PC引导机制分析及安全引导系统设计

论文摘要

本文深入研究了PC机的引导机制,磁盘管理以及文件系统的基本概念、结构,详细分析了LILO、GRUB和NTLDR三种常用引导系统的特点和运行机制。在此基础上阐述了构造一个安全引导系统SLDR的设计思想和模块组成,并最终完成了整个系统的详细设计和具体实现。其中的关键是引入文件系统驱动,并在文件系统的基础上构建整个引导系统。为了保证系统的灵活性和可扩展性,引导系统划分为用户交互界面和具体完成引导任务的二级引导程序两部分。其中,用户界面实现了菜单启动和命令行两种用户交互方式,以满足不同情况下的需求。为了使引导系统具有更广泛的适应性,根据不同操作系统启动机制存在的差异,实现了内核直接加载和链式加载两种二级引导程序。另外,提出并实现了一种利用重定位表机制的应用程序加载方案,实现了DOS重定位,使引导系统可以加载运行用户编写的DOS平台下的可执行文件。鉴于引导系统的特殊性,实现了Windows平台下的安装程序,使引导系统的安装配置更方便简捷。文章的最后,对SLDR实现的现状与技术创新做了总结,针对系统存在的不足提出一些改进的方法,并给出了将来的发展方向。 安全引导系统在自主设计的基础上保证其可信性,除了完成基本的操作系统引导功能外,还可以通过加载运行用户编写的程序进行一些外围设备的初始化或其它安全检测工作,从而扩展了引导系统的功能,对提高系统的安全性有一定的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 PC引导系统概述
• 1.2 引导系统的实现方式与发展方向
• 1.3 选题的依据及安全引导系统的功能特点
• 1.4 论文内容安排
• 第二章 PC引导机制及现有引导系统的分析
• 2.1 PC机的引导机制分析
• 2.1.1 POST操作
• 2.1.2 加载操作系统
• 2.1.3 磁盘存储结构
• 2.1.4 FAT文件系统结构
• 2.2 LILO运行机制分析
• 2.2.1 LILO的特点和模块组成
• 2.2.2 LILO的运行分析
• 2.3 GRUB运行机制分析
• 2.3.1 GRUB的特点和模块组成
• 2.3.2 GRUB的运行分析
• 2.4 NTLDR运行机制分析
• 第三章 安全引导系统的总体设计
• 3.1 系统的设计思想和目标
• 3.1.1 设计思想
• 3.1.2 设计目标
• 3.2 系统的总体设计和模块构成
• 3.2.1 总体设计
• 3.2.1 模块设计
• 第四章 安全引导系统的详细设计与实现
• 4.1 系统的内存分配
• 4.2 FAT文件系统驱动的设计实现
• 4.2.1 FAT文件系统的算法
• 4.2.2 系统数据结构的初始化
• 4.2.3 文件操作的实现
• 4.3 配置文件的设计
• 4.3.1 配置文件中使用的关键字
• 4.3.2 配置文件的结构
• 4.4 BootSect的设计实现
• 4.5 主程序SLDR的设计实现
• 4.5.1 启动菜单的显示
• 4.5.2 命令行的实现
• 4.5.3 用户程序的加载执行
• 4.6 二级引导程序的设计实现
• 4.6.1 Linux引导程序的设计实现
• 4.6.2 链式加载器的设计实现
• 4.7 安装程序的设计实现
• 第五章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 硬盘主分区表的分区项意义
• FAT的BPB结构
• 科研情况与发表论文