專利名稱：一種移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備加密系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種加密系統(tǒng)，具體涉及的是一種移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備加密系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在今天的信息社會(huì)里，科學(xué)技術(shù)的研究和發(fā)展以及商業(yè)活動(dòng)等無一不與信息息息相關(guān)，特別是一些新業(yè)務(wù)的不斷興起，如電子商務(wù)、數(shù)字貨幣、網(wǎng)絡(luò)銀行等對(duì)信息安全提出更高的要求，保護(hù)信息的安全是信息時(shí)代的迫切需要。在信息化的今天，針對(duì)特殊行業(yè)，研發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的加密系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。嵌入式USB加密是USB接口技術(shù)與加密技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，USB加密的作用是為軟件開發(fā)者提供用戶使用權(quán)限認(rèn)證或者運(yùn)行許可?，F(xiàn)有的加密技術(shù)為一、利用USB加密狗序列號(hào)實(shí)現(xiàn)加密，由于加密狗序列號(hào)是全球唯一的，利用這一特性，首先將程序的序列號(hào)用測(cè)試程序測(cè)試出來，然后將已知的序列號(hào)寫入系統(tǒng)軟件，如果所插入的加密狗的序列和所寫入的序列一致，則可運(yùn)行程序。這種方法主要利用加密狗的序列號(hào)唯一性，其缺點(diǎn)在于其保密性與生產(chǎn)加密狗的廠家密切相關(guān)，如果廠家泄漏此加密狗的序列號(hào)，那么系統(tǒng)的保密性就將受到嚴(yán)重的破壞。二、移植系統(tǒng)中的部分重要代碼或數(shù)據(jù)于USB加密，這種做法叫做“代碼移植”，是將軟件的一部分重要代碼或數(shù)據(jù)移植到了加密硬件內(nèi)部，每個(gè)被移植的代碼部分都可以在加密狗內(nèi)部和加密內(nèi)部函數(shù)成為一個(gè)獨(dú)立的“可執(zhí)行文件”。系統(tǒng)程序中被移植的部分用函數(shù)代替，當(dāng)程序運(yùn)行到該函數(shù)時(shí)判定加密內(nèi)部的返回結(jié)果是否符合正確的結(jié)果(即與沒有加密狗時(shí)是否一致)，如果符合則繼續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)，否則，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。這種做法確保了別人在不知源代碼的時(shí)候無法破解，其加密性超越了廠家的限制。缺點(diǎn)是“代碼移植”是針對(duì)具體的軟件來實(shí)現(xiàn)的，不具有普適性和通用性。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實(shí)用新型目的是在于提供一種不受廠家限制、具有普適性和通用性的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備加密系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型包括主機(jī)和移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，主機(jī)通過加密適配器與移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備相連接，加密適配器包括設(shè)有外圍電路的控制芯片和與控制芯片輸入輸出端相連接的USB2. 0 接口電路、IDE接口電路、CF卡接口電路和用于嵌入固件程序的調(diào)試接口電路。使得本實(shí)用新型不受廠家限制、具有普適性和通用性。上述外圍電路包括與控制芯片相應(yīng)接口相連接的時(shí)鐘電路、電源電路和復(fù)位電路。上述電源電路是以TPS7333芯片為核心的電路。上述控制芯片為CY7C68013芯片。本實(shí)用新型具有速度快、低成本、使用簡(jiǎn)單、支持即插即用、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，便于
3二次開發(fā)，類似的信息保密產(chǎn)品還不普及，尤其是針對(duì)行業(yè)的產(chǎn)品更未見；本實(shí)用新型也為相關(guān)行業(yè)提供了思路。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來詳細(xì)說明本實(shí)用新型；

圖1為實(shí)用新型的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型加密適配器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實(shí)用新型加密適配器的電源電路；圖4為本實(shí)用新型加密適配器的USB2.0接口電路；圖5為本實(shí)用新型加密適配器的IDE接口電路；圖6為本實(shí)用新型加密適配器的CF卡接口電路；圖7為本實(shí)用新型的解密流程圖；圖8為本實(shí)用新型的加密流程圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。參見圖1，本實(shí)用新型通過加密適配器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行硬加密后寫入移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備中， 移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備離開加密適配器便成為小可讀取的設(shè)備，從而起到保密作用。加密適配器位于主機(jī)與移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備之間，主要功能是在數(shù)據(jù)寫入移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備之前，運(yùn)用嵌入的固件程序?qū)⑵浼用?，改變?shù)據(jù)內(nèi)容，讀出數(shù)據(jù)時(shí)，固件程序執(zhí)行解密過程，還原數(shù)據(jù)。通過硬件加密處理，脫離加密適配器的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不再符合平常的規(guī)范，不能正常讀取使用，這樣便達(dá)到信息保密的目的。參見圖2，本實(shí)施例中，控制芯片采用的是Cypress公司的USB2. 0接口芯片 CY7C68013，它的輸入輸出端連接有USB2. 0接口電路、IDE接口電路、CF卡接口電路和RS232 串口(DB9)方式的調(diào)試接口電路；它還連接有外圍電路，外圍電路包括與CY7C68013芯片相應(yīng)接口相連接的時(shí)鐘電路、電源電路和芯片。參見圖3，因?yàn)镃Y7C68013芯片是+3. 3V供電，USB總線電壓是+5V，所以還要經(jīng)過一個(gè)電壓變換，本實(shí)施例采用的是TPS7333芯片進(jìn)行電壓的變換，TPS7333芯片可以將+5V 輸入電壓變換為+3. 3V輸出。RESET信號(hào)由復(fù)位電路提供，電源可由VBUS和外接電源兩種途徑提供，CFVCC用來提供移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的電源。時(shí)鐘電路和復(fù)位電路均為現(xiàn)有電路，本處不再贅述。設(shè)備的VID和PID存儲(chǔ)在I2C接口的EEPROM中，在設(shè)備列舉的時(shí)候向主機(jī)發(fā)送。 另外，本實(shí)用新型的主要固件程序最終是燒錄到EEPROM中的。因此，I2C接口是會(huì)用到的。 EEPROM與CY7C68013的連接，A0，A1，A2是3條地址線，可以用來標(biāo)志連接在同一個(gè)I2CC總線上的不同的EEPROM，SCL是I2C的時(shí)鐘信號(hào)，SDA是I2C的數(shù)據(jù)線，這兩根線都需要經(jīng)過 1千歐姆的上拉電阻接至3. 3V電源。參見圖4，USB2. 0接口電路只需要連接好USB接口的4根線就基木可以了。左邊是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的USB接頭，一般設(shè)備上用的是B型頭。D+和D-兩根信號(hào)線分別連接到CY7C68013 芯片的DPLUS和DMINUS引腳。參見圖5和圖6，本實(shí)用新型的中心電路可以根據(jù)使用存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，選擇不同的接口電路，本實(shí)用新型給出了 IDE接口電路和CF卡接口電路。IDE接口的四根信號(hào)線分別連接至Ij CY7C68013 芯片的 DI0W、DI0R、CS1 和 DA2 引腳。CF 卡接口的 Pl. 4、Ρ1· 5、Ρ1· 6 和 Pl. 4四根信號(hào)線分別連接到CY7C68013芯片的_CE、RDT/BUST、WR和OE引腳。在制作電路的時(shí)候，預(yù)留兩種接口，但兩種接口不能同時(shí)使用，可以選擇使用。目前，數(shù)據(jù)加密的方式有兩種，既可以通過軟件來完成，也可以用專門的硬件加密引擎來完成。數(shù)據(jù)的加密和解密過程，需要大量復(fù)雜的運(yùn)算過程，采用軟件方式，由CPU執(zhí)行相關(guān)的軟件處理代碼來完成。而采用硬件方式，則CPU無需參與數(shù)據(jù)的加密和解密過程，CPU只要把需要加密的數(shù)據(jù)發(fā)送給硬件加密引擎，加密后送給CPU，就完成加密過程；解密也是同樣的原理，把需要解密的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單的送給硬件加密引擎，加密引擎解密后回送給 CPU，就簡(jiǎn)單的完成了數(shù)據(jù)解密的過程。數(shù)據(jù)的加密、解密，CPU無需參與。與傳統(tǒng)的軟件加密相比，硬件加密的主要特點(diǎn)是抗解密強(qiáng)度高，穩(wěn)定性和兼容性較好。本實(shí)用新型采用的是硬加密方式，根據(jù)系統(tǒng)工作模式，加密處理不能改變數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。因此加密算法的明文長(zhǎng)度應(yīng)該等于密文長(zhǎng)度，本系統(tǒng)選擇DES算法作為系統(tǒng)的加密算法。DES密碼實(shí)際上是Lucifer密碼的進(jìn)一步發(fā)展。它是一種采用傳統(tǒng)加密方法的分組密碼。它的算法是對(duì)稱的，既可用于加密又可用于解密。DES算法的入口參數(shù)有三個(gè) Key，Data，Mode，其中Key為8個(gè)字節(jié)共64位，是DES算法的工作密鑰；Data也為8個(gè)字節(jié) 64位，是要被加密或被解密的數(shù)據(jù)；Mode為DES的工作方式，有兩種加密或解密。DES算法是這樣工作的如Mode為加密，則用Key去把數(shù)據(jù)Data進(jìn)行加密，生成 Data的密碼形式(64位)作為DES的輸出結(jié)果；如Mode為解密，則用Key去把密碼形式的數(shù)據(jù)Data解密，還原為Data的明碼形式(64位)作為DES的輸出結(jié)果。在通信網(wǎng)絡(luò)的兩端，雙方約定一致的Key，在源點(diǎn)用Key對(duì)核心數(shù)據(jù)進(jìn)行DES加密，然后以密碼形式存放或傳輸?shù)浇K點(diǎn)，數(shù)據(jù)到達(dá)目的地后，用同樣的Key對(duì)密碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，便再現(xiàn)了明碼形式的核心數(shù)據(jù)。這樣，便保證了核心數(shù)據(jù)在安全性和可靠性。固件程序是比較復(fù)雜的，需要用到大量的函數(shù)，但其基本結(jié)構(gòu)卻相對(duì)簡(jiǎn)單，包括下面3個(gè)過程初始化，包括處理器和外圍電路的初始化；主函數(shù)，包括完成符合設(shè)備特定要求的代碼；中斷處理，包括處理各種中斷的程序代碼。一部分主要由固件框架程序完成，一部分由專用程序處理，下面將詳細(xì)介紹過程固件框架程序EZ_USB固件框架程序首先初始化所有的內(nèi)部狀態(tài)變量，然后調(diào)用用戶初始化函數(shù) TD hitQO，然后初始化USB總線設(shè)備接口為非配置狀態(tài)，并同時(shí)打開中斷。當(dāng)完成上而的任務(wù)后，EZ_USB收到SETUP包固州程序結(jié)構(gòu)框架就開始進(jìn)行任務(wù)分配。任務(wù)分配就是依次重復(fù)地執(zhí)行下面的過程首先調(diào)用用戶函數(shù)TD_P0LL()；然后檢測(cè)是否有標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備請(qǐng)求， 如果有，則執(zhí)行指令做出相應(yīng)的操作；最后檢測(cè)USB核是否有USB掛起事件。如果有USB掛起事件，則調(diào)用用戶程序PD_Suspend，當(dāng)TD_Supend()返回為真時(shí)，USB核檢測(cè)是否有一重新開始事件。如果沒有USB掛起事件，則使處理器處于掛起狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到有重新開始事件，USB核調(diào)用用戶程序TD_ResUme()，并繼續(xù)執(zhí)行步驟(3)。當(dāng)TD_Supend()返回為假時(shí)， 則繼續(xù)檢測(cè)USB核是否有USB掛起事件。加密與解密專用程序參見圖7和圖8，專用程序目的是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密解密功能。具體辦法是在計(jì)算機(jī)對(duì)移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備執(zhí)行讀寫等操作時(shí)，使用加密程序(encryptjodeO)和解密程序 (decrypt_codeU)改變相應(yīng)FIF0BUF中的數(shù)據(jù)，然后再送至主機(jī)或存入硬盤。在系統(tǒng)初始化后，USB接口監(jiān)聽程序((TD_Poll())完成以下工作首先接收緩沖區(qū)EP2FIF0BUF是否有數(shù)據(jù)；然后檢查數(shù)據(jù)是否是CBW命令頭(checkCBW ())；進(jìn)行CBW命令土夬處理(ProcessCBWO)。其中CBW命令塊處理程序ProcessCBWO以下功能處理CBW 命令頭(proceaaCBWHeader ())；配置IDE接口的土作時(shí)序根據(jù)CBW 命令進(jìn) IDE 接口 讀寫處理(generaZIDEInCommand ()、 generalIDEOutCommandO) ο 在函數(shù) generalIDEInCommand()中，主要由 ideReadCommand(cmd)根據(jù)IDE讀命令的參數(shù)進(jìn)行處理；在函數(shù)generalIDEOutCommand() 中，主要由idefeiteCommand(cmd)根據(jù)IDE寫命令的參數(shù)進(jìn)行處理。向計(jì)算機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)或狀態(tài)(aendUSBS)。IDE讀、寫程序流程中包含了本實(shí)用新型的關(guān)鍵部分，即解密、加密代碼(參見圖7和圖8)。其中，在readPI016Q，writePI016Q函數(shù)中，分別啟動(dòng)GPIF，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。 這是代碼設(shè)計(jì)當(dāng)中的一個(gè)關(guān)鍵，也是該芯片的一個(gè)顯著特點(diǎn)一 GPIF可編程。由硬件實(shí)現(xiàn) IDE接口數(shù)據(jù)的讀寫，可以大大提高數(shù)據(jù)吞吐速率，減小對(duì)CPU時(shí)序的占用。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備加密系統(tǒng)，包括主機(jī)和移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于，所述主機(jī)通過加密適配器與移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備相連接，所述加密適配器包括設(shè)有外圍電路的控制芯片和與控制芯片輸入輸出端相連接的USB2. 0接口電路、IDE接口電路、CF卡接口電路和用于嵌入固件程序的調(diào)試接口電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備加密系統(tǒng)，其特征在于，所述外圍電路包括與控制芯片相應(yīng)接口相連接的時(shí)鐘電路、電源電路和復(fù)位電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備加密系統(tǒng)，其特征在于，所述電源電路是以 TPS7333芯片為核心的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備加密系統(tǒng)，其特征在于，所述控制芯片為 CY7C68013 芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備加密系統(tǒng)，包括主機(jī)和移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，所述主機(jī)通過加密適配器與移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備相連接，所述加密適配器包括設(shè)有外圍電路的控制芯片和與控制芯片輸入輸出端相連接的USB2.0接口電路、IDE接口電路、CF卡接口電路和用于嵌入固件程序的調(diào)試接口電路。本實(shí)用新型具有速度快、低成本、使用簡(jiǎn)單、支持即插即用、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，便于二次開發(fā)，類似的信息保密產(chǎn)品還不普及，尤其是針對(duì)行業(yè)的產(chǎn)品更未見；本實(shí)用新型也為相關(guān)行業(yè)提供了思路。
文檔編號(hào)G06F21/00GK202018657SQ201120113538
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月17日
發(fā)明者張祖鷹 申請(qǐng)人:南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院