Vývoj softvérového vybavenia Chameleon Spectrum v2.4
Hlavné okno aplikácie Chameleon Spectrum na VF prijímacej strane v riadiacom centre
Okno aplikácie na VF vysielacej strane riadeného listenera je podobné, aplikácia sa ale prispôsobí na príjem povelov z riadiaceho centra a riadi VF generátor signálu, výkonový VF zosilňovač a merač VF výkonu. Aplikácie oboch strán bežia na notebookoch s nainštalovanými hardvérovými GPIB PCMCIA modulmi s interfejsom komunikujúcim s meracími prístrojmi podľa VISA štandardu. V riadiacom centre sú dve hlavné meracie aparatúry a to spektrálny analzyátor FSP40 a merací prijímač ESIB40 + riadený anténny prepínač. ESIB40 je programovo prepínateľný buď do režimu spektrálneho analzyátora alebo do režimu meracieho prijímača. Na VF vysielacej strane strane listenera riadiacich príkazov sa nachádza generátor VF signálu SMR40, VF výkonový zosilňovač BONN a merač výkonu.
Súbor meracích prístrojov použitých v meracej aparatúre
VF spektrálny analyzátor FSP40 Rohde&Schwarz
Tvorí základ meracej aparatúry na meranie elektromagnetického vyžarovania a útlmu. Nájdete ho v katalógu Test & Measurement Products ROHDE&SCHWARZ. Obrázok má len ilustratívny charakter pre triedu FSP analzyátorov podľa rozsahu frekvencií. Ja som pracoval s FSP40 s rozsahom 10Mhz až 40 Ghz, vyrobenom na objednávku v širšom frekvenčnom spektre.
VF merací prijímač ESIB40 Rohde&Schwarz
Tvorí rozšírený základ meracej aparatúry na meranie elektromagnetického vyžarovania a útlmu. Nájdete ho v katalógu Test & Measurement Products ROHDE&SCHWARZ. Obrázok má len ilustratívny charakter pre triedu FSP analzyátorov podľa rozsahu frekvencií. Ja som pracoval s ESIB40 s rozsahom 10Mhz až 40 Ghz, vyrobenom na objednávku v širšom frekvenčnom spektre.
VF generátor signálu SMR40 Rohde&Schwarz
Tvorí základ vysielacej jednotky listenera na meranie elektromagnetického vyžarovania a útlmu. Nájdete ho v katalógu Test & Measurement Products ROHDE&SCHWARZ.
Výkonový VF zosilňovač výkonu BLWA 0140-5/0.5/0.1D BONN Elektronik
Ja som pracoval so zosilňovačom s rozsahom 10Mhz až 40 Ghz a max. výkonom 100 Wattov, vyrobenom na objednávku v širšom frekvenčnom spektre. Preto ho v BONN Elektronik katalógoch nikde nenájdete. S prístrojom bol dodaný datasheet BLWA 0140-5/0.5/0.1D.
Merač výkonu VF signálu NRVD 857.8008.02 Rohde&Schwarz
Umožňuje manuálne (nie programovo) merať výkon signálu z generátora SMR40 viacmenej pre kontrolu, lebo výkon je nastavovaný už v generátore riadiacimi príkazmi z riadiaceho centra spolu s nastavovanou meracou frekvenciou generovaného signálu. S prístrojom bol dodaný manuál NRVD_Datasheet Dual-channel Power Meter a NRVD_Dual-channel Power Meter všeobecne pre danú triedu meračov výkonu.
Bloková schéma meracej aparatúry s hore uvedenými meracími prístrojmi
Táto schéma bola navrhnutá nezávisle dvomi subjektmi, ktoré si objednali vývoj riadiaceho softvéru spomínaných prístrojov, sada ktorých je skoro úplne zhodná. Nakupované boli z rovnakého zdroja, zrejme dostali zhodné odporučenie. Konkrétne prístroje boli nakúpené od spoločnosti 3S Špeciálne systémy s.r.o. Osobne som od nich dostal aj spomínaný a uvádzaný katalóg, aj na CD, pekný ako rozprávková knižka pre dospelých, na čítanie na dobrú noc. Prvším nákupcom prístrojov na podobný projekt bol NBÚ + STU FEI, po nich sme nasledovali my, na projekt MV40 pre ozbrojené sily. V konečnom dôsledku aj projekt meracieho vozidla uvádza merania v rozsahu 10 MHz až 40GHz. Pri vývoji bol prekročený rámec zadania, išlo sa cez celý možný frekvenčný rozsah prístrojov a použili sa na to aj ďalšie príslušné anténne systémy. Pre modemovú komunikáciu som vyvinul komunikačný protokol MPX 2. Pôvodný KTI protokol pre spoľahlivú prevádzku sám o sebe nepostačoval, protokol MPX 2 tvorí ďalšiu vrstvu softvérovej výbavy transportnej vrstvy.
Prehľad pokrytia pásiem anténami a zosilňovačom, ich náväznosť na metodiku merania a prepnutie antén a zosilňovača
Antény použité v systéme na vysielacej a prijímacej strane systému Chameleon Spectrum, v meracom vozidle MV40 a v meranom priestore
Pár measurement-shotov skupiny prístrojov z laboratória
Na prvých piatich measurement-shotoch sú na spektrálnom analyzátore FSP40 priebehy merania duplexnej komunikačnej prevádzky modemov DR400 na frekvencii 433 MHz.
Plná zostava vysielacej strany, generátor SMR40, merač výkonu NRVD 857.8008.02 so sondami, výkonový VF zosilňovač BONN BLWA 0140-5/0.5/0.1D a Coopler, umiestnené v technologickom vozíku, zatiaľ v laboratóriu.
Štúdijná etapa - datasheety a operačné manuály meracích prístrojov
Návrh a vývoj RING 3 softvéru meracej aparatúry
Ukážka plne komentovaného zdrojového textu pre "Riadenie zostavy meracích prístrojov cez GPIB rozhranie" v systéme Chameleon spectrum
Ukážka plne komentovaného zdrojového textu pre "Rutiny riadiacich príkazov pre analyzátor FSP40" v systéme Chameleon spectrum
Ukážka plne komentovaného zdrojového textu pre "Riadenie generátora SMR40 cez GPIB rozhranie" v systéme Chameleon spectrum
Celý projekt aplikácie usermódového shellu systému Chameleon spectrum. Zdrojové texty kernel modulov nie sú v ňom zahrnuté
Toto bol USERMODE shell - RING 3. Bežné relaxačné programovanie. Na danú dobu vývoja v ére Windows XP to nebolo potrebné ani digitálne podpisovať. Taktiež ani kernel moduly.
Návrh a vývoj RING 0 softvéru meracej aparatúry
Systém Chameleon používa ovládače "Ism.sys", "X76f.sys" a "Getprv.sys", ktorých binárny kód je pri štarte systému OS zavádzaný do jadra Windows, kde je spúšťaný v režime procesora "RING 0". Pretože Chameleon bol vyvíjaný konkrétne pre Windows XP professionall vo verzii x86, je to softvér 32-bitový a popisované kernel moduly ovládačov museli byť tiež 32-bitové. Dnes je už väčšina PC s procesormi x64 AMD kompatibilnými, preto aj ovládače prešli preprogramovaním na x64 architektúru procesorov. Pre kernel jednoducho nestačilo prekompilovanie z x86 na x64 a zlinkovanie s novými knižnicami. Nastala aj zmena funkcií jadra Windows z pozície Microsoftu, čo vyžadovalo aj štrukturálnu zmenu v zdrojových textoch modulov ovládačov. Kľúčovým komponentom je modul "Ism.sys", ktorý zabezpečuje podporu bezpečnostnému systému softvéru Chameleon, zabezpečuje šifrovanie, vytvára podporu pre šifrovanú databázu merania a podporu pre šifrovaný denník udalostí systémového auditu vykonávania funkcií softvéru Chameleon. Šifrovanie je nevyhnutné z dôvodu plánovaného použita meracieho systému aj na vyššie stupne utajenia s údajmi o utajovaných skutočnostiach, ktoré sa môžu zapisovať ako do auditu, tak aj do meracej databázy. Viac je o tom popísané aj v základnom manuáli na používanie.
Do dnešného dňa prešiel modul "Ism.sys" postupne cez všetky používané verzie Windows po neustálom použití v softvérových produktoch a testovaní v praxi do stavu certifikovaného modulu spoločnosťou Microsoft až pre Windows 11, kde sa kladie na rozdiel od prechádzajúcich verzií Windos, veľký dôraz na bezpečnosť a odolnosť proti mnohým zraniteľnostiam, hlavne po celosvetových aférach (spoločnosť Crowdstrike s jej modulom "Csagent.sys") s pádmi do modrej obrazovky smrti a odhalením zraniteľností spôsobenými hardvérovými nedostatkami procesorov (Spectre, Meltdown a Spoiler). Spectre je jednou zo zraniteľností špekulatívneho vykonávania CPU, ktoré zahŕňajú útoky bočného kanála. Tieto ovplyvňujú moderné procesory, ktoré vykonávajú predikciu vetiev a iné formy špekulatívneho vykonávania. Bez tzv. "Spectre mitigation" v kernel module ovládača, sa s nikým Microsoft baviť nebude a v certifikácii balíka ovládačov s takýmto nedoplneným modulom o zmiernenie účinku Spectre, nebude jednoducho pokračovať už vo fáze laboratórnych testov v lokálnom laboratóriu vývojára pomocou Microsoft laboratórneho kitu "Microsoft Labkit Studio". Taktiež bez úspechu dôkladnej analýzy zdrojových textov ovládača s nastavenou úrovňou "warning level 4", úspešným prechodom cez testy kvality kódu "CodeQL", úspechu v statických testoch kódu "SDV" a dynamických testoch v "Labkit štúdiu", ktoré sa vykonávajú na celosvetovej úrovni konkurencieschopnosti ovládača v rovnakej triede zariadenia iných výrobcov, je zbytočné sa o to usilovať. Výsledky získané v testovacom laboratóriu, v prípade absolútneho úspechu, sa v Labkite zabalia do "xxx.hlk" súboru pre odoslanie do Microsoftu na dalšiu analýzu. V prípade úspechu po automatizovaných aj manuálnych testoch, Microsoft submitovaný balík ovládača digitálne podpíše a vystaví aj certifikát. Viac o tom pojednávam vo svojej štúdii.
Ďalej nasledujú krátke videá so vzorkami zdrojových textov práve modulu "Ism.sys", ktorý mám už pre Windows 10 aj Windows 11 certifikovaný aj s podporou pre hardvér prídavnej kryptografickej a bezpečnostnej karty CODESTAR 4 DSP.
Ukážka plne komentovaného zdrojového textu šifrovanej databázy pre RING 0 kernel modul "Ism.sys" použitom v systéme Chameleon spectrum
Ukážka plne komentovaného zdrojového textu PCI podpory pre RING 0 kernel modul "Ism.sys" v najnovšej certifikovanej verzii
Vývoj softvéru pre meraciu aparatúru vo vozidle MV40 - ako prebiehal vývoj, testovanie a odovzdanie MOSR cez firmu MAGIC TRADING CORPORATION