基于EFI BIOS的计算机网络接入认证系统的研究与实现

论文摘要

随着计算机软硬件的发展,传统BIOS的局限性越来越明显,成为计算机性能提高的瓶颈。为解决传统BIOS面临的问题,Intel在2003年的信息技术峰会上推出其预研多年的EFI规范,它是一个全新的预启动平台。在这个平台上进行网络接入认证的研究是一个新颖、有创意和挑战性的工作。本文以作者参与的课题工作为基础,把计算机认证技术的研究进一步延伸到固件层,为计算机系统提供更基础、更底层的安全认证机制,有助于提高计算机系统源头的安全可控性。论文主要工作如下:1.EFI规范和Framework工作机制的分析与研究:从传统BIOS的局限性和EFI系统的启动过程、启动管理器、系统表、服务、协议与句柄、EFI Shell等方面研究EFI的基本原理;根据EFI规范研究Framework的工作机制。2.认证理论与技术的研究:从身份认证、消息认证等方面研究认证理论与技术。3.设计并实现了一套基于EFI BIOS的高安全的计算机网络接入认证系统,该系统在EFI BIOS层建立网络通信支持环境,当计算机接入安全网络时,通过嵌入EFI BIOS的认证Agent对终端接入设备和用户进行认证,只有认证通过后,才能引导操作系统,真正实现了计算机系统的“专机专人用”的理念。4.搭建了一个测试环境,并对该系统进行了实验测试与安全性分析,实验结果表明了该系统的有效性和可行性。本论文研究工作的最终实现与完善,将有助于推动我国基于BIOS固件层的安全技术研究工作,论文工作也可为我国相关研究工作提供借鉴和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 BIOS相关研究状况
• 1.1.1 国内研发现状
• 1.1.2 境外研发现状
• 1.2 传统安全机制的局限
• 1.3 本文的研究意义
• 1.4 本文的研究内容
• 1.5 本文的组织结构
• 第二章 EFI BIOS与认证理论研究
• 2.1 传统BIOS 与 EFI BIOS
• 2.1.1 传统BIOS的局限性
• 2.1.2 EFI BIOS 的优势
• 2.2 EFI 概述
• 2.2.1 EFI 启动过程
• 2.2.2 EFI 启动管理器（EFI Boot Manager）
• 2.2.2.1 EFI 映像（EFI Images）
• 2.2.2.2 EFI应用程序（EFI Applications）
• 2.2.2.3 EFI 驱动程序（EFI Drivers）
• 2.2.3 EFI 系统表（EFI System Table）
• 2.2.4 EFI 服务（EFI Services）
• 2.2.4.1 EFI启动时服务（EFI Boot Services）
• 2.2.4.2 EFI运行时服务（EFI Runtime Services）
• 2.2.5 EFI 协议与句柄（EFI Protocols and Handles）
• 2.2.6 EFI Shell
• 2.3 FRAMEWORK概述
• 2.3.1 Framework 运行阶段
• 2.3.2 EFI、Framework、Tiano、EDK的区别
• 2.4 认证理论与技术
• 2.4.1 身份认证
• 2.4.1.1 基于秘密信息的身份认证
• 2.4.1.2 基于物理安全的身份认证
• 2.4.2 消息认证
• 2.4.2.1 基于MAC的消息认证
• 2.4.2.2 基于hash函数的消息认证
• 2.5 小结
• 第三章 基于EFI BIOS 网络接入认证系统的设计与实现
• 3.1 系统总体架构设计
• 3.1.1 认证系统结构
• 3.1.2 认证层次
• 3.1.3 客户端认证Agent的阶段选择
• 3.2 系统认证模型设计
• 3.2.1 认证机制设计原则
• 3.2.2 认证模型
• 3.3 系统认证协议设计
• 3.3.1 认证协议
• 3.3.2 认证流程
• 3.4 系统实现
• 3.4.1 EFI BIOS 网络通信平台的建立
• 3.4.1.1 EFI BIOS层网络平台体系
• 3.4.1.2 EFI网卡驱动
• 3.4.1.3 网络通信环境的建立
• 3.4.2 EFI BIOS认证Agent的开发
• 3.4.2.1 Agent设计思想
• 3.4.2.2 Agent执行流程
• 3.4.2.3 Agent程序的开发
• 3.4.2.4 Agent采用的密码算法
• 3.4.3 控制中心的开发
• 3.5 小结
• 第四章 系统测试与安全性分析
• 4.1 系统测试
• 4.1.1 测试环境
• 4.1.2 测试过程
• 4.2 安全性分析
• 4.3 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果