專利名稱：受控存儲裝置和存取操作軟件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動存儲設(shè)備、計算機軟件和網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的進步和產(chǎn)銷的規(guī)?；苿哟鎯υO(shè)備(如移動硬盤、U盤、USB密鑰)己經(jīng)廣為使用。這 類設(shè)備有方便攜帶、隨時接入、即插即用的特點，在為用戶提供極大便利的同時，也帶來不容忽視的安全 隱患。惡意程序(指計算機病毒、木馬程序、間諜程序等)，在用戶將移動存儲設(shè)備接入電腦之后，能夠 輕而易舉地隱蔽進行存取操作。其結(jié)果，用戶保存的機密資料可能于不知不覺中被竊取、篡改乃至銷毀。 移動存儲設(shè)備還可能被隱秘地利用來實施"擺渡攻擊"，在不同電腦之間、不同網(wǎng)絡(luò)之間傳播病毒程序和 竊取機密數(shù)據(jù)。常用的U盤基本上都有寫保護開關(guān)，設(shè)置用于禁止寫入信息，但卻不能保護信息免于被竊 取(讀取)；況且，這樣的開關(guān)是保持式的， 一旦需要打開正常寫入時，惡意程序也有足夠機會趁虛而入 實施攻擊。為了防止惡意存取，人們也想出了諸多辦法。"USB單向物理隔離網(wǎng)閘"(中國發(fā)明專利申請?zhí)?200610021310.7)提出一種帶切換控制開關(guān)、寫保護開關(guān)和USB存儲器的隔離切換硬件，用軟件控制輪流 切換開關(guān)，保證數(shù)據(jù)經(jīng)過USB存儲器在不同密級的網(wǎng)絡(luò)主機之間單向傳送。該方法的不足之處在于，惡意 程序仍然有機會模擬控制操作，隱蔽地沿同方向復(fù)制傳輸惡意代碼和數(shù)據(jù)。"一種可信U盤、實現(xiàn)可信U 盤安全性及其與計算機數(shù)據(jù)通信的方法"(中國發(fā)明專利申請?zhí)?00710000330.0)提出主要通過強化加密 和認證，以及借助自銷毀程序，來保護U盤所存儲的信息不至于被泄密，其不足之處在于，惡意程序仍然 能夠隱蔽地對U盤進行寫操作?，F(xiàn)有的技術(shù)方法，都主要依賴于軟件(主機的或存儲設(shè)備內(nèi)的)自動處理， 未能有效地排除潛在的惡意程序隱蔽進行存取操作的可能。
現(xiàn)有各種各樣的應(yīng)用管理軟件，對移動存儲設(shè)備的存取操作過程，基本上只注重設(shè)備無關(guān)性以圖簡單、 自動與便捷，而在信息安全保護方面沒有給予恰當(dāng)?shù)呐浜?，這也是導(dǎo)致惡意程序有機可乘的重要原因。在 微軟公司的Windows系列操作系統(tǒng)中，用資源管理器在移動存儲設(shè)備上做寫入類操作(包括新建、復(fù)制、 移動和刪除文件或文件夾)時，若遇存儲設(shè)備處于寫保護狀態(tài)，則只是簡單提示并退出，用戶打開寫保護 開關(guān)以允許寫入操作之后，又必須重新選擇做同樣的操作；而在寫入類操作完成之后，資源管理器也只是 直接地立即返回，并不關(guān)心存儲設(shè)備的寫保護狀態(tài)。顯然，資源管理器并不協(xié)助保護移動存儲設(shè)備，在寫 保護開關(guān)打開期間、寫入類操作實際進行之前及完成之后，惡意程序都有機會存取移動存儲設(shè)備。其他應(yīng) 用程序，諸如字處理程序、記事本、寫字板等，也都如此。

發(fā)明內(nèi)容
移動存儲設(shè)備與存取操作軟件，是相輔相成、相互關(guān)聯(lián)的。本發(fā)明分別從設(shè)備硬件和操作軟件兩方面 入手，來解決移動存儲設(shè)備的信息安全保護問題。
本發(fā)明首先提出一種受控存儲裝置，以從設(shè)備硬件方面確立一套保護機制。所設(shè)計的受控存儲裝置， 其基本構(gòu)成包括了現(xiàn)有移動存儲設(shè)備的組成，諸如一個控制單元(微處理器及固存的系統(tǒng)操作程序)、一 個以磁盤或半導(dǎo)體(如FLASH存儲器)為介質(zhì)的存儲單元、 一個用于連接主機的接口單元(如USB連接器)， 以及可選地，還可以有用于顯示狀態(tài)的指示燈或顯示屏。所述受控存儲裝置的一種變體，是本身不含所述 存儲單元，而是替代地，卻包括至少一個用于連接包含所述存儲單元之設(shè)備(如現(xiàn)有移動存儲設(shè)備)的接 口單元。該接口單元稱為下位接口單元，相應(yīng)地，前述用于連接主機的接口單元稱為上位接口單元。這種 受控存儲裝置的一個變體特例，是作為受控的集線器(HUB)?，F(xiàn)有移動存儲設(shè)備一當(dāng)接入主機，經(jīng)過枚舉 (包括加電、復(fù)位、識別、編址、配置)過程之后，即持續(xù)處于對存取操作開放的狀態(tài)(至少對于讀取操 作是如此，若寫保護開關(guān)打開則對于存寫操作也如此)。這種缺省的、不加控制的開放狀態(tài)，正是導(dǎo)致不 安全的根源。本發(fā)明為所設(shè)計的受控存儲裝置，總體上定義兩種狀態(tài)，即保護狀態(tài)和開放狀態(tài)。其中，保 護狀態(tài)是常態(tài)，即缺省態(tài)，也是經(jīng)過主機枚舉過程之后的初態(tài)；開放狀態(tài)是暫態(tài)(即暫時維持的狀態(tài))， 僅當(dāng)需要進行存取操作時才進入開放狀態(tài)，而且，也必須等待受控存儲裝置進入開放狀態(tài)之后，主機才能實際完成存取操作。當(dāng)要存取數(shù)據(jù)時，必須使受控存儲裝置從保護狀態(tài)轉(zhuǎn)換為開放狀態(tài)。這一狀態(tài)轉(zhuǎn)換操 作，本可以由主機的程序控制完成，但如此又必將給惡意程序隱蔽存取操作打開方便之門。因此，本發(fā)明 將受控存儲裝置從保護狀態(tài)向開放狀態(tài)轉(zhuǎn)換的終極控制權(quán)，完全交給用戶(即操作者)從外部自己主動掌 控。為此，特別地為受控存儲裝置配置一個人工手動觸發(fā)開關(guān)或連接所述觸發(fā)開關(guān)的接口，當(dāng)用戶用手觸 發(fā)此開關(guān)，受控存儲裝置即進入開放狀態(tài)，主機即可進行數(shù)據(jù)存取操作。開放狀態(tài)持續(xù)維持的時間，主要 取決于存取的數(shù)據(jù)量和存取的速度。本發(fā)明所說的存取操作，包括了存寫(寫入)操作和讀取(讀出)操 作，特定情況下(如對USB密鑰)只有讀取操作，或者(如對某些驗證裝置)是先寫入后讀取操作。主機 對受控存儲裝置的存取操作，是成批(如多個文件一批、大文件分拆多包一批)或逐次(如USB密鑰一次 定長數(shù)據(jù)塊)進行存取的，本發(fā)明合稱為一批次存取，是在應(yīng)用層面上用戶控制存取的操作單位。這意味 著，主機對受控存儲裝置的每一批次存取請求，都需要由用戶控制決策是否允許，是則手動觸發(fā)之，否則 盡管忽略之(即拒絕之)。用戶在受控存儲裝置上的每一次手動觸發(fā)，也只允許受控存儲裝置接受主機所 請求的當(dāng)前批次存取操作，未經(jīng)手動觸發(fā)，則存儲裝置忽略主機的存取操作。用戶最清楚自己何時需要存 取，也最有資格自己決定是否許可存取。手動觸發(fā)并非多此一舉，相反，由此舉手之勞，換來的卻是存儲 裝置的可控性而排除了惡意程序隱蔽存取的機會，明顯利遠大于弊。受控存儲裝置在開放狀態(tài)下，主機持 續(xù)進行同一批次存取操作，直至存取完畢或中途放棄或因故障超時中止，然后，受控存儲裝置必須及時還 原保護狀態(tài)，使得開放狀態(tài)持續(xù)的時間窗口盡量合理地最小化，才不至于給惡意程序留下可乘之機。受控 存儲裝置由開放狀態(tài)還原保護狀態(tài)的動作，無需用戶人工外部干預(yù)，而是自動完成的。自動還原保護狀態(tài) 的方式，具體可有兩種情形 一是由受控存儲裝置的控制器，在預(yù)定存取完成之后即自行處置主動還原； 二是由主機在本批次存取完成之后再傳達消息或發(fā)送指令，使受控存儲裝置的控制器從動還原。前一種情 形適用于存取的數(shù)據(jù)量可預(yù)知(如USB密鑰數(shù)據(jù))的場合，后一種情形適用于存取的數(shù)據(jù)量在存取請求時 還不便確定(如主機上或U盤上的一組文件)的場合。受控存儲裝置的工作狀態(tài)和狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，可通過其 配置的指示燈或顯示屏，以燈光或文字的形式明確顯示出來，使用戶一目了然、心中有數(shù)。
人工手動觸發(fā)機制的安排，確立了受控存儲裝置的外部可控性，引入了用戶自主觀察判斷和外部手動 掌控操作的因素。為了避免誤操作，也為了便于與主機上運行的存取操作軟件的互動配合，特將受控存儲 裝置的保護狀態(tài)再細化分離出一個請求狀態(tài)。該請求狀態(tài)是一個過渡狀態(tài)，每當(dāng)一批次存取請求發(fā)生時， 受控存儲裝置即由保護狀態(tài)轉(zhuǎn)入請求狀態(tài)，并等待用戶手動觸發(fā)。對于請求狀態(tài)下的等待，可以設(shè)定一個 合理長度的持續(xù)時間限制(如IO秒鐘)。處于請求狀態(tài)下的受控存儲裝置，后續(xù)發(fā)展有兩個狀態(tài)轉(zhuǎn)換方向 一是若用戶又選擇了放棄，或等待超時未觸發(fā)或觸發(fā)無效，則回歸保護狀態(tài)；二是若用戶手動觸發(fā)，則立 即進入開放狀態(tài)。
本發(fā)明的受控存儲裝置所配置的人工手動觸發(fā)開關(guān)，是指廣義的觸發(fā)開關(guān)，并不局限于特定的物理形 狀、具體尺寸和安裝位置，而其狀態(tài)或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)必被控制單元所拾取，作為手動觸發(fā)動作的判據(jù)。觸摸 式按鈕便是手動觸發(fā)開關(guān)的一種簡單實例，其被觸按之后放手隨即復(fù)原，而此開關(guān)量信號即表示手動觸發(fā) 動作的完成。為了防止受控存儲裝置被盜用，特采用指紋識別部件作為手動觸發(fā)開關(guān)，借助于指紋識別技 術(shù)，來增強受控存儲裝置的保密性和安全性。在受控存儲裝置內(nèi)部預(yù)存授權(quán)用戶的指紋數(shù)據(jù)，作為目標指 紋；當(dāng)用戶手動觸發(fā)時，通過采集用戶指紋而與目標指紋比對一致性，僅當(dāng)判定一致才使受控存儲裝置進 入開放狀態(tài)。配置指紋式觸發(fā)開關(guān)，也使得受控存儲裝置具有個性化特點?？紤]到受控存儲裝置相應(yīng)產(chǎn)品 的規(guī)模化產(chǎn)銷和應(yīng)用的便利，可使產(chǎn)品的目標指紋數(shù)據(jù)初始清除為空缺；又對其控制單元的固化程序特作 如此安排，即檢査目標指紋若空缺，則將當(dāng)次采集的用戶指紋保存為目標指紋。指紋式觸發(fā)開關(guān)盡管復(fù)雜， 但對于保障受控存儲裝置的安全保密性具有非常重要的價值。
本發(fā)明還提出一種存取操作軟件，運行于主機以管理或控制對所連接受控存儲裝置存取數(shù)據(jù)的過程。 一般地，存取操作軟件運行時，實現(xiàn)一個操作界面，由用戶對于每一批次存取操作，先將所需存取的數(shù)據(jù) 對象的名稱或目錄，預(yù)先收集到一個控件窗口上，之后打開受控存儲裝置(作為設(shè)備)，實施存取操作， 完畢即關(guān)閉受控存儲裝置。特殊情況下，操作軟件實現(xiàn)為一個軟件組件，本身無操作界面，而被調(diào)用來對 受控存儲裝置實施存取。這樣的軟件組件，也同樣要先打開、后關(guān)閉受控存儲裝置。存取操作軟件通過打 開受控存儲裝置，即建立了主機與受控存儲裝置之間的數(shù)據(jù)通道。存取操作軟件特別采取非共享或排它的打開方式，使得所建立的是獨占數(shù)據(jù)通道。這意味著，在此期間(直至關(guān)閉前)，其他進程包括潛在的惡 意程序，都不能同期重復(fù)打開或并發(fā)存取受控存儲裝置。存取操作軟件檢測識別受控存儲裝置的連機狀態(tài)， 當(dāng)受控存儲裝置處于保護狀態(tài)時(實施存取操作前通常如此)，存取操作軟件并不放棄，而是提示請求用 戶手動觸發(fā)以使受控存儲裝置進入開放狀態(tài)，然后輪詢等待。此時， 一旦用戶手動觸發(fā)，而受控存儲裝置 進入開放狀態(tài)，存取操作軟件繼而實施本批次數(shù)據(jù)存取，直至存取結(jié)束(包括正常完畢或故障超時或用戶 中途取消)。存取操作軟件存取結(jié)束之后，還必須確信受控存儲裝置還原保護狀態(tài)，然后才拆除獨占數(shù)據(jù) 通道(即關(guān)閉設(shè)備)。如此，存取操作軟件存取受控存儲裝置的過程，可劃分為三個階段 一是提請用戶 手動觸發(fā)與等待受控存儲裝置進入開放狀態(tài)，二是實施存取本批次數(shù)據(jù)，三是確信受控存儲裝置還原保護 狀態(tài)。在第一階段，存取操作軟件此時的等待，也可以預(yù)定持續(xù)時間限制，若超時而用戶未手動觸發(fā)或受 控存儲裝置不進入開放狀態(tài)則終止本批次存取操作；存取操作軟件還可以允許用戶直接選擇放棄本批次存 取操作。在第二階段，存取本批次數(shù)據(jù)的全部操作和過程，是經(jīng)獨占數(shù)據(jù)通道完成的，其間也可允許用戶 選擇提前中止存取。在第三階段，相應(yīng)于受控存儲裝置還原保護狀態(tài)的兩種方式，對于主動還原，則默認 受控存儲裝置能夠確保自行還原保護狀態(tài)；對于從動還原，則向受控存儲裝置傳達消息通知或發(fā)送指令控 制，以指示其結(jié)束開放狀態(tài)，然后測試等待其還原保護狀態(tài)。至關(guān)重要的是，對于每一批次存取操作，存 取操作軟件所建立的獨占數(shù)據(jù)通道的存續(xù)時間，實際上基本覆蓋了上述存取受控存儲裝置過程的三個階 段。于是，存取操作軟件作為可信任進程運行，與受控存儲裝置之間實現(xiàn)了密切無縫的配合在每一批次 正常存取操作期間，在存取操作軟件建立獨占數(shù)據(jù)通道的保護下，受控存儲裝置進入開放狀態(tài)是安全的； 而在無正常存取操作的其余時間，盡管可能有潛在的惡意程序隱蔽存取，受控存儲裝置則穩(wěn)定地處于保護 狀態(tài)也是安全可靠的。用戶使用存取操作軟件，在需要存取數(shù)據(jù)時，則按存取操作軟件的提示手動觸發(fā)， 即能順利存取；對于不是存取操作軟件而是不明進程(不可信任，疑是惡意程序)的提示觸發(fā)，則盡管不 予理睬，即拒絕之。
本發(fā)明設(shè)計的受控存儲裝置和存取操作軟件，引入用戶參與判斷掌控即外部手動觸發(fā)，制訂出了一套 有效的安全保護機制，能夠使得移動存儲設(shè)備免于被惡意程序隱蔽存取的危害。


圖l是本發(fā)明的受控存儲裝置的總體狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。受控存儲裝置初始處于保護狀態(tài)(1)，對于來自主 機的每一批次存取請求(11)，維持在保護狀態(tài)(1)。而當(dāng)用戶手動觸發(fā)(12)之后，受控存儲裝置即進 入開放狀態(tài)(2)，主機隨即能夠持續(xù)進行同批次存取操作(22)。當(dāng)該一批次存取完畢或故障超時或用戶 中途放棄(21)，受控存儲裝置即自動還原保護狀態(tài)(1)。
圖2是本發(fā)明的受控存儲裝置的細分狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。受控存儲裝置初始處于保護狀態(tài)(1),每當(dāng)有來自 主機的一批次存取請求(12)，則進入請求狀態(tài)(2)，等待用戶手動觸發(fā)。若用戶選擇放棄或超時未觸發(fā) (21),則受控存儲裝置回歸保護狀態(tài)(1)。當(dāng)用戶手動觸發(fā)(23)之后，受控存儲裝置即進入開放狀態(tài) (3)，主機隨即能夠持續(xù)進行同批次存取操作(33)。當(dāng)該一批次存取完畢或故障超時或用戶中途放棄(31)， 則受控存儲裝置即自動還原保護狀態(tài)(1)。
圖3是本發(fā)明的存取操作軟件的流程圖。對于用戶操作決定進行的每一批次存取，存取操作軟件先做 好準備(1),明確要存取的數(shù)據(jù)對象，然后在主機與受控存儲裝置之間嘗試建立獨占數(shù)據(jù)通道(2)，判斷 成功與否(3)。若不成功(N),則轉(zhuǎn)去結(jié)束(13〉；若成功(Y)，則發(fā)出一批次數(shù)據(jù)存取請求(4)，包括 提請用戶手動觸發(fā)，并檢測受控存儲裝置的聯(lián)機狀態(tài)以判斷已手動觸發(fā)與否(5)。若未觸發(fā)(N)，則再判 斷超時與否(6)及放棄與否(7)。若已超時(Y)或用戶已決定放棄(Y)，則轉(zhuǎn)去拆除獨占數(shù)據(jù)通道(12) 并結(jié)束(13);否則(N)，繼續(xù)檢測判斷手動觸發(fā)與否(5),即繼續(xù)等待用戶手動觸發(fā)。若已觸發(fā)(Y)， 則執(zhí)行該一批次數(shù)據(jù)存取操作(8)，判斷存取完畢與否(9)。若未完畢(N)，則繼續(xù)同批次數(shù)據(jù)存取操作 (8);若己完畢(還包括故障超時和用戶中途放棄)(Y)，則對受控存儲裝置發(fā)送消息通知或命令終止(IO)， 然后檢測受控存儲裝置已還原保護狀態(tài)與否(11)。若未還原(N)，則繼續(xù)檢測等待；若己還原(Y)，則 拆除獨占數(shù)據(jù)通道(12)，然后結(jié)束(13)。
具體實施方式
[實施例l]一種受控存儲裝置，設(shè)計為具有觸發(fā)開關(guān)控制保護功能的U盤。在現(xiàn)有U盤的基礎(chǔ)上，從 硬件和軟件兩方面加以改進設(shè)計。
1、 U盤硬件設(shè)計。主要器件包括，微處理器采用AT89C5131芯片，存儲器采用1塊NAND FLASH類型 的非易失性存儲器K9F5608U芯片，構(gòu)成一個存儲容量為32MB的U盤，還有1個標準的USB接口插頭。在 外殼上，除了保留現(xiàn)有的寫保護開關(guān)極其功能之外，特別增設(shè)一個可復(fù)原(即按下之后放手能自行彈回恢 復(fù)原狀)的觸摸開關(guān)。觸摸開關(guān)的兩極接入電路板，作為微處理器的鍵盤信號引腳KIN[7]的中斷輸入源。
2、 軟件設(shè)計。包括U盤固存的系統(tǒng)操作程序，和為U盤配套、將安裝運行于主機的設(shè)備驅(qū)動程序。
1) 系統(tǒng)操作程序，按照USB總線協(xié)議中定義的海量存儲設(shè)備類MSC (Mass Storage Class)規(guī)范設(shè)計 實現(xiàn)。其中，命令規(guī)范采用UFI，傳輸協(xié)議采用SCSI。特別地，分配一個字節(jié)取邏輯值，作為反映觸摸開 關(guān)的觸發(fā)標志，初始清除(清0);對應(yīng)于響應(yīng)由觸摸開關(guān)產(chǎn)生的中斷，增加編制一個中斷處理程序。該中 斷處理程序只做一件事情，就是根據(jù)檢査U盤當(dāng)前的工作狀態(tài)，若處于本發(fā)明定義的請求狀態(tài)(即有來自 于主機的存取操作請求，U盤主程序正在等待手動觸發(fā))，則將觸發(fā)標志置位(置1)，然后中斷返回；否 則直接中斷返回。系統(tǒng)操作程序?qū)τ诿杜e過程，照常加電、復(fù)位，對來自于主機的識別、編址、配置操作， 也仍照常響應(yīng)執(zhí)行，包括響應(yīng)SET—ADDRESS、 SET—C0NFIGRATI0N、 GET_DESCRIPTOR和GET_STATUS總線標 準請求。改變的部分主要是，對接收自主機的CBW命令，從中解析出主機與U盤設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)的數(shù)量
(由dCBWDataTransferLength字段表示的字節(jié)數(shù))和方向(由bmCBWFlag字段最高位設(shè)置的標志)，以及 按照SCSI規(guī)范定義的操作指令(由CBWCB字段給定)，作這樣的處理對于參數(shù)及狀態(tài)相關(guān)的操作指令， 包括查詢(I卿iry)、啟停(Start/Stop)、保護移出(Prevent/Allow Medium Removal)、讀容量(Read Capacity)、讀格式化容量(Read Format C即acity)、査詢執(zhí)行結(jié)果(Request Sense)、復(fù)位診斷(Send Diagnostic)、測試就緒(Test Unit Ready)、返回零軌道(Rexero Unit)、尋道定址(Seek 10)等，照 常放行執(zhí)行；對于凡是存寫類的操作指令(bmCBWFlag字段最高位置0)，包括格式化(Format Unit)、校 驗數(shù)據(jù)(Verify)、寫數(shù)據(jù)(Write 10)、寫并校驗數(shù)據(jù)(Write and Verify)等，必須先檢測觸發(fā)標志是 否已經(jīng)置位，是(即已經(jīng)手動觸發(fā))則執(zhí)行之，否(即尚未手動觸發(fā))則拒絕之；對于讀取類的操作指令
(bmCBWFlag字段最高位置l),主要是讀數(shù)據(jù)(Read 10)，根據(jù)數(shù)據(jù)對象的存儲位置而定，若只涉及0簇 O扇區(qū)的MBR數(shù)據(jù)或其他文件目錄區(qū)的數(shù)據(jù)，則直接放行執(zhí)行，以便主機無須等候用戶手動觸發(fā)即能夠自 動識別U盤文件系統(tǒng)和列出其中文件目錄樹，若涉及除此之外位置的數(shù)據(jù)，則是存取文件內(nèi)容數(shù)據(jù)，必須 先檢測觸發(fā)標志是否已經(jīng)置位，是則執(zhí)行之，否則拒絕之。CBW命令執(zhí)行的結(jié)果，均需相應(yīng)設(shè)置CSW狀態(tài) 字，通過Bulk-In端口回送主機。CSW狀態(tài)字中的CSWStatus字段，正常時需置0作為返回值；為反映本 設(shè)計的保護狀態(tài)，特別定義數(shù)值55h (其中h表示十六進制數(shù))作為返回值。于是，對于上述拒絕執(zhí)行指 令的情形，則置CSW狀態(tài)字中的CSWStatus字段為55h值通報主機。又增強SET—FEATURE總線標準請求的 響應(yīng)例程，對主機設(shè)置設(shè)備特性的請求(Setup請求包的bmRequestType字段之值為0h時)，將觸發(fā)標志 置位。另外，還增強GETLSTATUS總線標準請求的響應(yīng)例程，對主機獲取設(shè)備狀態(tài)的請求(Setup請求包的 bmRequestType字段之值為80h時)，用返回的設(shè)備狀態(tài)字中原本保留的最高位(bl5)，來反映U盤的、本 發(fā)明所定義的保護狀態(tài)觸發(fā)標志置位則置1，否則清0。這使得主機的應(yīng)用程序，能夠通過設(shè)備驅(qū)動程 序主動獲知U盤當(dāng)前是否處于保護狀態(tài)。
2) 設(shè)備驅(qū)動程序，按照WDM驅(qū)動程序?qū)哟文Ｐ驮O(shè)計實現(xiàn)，包括總線驅(qū)動程序、功能驅(qū)動程序，以及 相應(yīng)層次的過濾驅(qū)動程序，目標運行環(huán)境為Windows操作系統(tǒng)。編制的設(shè)備驅(qū)動程序中，針對IRP (I/O 請求包)控制消息IRP—MJ—CREATE、 IRP—MJ—READ、 IRP—MJ—WRITE、 IRP—MJ—CLOSE、 IRP—MJ—DEVICE—CONTROL, 分別編制響應(yīng)處理例程，以對應(yīng)操作系統(tǒng)API函數(shù)CreateFile、 ReadFile、 WriteFile、 CloseFile、 DeficeIoControl。定義一個錯誤碼值ERROR—DEVICE— PROTECT = 20000055h (其中b29置1代表自定義且 不至與任何系統(tǒng)定義錯誤碼沖突)，來表示U盤處于保護狀態(tài)。在IRP—MJ一READ例程中附加的特殊處理是， 當(dāng)U盤處于保護狀態(tài)時，直接為ReadFile函數(shù)返回結(jié)果值FALSE (0值)以指示讀取操作失敗，并調(diào)用API 函數(shù)SetLastError(E服OILDEVICE— PROTECT)設(shè)置錯誤碼；當(dāng)U盤處于開放狀態(tài)且讀取操作成功，則返回 結(jié)果值TRUE (非0值)并調(diào)用API函數(shù)SetLastError(O)清除錯誤碼。在IRP—MJ— WRITE例程中附加的特 殊處理是，當(dāng)U盤處于保護狀態(tài)時，直接為WriteFile函數(shù)返回結(jié)果值FALSE以指示存寫操作失敗，并調(diào)
6用API函數(shù)SetLastError (ERROR—DEVICE— PROTECT)設(shè)置錯誤碼；當(dāng)U盤處于開放狀態(tài)且存寫操作成功， 則返回結(jié)果值TRUE并調(diào)用API函數(shù)SetLastError (0)清除錯誤碼。在IRP—MJ— CLOSE例程中附加的特殊處 理是，通過向U盤發(fā)出SET—FEATURE總線標準請求，使其觸發(fā)標志置位，然后又向U盤發(fā)出GET_STATUS 總線標準請求，以檢驗和確認其觸發(fā)標志已經(jīng)置位?！N受控存儲裝置，設(shè)計為具有觸發(fā)開關(guān)控制保護功能的USB連接器。它本身不用于存儲 數(shù)據(jù)，而是用于在主機與普通U盤或移動硬盤之間提供保護性連接。
1、 硬件設(shè)計。主要器件包括微處理器采用包含ARM920T技術(shù)內(nèi)核的S3C2410X芯片；存儲器釆用1 塊Nor Flash類型的非易失性存儲器SST39LV160芯片，容量為16Mb，用于存儲系統(tǒng)操作程序代碼；2個 標準的USB接口插頭，分別內(nèi)接微處理器的2個USB主機接口之一和1個USB設(shè)備接口，用于分別外接電 腦主機(即作為上位接口插頭)和移動存儲設(shè)備(即作為下位接口插頭)。在外殼上，特別增設(shè)一個可復(fù) 原的觸摸開關(guān)，其兩極接入電路板，作為微處理器的外部中斷輸入源。
2、 軟件設(shè)計。系統(tǒng)操作程序的設(shè)計，基本如實施例1的相應(yīng)部分所述。主要區(qū)別在于，從上位接口 接收主機標準請求、CBW命令和數(shù)據(jù)，經(jīng)下位接口轉(zhuǎn)送至存儲設(shè)備；又從下位接口接收存儲設(shè)備返回的CSW 狀態(tài)字和數(shù)據(jù)，經(jīng)上位接口回送給主機。觸發(fā)標志的保存、更新、檢驗和回送，都與本裝置的觸摸開關(guān)的 外部觸發(fā)動作相關(guān)而在本裝置內(nèi)進行。實際效果是，本裝置對接收自主機的CBW命令，經(jīng)過解析和檢驗， 攔截了應(yīng)予保護的存取操作，而直接回送CSW狀態(tài)字給主機，從而實現(xiàn)對存儲設(shè)備的存取保護。設(shè)備驅(qū)動 程序的設(shè)計，亦如實施例1的相應(yīng)部分所述。—種存取操作軟件，設(shè)計為存取管理軟件。仿照ffindows操作系統(tǒng)的資源管理器，在軟件 界面的主體拆分為兩個部分左側(cè)布置一個樹控件，用于列出移動存儲設(shè)備中存儲的文件目錄樹；右側(cè)布 置一個列表控件，用于列出左側(cè)目錄樹當(dāng)前目錄下的子目錄或文件對象。用戶可通過拖放、快捷鍵或菜單 方式操作，從其他軟件(如資源管理器)界面，復(fù)制、移動目錄文件對象集到本軟件界面，或反向操作； 還可以直接在本軟件界面上創(chuàng)建、復(fù)制、移動和刪除目錄文件。對于這樣的每一批次存取操作，軟件的處 理，首先是以獨占方式打開存儲設(shè)備，然后進行預(yù)定的存取，最后關(guān)閉所打開的存儲設(shè)備。在存取時，若 初次遇到失敗，則通過系統(tǒng)API函數(shù)GetLastError()取得錯誤碼。若錯誤碼之值等于ERROR—DEVICE— PROTECT (如實例1所定義)，表明存儲設(shè)備是本發(fā)明的受控存儲裝置且處于正常的保護狀態(tài)，則軟件并不 放棄本批次存取操作，而是提請用戶手動觸發(fā)，然后輪詢等待、自動檢測存儲設(shè)備進入開放狀態(tài)，繼而完 成本批次存儲操作。提請用戶手動觸發(fā)的對話框里，安排有"取消"按鈕，用戶可選擇點擊之，以中止等 待而放棄本批次存儲操作。若錯誤碼之值不等于ERROR_DEVICE_ PROTECT,則表明存儲設(shè)備不是本發(fā)明的 受控存儲裝置，只需報告操作失敗并放棄操作即可。關(guān)閉所打開的存儲設(shè)備，如在實施例1設(shè)計的設(shè)備驅(qū) 動程序部分所述，可以確信關(guān)閉操作所對應(yīng)的IRP—ML CLOSE例程，必將導(dǎo)致存儲設(shè)備還原保護狀態(tài)。如 此，軟件能夠在存取操作上，實現(xiàn)受控的存儲設(shè)備和普通的存儲設(shè)備的兼容。一種存取操作軟件，是對Windows操作系統(tǒng)的資源管理器加以改進。對于每一批次存取操 作，軟件的處理步驟按照實施例3的辦法進行，即能使得資源管理器能夠支持配合本發(fā)明的受控存儲裝置， 從而實現(xiàn)有效保護移動存儲設(shè)備信息安全之功效。
權(quán)利要求
1、一種受控存儲裝置，用于連接主機供存取數(shù)據(jù)，其包括一個控制單元和一個連接主機的上位接口單元，還包括一個以磁盤或半導(dǎo)體為介質(zhì)的存儲單元或至少一個連接包含所述存儲單元之設(shè)備的下位接口單元，其特別配置有人工手動觸發(fā)開關(guān)或連接所述觸發(fā)開關(guān)的接口，其常態(tài)處于保護狀態(tài)，暫態(tài)處于開放狀態(tài)，主機對其每一批次存取操作，都要等待其進入開放狀態(tài)之后才能完成，其特征在于當(dāng)被手動觸發(fā)而進入開放狀態(tài)，而當(dāng)每一批次存取操作完成即自動還原保護狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述觸發(fā)開關(guān)為指紋采集部件，其特征在于，所述手動觸發(fā)是 通過采集用戶指紋而與目標指紋比對一致性，當(dāng)判定一致才進入開放狀態(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述目標指紋若空缺，則當(dāng)次采集的用戶指紋即保存 為目標指紋。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述還原保護狀態(tài)的動作由其控制單元自行處置 主動完成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述還原保護狀態(tài)的動作由其控制單元響應(yīng)主機 傳達的消息或發(fā)出的指令而從動完成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述進入開放狀態(tài)和還原保護狀態(tài)，還由其配置 的指示燈或顯示屏明示。
7、 一種存取操作軟件，運行于主機以管理或控制對所連接受控存儲裝置存取數(shù)據(jù)的過程，于每一批 次存取操作期間，其中包括建立主機與受控存儲裝置之間的獨占數(shù)據(jù)通道、識別受控存儲裝置連機狀態(tài)的 步驟，以及提請用戶手動觸發(fā)的步驟，其特征在于所述提請用戶手動觸發(fā)之后，還持續(xù)等待受控存儲裝 置進入開放狀態(tài)，繼而存取本批次數(shù)據(jù)；而且，所述獨占數(shù)據(jù)通道的存續(xù)時間，基本覆蓋提請用戶手動觸 發(fā)與等待受控存儲裝置進入開放狀態(tài)、存取本批次數(shù)據(jù)、確信受控存儲裝置還原保護狀態(tài)這三個階段。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟件，其特征在于，所述提請用戶手動觸發(fā)與等待受控存儲裝置進入開放 狀態(tài)這一階段，還允許用戶選擇放棄本批次存取操作。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟件，其特征在于，所述提請用戶手動觸發(fā)與等待受控存儲裝置進入開放 狀態(tài)這一階段，有預(yù)定的持續(xù)時間限制，若超時而用戶未手動觸發(fā)或受控存儲裝置不進入開放狀態(tài)則終止 本批次存取操作。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7、 8或9所述的軟件，其特征在于，所述確信受控存儲裝置還原保護狀態(tài)這一階 段，還包括先指示并等待受控存儲裝置結(jié)束開放狀態(tài)，然后再拆除獨占數(shù)據(jù)通道的步驟。
全文摘要
受控存儲裝置和存取操作軟件，涉及移動存儲設(shè)備、計算機軟件和網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)領(lǐng)域。受控存儲裝置連接主機供存取數(shù)據(jù)，包括控制單元、上位接口單元、存儲單元或下位接口單元，特別配置人工手動觸發(fā)開關(guān)或開關(guān)接口，常態(tài)處于保護狀態(tài)拒絕存取，暫態(tài)處于開放狀態(tài)許可存取，當(dāng)被手動觸發(fā)而進入開放狀態(tài)，當(dāng)每一批次存取操作完成即自動還原保護狀態(tài)，指紋采集比對乃手動觸發(fā)之實例；存取操作軟件管理控制受控存儲裝置存取過程，為每一批次存取操作所建獨占數(shù)據(jù)通道的存續(xù)時間基本覆蓋三階段，即提請用戶手動觸發(fā)與等待受控存儲裝置進入開放狀態(tài)、存取本批次數(shù)據(jù)、確信受控存儲裝置還原保護狀態(tài)。本發(fā)明有效保護移動存儲設(shè)備免被惡意程序竊密和破壞。
文檔編號G06F21/00GK101493866SQ20081000913
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者周躍平, 霄 楊, 楊筑平 申請人:楊筑平