分區(qū)的規(guī)劃預(yù)留高端的地址，可以避免將來對(duì)最后一個(gè)分區(qū)強(qiáng)制占用。
在確定備份保護(hù)區(qū)的首地址后，建立備份保護(hù)區(qū)的三個(gè)區(qū)域“檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)”、“保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)”、“保護(hù)區(qū)系統(tǒng)信息區(qū)”。建立的方法是將三個(gè)區(qū)域的首尾地址、區(qū)域大小等信息寫入硬盤最后一個(gè)扇區(qū)，即“保護(hù)區(qū)系統(tǒng)信息區(qū)”。
針對(duì)圖2中的兩個(gè)Linux分區(qū)建立備份保護(hù)區(qū)以后，根據(jù)本實(shí)施例將分別讀取兩個(gè)分區(qū)的有效Linux數(shù)據(jù)，并壓縮生成兩個(gè)“檔案集”然后依次存入“保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)”。“檔案集”在存入“保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)”前后都會(huì)將D分區(qū)和F分區(qū)對(duì)應(yīng)“檔案集”的起始地址、容量大小、備份日期、文件系統(tǒng)表示、“檔案集”代號(hào)等信息存入“檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)”。
在完成全部備份操作后對(duì)備份保護(hù)區(qū)進(jìn)行鎖定，即將保護(hù)區(qū)首地址作為SET MAX ADDRESS EXT的命令參數(shù)設(shè)定“硬盤讀寫最大地址”。
完成鎖定后，硬盤內(nèi)容由圖2所示結(jié)構(gòu)變成圖3。
對(duì)于圖3實(shí)施例的Linux數(shù)據(jù)還原操作如下首先解鎖，即使用READ NATIVE MAX ADDRESSEXT命令得到圖3“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”，并將“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”作為SET MAX ADDRESSEXT的命令參數(shù)設(shè)定“硬盤讀寫最大地址”，此后“硬盤讀寫最大地址”與“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”相等，即硬盤的備份保護(hù)區(qū)完全打開。
讀取“硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址”指定的最后一個(gè)扇區(qū)，即備份保護(hù)區(qū)的“保護(hù)區(qū)系統(tǒng)信息區(qū)”，找到備份保護(hù)區(qū)中“檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)”的信息，再在“檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)”中查詢“保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)”中D和F分區(qū)“檔案集”的情況。假設(shè)需還原D分區(qū)的以前Linux的有效數(shù)據(jù)，則根據(jù)“檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)”中D“檔案集”記錄的有效數(shù)據(jù)還原后的大小選擇目標(biāo)分區(qū)，要求目標(biāo)分區(qū)容量大于有效數(shù)據(jù)還原后的大小。若D分區(qū)是圖3中最小的分區(qū)那么目標(biāo)分區(qū)可以是CDEF中的任何一個(gè)。假設(shè)選定E分區(qū)作為還原的目標(biāo)分區(qū)。
取出D“檔案集”記錄，解壓縮后覆蓋E目標(biāo)分區(qū)，在完成覆蓋后再使用SET MAX ADDRESS EXT命令對(duì)備份保護(hù)區(qū)鎖定。
從圖3實(shí)施例的Linux數(shù)據(jù)還原過程來看，如果沒有安全控制，任何軟件都可以通過SEI MAXADDRESS EXT的命令將備份保護(hù)區(qū)解鎖。
圖4是本發(fā)明安全管理一個(gè)設(shè)施例，圖4提供了三級(jí)權(quán)限控制，分別是個(gè)人用戶權(quán)限、企業(yè)用戶權(quán)限、企業(yè)主管權(quán)限。個(gè)人用戶只能對(duì)某一個(gè)Linux硬盤進(jìn)行解鎖并正常使用，不能更改、刪除、添加個(gè)人用戶密碼，也不能解除硬盤受密碼保護(hù)的屬性。每次開機(jī)個(gè)人用戶使用硬盤前必須輸入用戶名和密碼，用戶名、密碼將與硬盤唯一的序列號(hào)組成一個(gè)唯一的口令，在核對(duì)口令正確無誤后硬盤方可訪問。個(gè)人用戶密碼可以有許多個(gè)，提供給不同的一般用戶使用；企業(yè)用戶可以對(duì)硬盤設(shè)置密碼鎖定保護(hù)，也可以解除硬盤密碼鎖定保護(hù)的屬性，解除密碼保護(hù)后硬盤在每次啟動(dòng)時(shí)無需密碼即可訪問，對(duì)于加鎖后的硬盤企業(yè)用戶不但有個(gè)人用戶的所有使用權(quán)限而且可以對(duì)個(gè)人用戶進(jìn)行管理，可以更改、刪除、添加個(gè)人用戶密碼。企業(yè)用戶在設(shè)置密碼鎖定保護(hù)時(shí)，將同時(shí)記錄硬盤的序列號(hào)、個(gè)人用戶密碼、企業(yè)用戶密碼，也就是說個(gè)人用戶密碼、企業(yè)用戶密碼是對(duì)于唯一的硬盤起作用的。企業(yè)用戶密碼也可以有多個(gè)。提供給不同的企業(yè)管理員；企業(yè)主管是唯一的，用來防止企業(yè)用戶忘記密碼時(shí)無法對(duì)硬盤解除密碼鎖定保護(hù)。企業(yè)主管一般只用來刪除對(duì)硬盤的所有密碼保護(hù)設(shè)置。
在圖4所示的實(shí)施例中，A是企業(yè)主管，B1和B2是企業(yè)用戶，C1～C2是個(gè)人用戶。這10個(gè)Linux硬盤管理員管理著5個(gè)硬盤，分別是硬盤1～硬盤5。在本實(shí)施例中5個(gè)硬盤均有同一個(gè)企業(yè)主管密碼，企業(yè)主管密碼作為權(quán)限較高的密碼會(huì)對(duì)應(yīng)于Master password，但實(shí)際寫入硬盤控制器的Masterpassword不是企業(yè)主管設(shè)置的密碼而是一個(gè)獨(dú)立的密碼。這樣即使企業(yè)主管密碼遺失軟件也有辦法挽救。企業(yè)用戶密碼和個(gè)人用戶密碼會(huì)對(duì)應(yīng)于User password，同樣實(shí)際寫入硬盤控制器的User password不是用戶設(shè)置的密碼而是分別獨(dú)立的密碼，但5個(gè)硬盤之間實(shí)際設(shè)置的User password都不同。圖4實(shí)施例中，每個(gè)硬盤管理員都有一個(gè)usb加密U盤，記錄每個(gè)管理員的用戶名、設(shè)置的虛擬密碼和管轄的硬盤序列號(hào)，每次管理員在操作硬盤前必須輸入自己的用戶名和設(shè)定的密碼，此用戶名、密碼和讀出的硬盤序列號(hào)與usb加密U盤中的信息比較，校驗(yàn)正確后硬盤才被密碼解鎖，運(yùn)行訪問。
權(quán)利要求
1.一種硬盤Linux文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份還原與權(quán)限控制方法，其特征在于，在硬盤高端劃分出一個(gè)保護(hù)區(qū)，將Linux文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮后按照一定的格式備份到保護(hù)區(qū)內(nèi)，在需要時(shí)進(jìn)行恢復(fù)，并且通過對(duì)整個(gè)硬盤的密碼鎖定實(shí)現(xiàn)權(quán)限控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Linux文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份還原與權(quán)限控制方法，其特征在于，Linux數(shù)據(jù)備份包括以下步驟(1)計(jì)算Linux文件系統(tǒng)中有效數(shù)據(jù)的總量；(2)根據(jù)有效數(shù)據(jù)總量在硬盤的高端地址中劃分出一個(gè)區(qū)域用作為備份保護(hù)區(qū)；(3)取出Linux文件系統(tǒng)中的有效數(shù)據(jù)，對(duì)其壓縮后按照一定規(guī)則復(fù)制到備份保護(hù)區(qū)形成備份檔案；(4)完成備份操作后對(duì)保護(hù)區(qū)加鎖，使得Linux數(shù)據(jù)備份保護(hù)區(qū)與硬盤低端地址空間隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，Linux數(shù)據(jù)備份中在高端地址中劃分出一個(gè)區(qū)域作為保護(hù)區(qū)是通過硬盤ATA接口規(guī)范中定義的主機(jī)區(qū)域保護(hù)指令集實(shí)現(xiàn)的；使用SETMAX ADDRESS EXT命令使得硬盤讀寫最大地址小于硬盤實(shí)際最大扇區(qū)地址，則會(huì)在最高端地址處形成保護(hù)空間；Linux數(shù)據(jù)備份劃分的備份保護(hù)區(qū)分為三個(gè)部分檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)、保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、保護(hù)區(qū)系統(tǒng)信息區(qū)；保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)用來存放壓縮過的Linux分區(qū)有效數(shù)據(jù)；檔案集存儲(chǔ)信息區(qū)用來記錄保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的占用情況；保護(hù)區(qū)系統(tǒng)信息區(qū)用來保存?zhèn)浞荼Ｗo(hù)區(qū)的重要參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，Linux數(shù)據(jù)備份方法是針對(duì)Linux文件系統(tǒng)中已使用的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行備份的，而不是將Linux分區(qū)中的所有扇區(qū)內(nèi)容都進(jìn)行備份；根據(jù)Linux文件系統(tǒng)EXT2、EXT3的設(shè)計(jì)原理，解析Linux文件系統(tǒng)中的超級(jí)塊、組描述符、位圖表來判斷分區(qū)中具體的有效扇區(qū)；Linux數(shù)據(jù)備份在寫保護(hù)區(qū)時(shí)，是將每一個(gè)分區(qū)全部有效數(shù)據(jù)壓縮后連續(xù)地存儲(chǔ)在保護(hù)區(qū)中，形成一個(gè)檔案集；一個(gè)檔案集就記錄了一個(gè)Linux分區(qū)的全部有效數(shù)據(jù)；有效數(shù)據(jù)記錄的地址是有效數(shù)據(jù)在所在分區(qū)的相對(duì)地址。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Linux文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份還原與權(quán)限控制方法，其特征在于，Linux數(shù)據(jù)還原包括以下步驟(1)對(duì)備份保護(hù)區(qū)解鎖，使得可以訪問保護(hù)區(qū)的數(shù)據(jù)；(2)分析保護(hù)區(qū)中的內(nèi)容，找到需還原的Linux分區(qū)備份檔案；(3)根據(jù)需還原的Linux分區(qū)數(shù)據(jù)大小和當(dāng)前硬盤各個(gè)分區(qū)實(shí)際大小選擇還原的目標(biāo)分區(qū)；(4)解壓縮Linux分區(qū)的備份檔案，覆蓋到目標(biāo)分區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，Linux數(shù)據(jù)還原目標(biāo)分區(qū)的要求是備份分區(qū)檔案經(jīng)過解壓縮后全部有效數(shù)據(jù)的容量小于目標(biāo)分區(qū)的容量；目標(biāo)分區(qū)可以是任何一個(gè)滿足容量要求的分區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Linux文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份還原與權(quán)限控制方法，其特征在于，Linux數(shù)據(jù)權(quán)限控制包括以下步驟(1)硬盤管理員設(shè)定硬盤訪問的用戶名及虛擬密碼；(2)根據(jù)用戶權(quán)限設(shè)定真實(shí)密碼鎖定硬盤，禁止一切讀寫硬盤的請(qǐng)求，并記錄用戶名、虛擬密碼、硬盤序列號(hào)；(3)每次開機(jī)訪問硬盤前驗(yàn)證用戶名、虛擬密碼及硬盤序列號(hào)正確性，驗(yàn)證正確后使用真實(shí)密碼對(duì)硬盤密碼解鎖，否則硬盤保持密碼鎖定；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，Linux數(shù)據(jù)權(quán)限控制通過控制對(duì)整個(gè)硬盤的訪問權(quán)限來保證Linux文件系統(tǒng)中的機(jī)密數(shù)據(jù)不被他人非法訪問；Linux數(shù)據(jù)權(quán)限控制通過硬盤ATA接口規(guī)范中定義的安全模式特色指令集實(shí)現(xiàn)硬盤訪問權(quán)限控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，Linux數(shù)據(jù)權(quán)限控制通過設(shè)置虛擬密碼對(duì)密碼的級(jí)別、用戶個(gè)數(shù)提供了擴(kuò)展；Linux數(shù)據(jù)權(quán)限控制通過SECURITY SET PASSWORD等指令對(duì)硬盤控制器設(shè)置的密碼并不是虛擬密碼，而是由本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)軟件決定的兩個(gè)獨(dú)立的密碼；獨(dú)立的意思是實(shí)際設(shè)置的兩個(gè)密碼之間及與虛擬密碼之間均不同；對(duì)于級(jí)別較低的用戶設(shè)置的密碼，將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)獨(dú)立密碼作為User password設(shè)置硬盤控制器；對(duì)于級(jí)別較高的用戶設(shè)置的密碼，將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)獨(dú)立密碼作為Master password設(shè)置硬盤控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，Linux數(shù)據(jù)權(quán)限控制提供了三級(jí)權(quán)限控制，分別是個(gè)人用戶權(quán)限、企業(yè)用戶權(quán)限、企業(yè)主管權(quán)限；企業(yè)主管密碼作為權(quán)限較高的密碼會(huì)對(duì)應(yīng)于Master password，企業(yè)用戶密碼和個(gè)人用戶密碼對(duì)應(yīng)于User password；Linux數(shù)據(jù)權(quán)限控制在實(shí)際設(shè)置Master password、User password后，用戶名、用戶設(shè)置的虛擬密碼、硬盤序列號(hào)會(huì)被記錄；在Linux硬盤管理員使用硬盤前，將要求管理員提供自己的用戶名和以前對(duì)此硬盤設(shè)置的虛擬密碼，在核對(duì)虛擬密碼、硬盤序列號(hào)及用戶名后，才使用真實(shí)的獨(dú)立密碼對(duì)硬盤進(jìn)行密碼解鎖。
全文摘要
一種硬盤Linux文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份還原與權(quán)限控制方法，用來解決用戶因誤操作而丟失重要的Linux數(shù)據(jù)和機(jī)密的Linux數(shù)據(jù)被他人非法訪問的問題。它是通過在硬盤的高端地址中劃分出一個(gè)獨(dú)立于任何文件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)的區(qū)域，將此區(qū)域作為L(zhǎng)inux數(shù)據(jù)備份保護(hù)區(qū)來備份、還原重要的Linux分區(qū)數(shù)據(jù)。它通過對(duì)整個(gè)硬盤設(shè)定用戶密碼、用戶權(quán)限來徹底地控制硬盤中Linux數(shù)據(jù)安全。
文檔編號(hào)G06F11/07GK1707440SQ20041007344
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月21日
發(fā)明者李增勝 申請(qǐng)人:西安三茗科技有限責(zé)任公司