固件安全升级专利技术综述

固件安全升级专利技术综述

石梦洁1，杜锦锦2

（1,2 等同第一作者） 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心电学发明审查部

摘要：目前越来越多的嵌入式设备产品正在进入人们的生活，随着嵌入式设备产品软件功能的增加，需要不断的对嵌入式设备中的固件进行软件升级。固件安全升级技术能及时更新嵌入式设备的固件版本，以此提高嵌入式设备中的固件的稳定性。本文首先对固件安全升级技术做了简单介绍，然后将固件安全升级技术的专利申请情况进行梳理，并对固件安全升级技术在国内外的发展趋势及专利申请态势进行整体分析。

关键词：固件  升级  全量更新  差分更新

1 引言

固件是由一组编译好的二进制代码组成，包括启动加载程序内核文件、文件系统等模块，且固件通常是保存在主板上的快闪存储器。固件是具有软件功能的硬件，它担任着一个系统最基础、最底层的工作，支持系统正常运行。出于完善产品的软件功能或修复bug的目的，固件厂商会在产品出厂以后不断地对其产品的固件进行软件升级，用户根据需要从固件服务器上下载相应版本的固件进行升级，以实现固件功能的更新。

本文从固件安全升级技术发展现状进行分析，并站位固件安全升级技术的专利申请角度，从固件安全升级技术发展、专利申请情况来分析固件安全升级技术专利态势，从而对固件安全升级技术在国内外的发展趋势及专利申请态势进行全方位分析。

2 固件安全升级技术简介

固件安全升级是对底层的软件进行修改，替换从而使得硬件增加新功能或者更好的工作。根据升级策略来划分，可将固件安全升级方法划分为全量固件安全升级和增量固件安全升级两种。

全量固件安全升级又叫整包升级，是指整个固件安装包的覆盖升级，当客户端检测到固件服务器上有固件新版本上传后，从固件服务器下载该固件新版本，进而判断该固件新版本的版本号与自身固件已安装的旧版本的版本号是否相同；如果版本号相同则客户端删除该新版本，否则，安装该固件新版本。全量固件安全升级是把固件旧版本的程序全部丢弃，把固件安全升级包中的新程序全部复制过去，这样的升级方式比较粗鲁，需要考虑如配置文件是否覆盖，是否保留，是否修改等因素，但是全量固件安全升级也有其优势，比如：升级方式简单，实现较为方便，且可靠性较高等。

增量固件安全升级也叫差分升级，是指下载固件新旧版本安装包的差异部分即增量升级包，将该固件增量升级包与固件旧版本安装包合并实现升级固件。在增量固件安全升级时，并不会把所有的文件全部进行替换，而只是替换那些需要更新的文件，增量固件安全升级只需要包含必要的文件就可以，不需要把其他用不到的文件也放进去。增量固件安全升级在升级过程中占用的存储空间较小，且由于升级数据包为差分数据包，可以节约升级过程中的网络流量，从而提高升级效率，但是增量固件安全升级也有一定的劣势，比如：由于其算法复杂度相对较高，会导致升级难度较大，占用较多的设备资源。

3 固件安全升级技术典型专利技术分析

（1）全球专利申请情况

在DWPI摘要数据库中分别检索全量固件安全升级、增量固件安全升级的申请量情况，得到如图1所示的全球专利申请量趋势图，从图中可以看出，十几年来，固件安全升级领域在全球范围内均有所发展，尤其是增量固件安全升级技术发展势头较好，在2004年-2013年期间增量固件安全升级技术处于探索阶段，专利申请量比较平稳，2013年以后，增量固件安全升级技术处于高速发展阶段，从不到200件的申请量增长到了接近1000件，技术取得了较大的突破。而全量固件安全升级技术近十几年均是稳步发展，申请量增速较慢，2004年为三十多件，2022年也仅有三百多件。从趋势图来看，全量固件安全升级技术和增量固件安全升级技术两个方向发展趋势均是积极态势，且全球的增量固件安全升级技术的发展较全量固件安全升级技术更好，其根源在于增量固件安全升级技术应用范围较广，且可以节约资源，加快升级效率，能够较好满足用户的需求，因此增量固件安全升级技术的专利申请量高于全量固件安全升级的专利申请量。

图1全球专利申请量趋势图

（2）国内专利申请量趋势分析

在中文摘要数据库分别检索全量固件安全升级、增量固件安全升级的国内申请量情况，国内专利申请量趋势图如图2所示，从图中可以看出，固件安全升级领域的专利申请量在2004年-2021年期间呈现上升趋势，与全球发展态势相同，整体技术在持续进步中；2004年-2012年属于缓慢发展期，随着嵌入式设备的普及使用，2012年以后进入快速发展阶段，处于持续增加状态。同时，从趋势图来看，全量固件安全升级技术和增量固件安全升级技术两个方向发展趋势基本相同，且与全球发展态势相同的是，增量固件安全升级技术的专利申请量高于全量固件安全升级的专利申请量，不同的是，国内的全量固件安全升级技术和增量固件安全升级技术的发展是相互促进的，并没有出现与全球专利申请态势类似的分水岭。此外，图中2022年全量固件安全升级和增量固件安全升级的专利申请量均有下降趋势，其主要原因在于2022年申请的部分专利还未公开，不在检索范围内。

图2国内专利申请量趋势图

4 总结与展望

本文通过对固件安全升级技术的两个技术方向——全量固件安全升级技术和增量固件安全升级技术的专利文献进行梳理，简要分析了固件安全升级技术在国内外的专利申请趋势，并从技术优势角度阐释固件安全升级技术的专利申请情况，有利于创新主体和相关领域技术人员了解该领域的最新进展，从而引导其技术研究方向。

参考文献

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作者简介：

石梦洁，1992，女，中级经济师，湖南邵阳，汉族，硕士研究生，大数据领域专利审查、专利分析；

杜锦锦，1989，女，中级经济师，河南商丘，汉族，硕士研究生，大数据领域专利审查、专利分析；