專利名稱：一種微電腦安全卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微電腦安全卡，屬計(jì)算機(jī)信息安全技術(shù)領(lǐng)域。
一種現(xiàn)有技術(shù)采用ROM來固化操作系統(tǒng)，這種方法雖然可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件啟動(dòng)，但在不改動(dòng)硬件的情況下不能對操作系統(tǒng)、系統(tǒng)設(shè)置及控制軟件進(jìn)行升級(jí)或修改；上述現(xiàn)有技術(shù)在結(jié)構(gòu)上不含有RAM，因此無法動(dòng)態(tài)存取數(shù)據(jù)；此外這種現(xiàn)有技術(shù)還另外含有一個(gè)單獨(dú)的控制指令產(chǎn)生電路，增加了結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜程度。詳見中國實(shí)用新型專利專利號(hào)90206931.4。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比安全防護(hù)性能更好、功能更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更為簡單合理，并能夠現(xiàn)場升級(jí)、操作靈活的微電腦安全卡。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種由控制電路及存貯體所組成的微電腦安全卡，控制電路包括分頁式存取控制電路及數(shù)字電子密碼鎖兩部分。其中分頁式存取控制電路又包括一個(gè)譯碼電路和至少一個(gè)頁地址寄存器。存貯體采用非易失性存貯器，并且至少部分存貯器空間可以現(xiàn)場改寫。
譯碼電路的主要功能是對微機(jī)總線上的存貯器存取時(shí)序進(jìn)行譯碼以產(chǎn)生控制存貯體的控制信號(hào)，并將存貯體在微機(jī)可尋址的地址空間上映射成至少兩個(gè)存貯器窗口映象，其中至少有一個(gè)存貯器窗口映象可在頁地址寄存器的控制下進(jìn)行分頁切換，至少有一個(gè)上述存貯器窗口映象被用來存放控制該微電腦安全卡的控制程序或相應(yīng)的BIOS，另外至少有一個(gè)可分頁的存貯器窗口映象被格式化成為SSD固態(tài)盤，并用于存放操作系統(tǒng)及相應(yīng)的系統(tǒng)軟件。這樣該卡的控制軟件和SSD固態(tài)盤就可以共用同一存貯體，并且可通過分頁切換的方法透過較小的窗口尋址較大的地址空間，在這種情況下每個(gè)存貯器窗口映象的大小都小于存貯體總?cè)萘康?／2。上述存貯器窗口映象及分頁切換的方法使這種安全卡的結(jié)構(gòu)得以簡化，控制復(fù)雜程度降低，相應(yīng)地可靠性得以提高，成本相對降低。頁地址寄存貯器的作用是控制上述可分頁的存貯器窗口映象進(jìn)行頁面切換，以實(shí)現(xiàn)對不同頁面的尋址。頁地址寄貯器所需二進(jìn)制地址位數(shù)與窗口大小及存貯體的總?cè)萘坑嘘P(guān)。假設(shè)存貯體總?cè)萘繛镸，而兩個(gè)窗口大小均為W，則其中可分頁窗口的有效頁數(shù)P與以上兩參數(shù)的關(guān)系如下M＝W＋P×W。數(shù)字邏輯密碼鎖的功能是有條件地讓分頁式存取控制電路所產(chǎn)生的控制信號(hào)通過，以便對存貯體進(jìn)行存取。數(shù)字邏輯密碼鎖采用狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)，對微機(jī)總線上的信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)檢測，只有當(dāng)微機(jī)總線上出現(xiàn)特定的邏輯序列也就是我們所稱的密匙時(shí)，數(shù)字邏輯密碼鎖的狀態(tài)機(jī)才進(jìn)入一個(gè)特定的‘開’狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)下控制信號(hào)通道被打開，允許對存貯體進(jìn)行正常讀操作和寫操作。數(shù)字邏輯密碼鎖的作用是進(jìn)一步加強(qiáng)該安全卡硬件自身的防護(hù)能力，為下述的在線改寫及升級(jí)操作建立基礎(chǔ)。存貯體采用非易失性存貯器，其作用是使存貯體內(nèi)的數(shù)據(jù)不隨微機(jī)電源的切斷而丟失，確保控制程序、SSD盤內(nèi)所固化的操作系統(tǒng)程序及數(shù)據(jù)的安全。存貯體采用后備電池保護(hù)的SRAM、EEPROM或Flash MEMORY時(shí)，具有在線改寫及升級(jí)的功能。在上述電子鎖被合法打開之后，就可以對SSD盤內(nèi)的操作系統(tǒng)、系統(tǒng)設(shè)置及重要系統(tǒng)文件進(jìn)行修改或升級(jí)，甚至當(dāng)某種特定密匙出現(xiàn)后，還可對存貯體中控制程序窗11內(nèi)的代碼進(jìn)行修改，從而在不改變硬件的情況下實(shí)現(xiàn)BIOS的在線升級(jí)，以保護(hù)用戶在該卡上的投資。該卡在設(shè)計(jì)上全部采用超大規(guī)模集成電路，因此存貯體在一般情況下可以僅采用一片大容量存貯器，這樣不但可以簡化結(jié)構(gòu)、減小PCB板的面積，而且還可以降低成本、提高可靠性。分頁式存取控制電路及數(shù)字電子密碼鎖電路可采用超大規(guī)模邏輯門陣列或ASIC實(shí)現(xiàn)，以增加硬件本身的安全保密性能，并進(jìn)一步簡化電路結(jié)構(gòu)，提高可靠性。整個(gè)安全卡被制成標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)插卡，可插入微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線插口并固定于機(jī)箱之上。
本實(shí)用新型具有以下突出特點(diǎn)(1)自身具有數(shù)字電子密碼鎖，安全防護(hù)能力強(qiáng)；
(2)利用存貯器窗口映象及分頁存取技術(shù)不但可以透過較小的窗口控制較大的存貯體空間，而且還可以使控制程序與SSD盤共用一個(gè)存貯體，既簡化了電路結(jié)構(gòu)又提高了可靠性，同時(shí)也降低了成本；(3)采用非易失性存貯器，斷電后數(shù)據(jù)不丟失；(4)采用可在線改寫的存貯器結(jié)構(gòu)，無需改動(dòng)硬件既可實(shí)現(xiàn)升級(jí)并可對存貯體內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)存取，不但靈活性得到了提高，相應(yīng)地這種特點(diǎn)也使用得戶對該卡的投資得到了保護(hù)；(5)卡上含有SSD固態(tài)盤，可固化操作系統(tǒng)、重要系統(tǒng)程序并實(shí)現(xiàn)硬件啟動(dòng)；(6)卡上含有可動(dòng)態(tài)存取的隨機(jī)存貯器，可對微機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測及控制，并可對重要數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)備份，為更高級(jí)的安全防護(hù)功能提供硬件基礎(chǔ)；(7)該卡集成度高、硬件結(jié)構(gòu)簡單，相應(yīng)成本降低，可靠性提高；(8)實(shí)現(xiàn)軟硬件結(jié)合、兼容性好、使用靈活。
附圖共有2張

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的電路原理圖。
在圖1所給出的原理框圖中，(1)表示控制電路，(2)表示存在貯體，(3)表示分頁存取控制電路，(4)表示數(shù)字電子密碼鎖，(5)表示頁地址寄存器，(6)表示譯碼電路。
在圖2所表示的優(yōu)選實(shí)施例中，U1為存貯體，由單片存貯器構(gòu)成，型號(hào)為HM628128，總?cè)萘繛?28K，存取時(shí)間小于120ns；U2為超大規(guī)模門陣列芯片，型號(hào)為EPLD26V12；BUS為微機(jī)總線；BT1為后備電池，它與D1、D2及U1共同構(gòu)成非易失性存貯器，完成數(shù)據(jù)的掉電保護(hù)及在線數(shù)據(jù)更新功能；C1與C2為電源濾波電容器。
在本優(yōu)選實(shí)施例中，分頁式存貯控制電路及數(shù)字電子密碼鎖共同使用一片大規(guī)模門陣列芯片U2；U2接受來自微機(jī)總線BUS上的數(shù)據(jù)信號(hào)D0～D7、地址信號(hào)A14～A19及控制信號(hào)／MEMR、／MEMW、／IOR、／IOW，產(chǎn)生存貯器U1的控制信號(hào)／WE、／OE、／CS、P0、P1、P2；其中P0、P1、P2為分頁式存取控制電路所產(chǎn)生的頁地址信號(hào)，在這三個(gè)信號(hào)的作用下，U1在微機(jī)地址空間內(nèi)被映射成兩個(gè)相互獨(dú)立存貯器窗口映象，窗口大小均為16K；其中一個(gè)存貯器窗口映象又在頁地址寄存器的控制下被分為7頁，用來構(gòu)成SSD半導(dǎo)體固態(tài)盤；另外一個(gè)單頁的存貯器窗口映象被用來固化該微電腦安全卡的控制程序；／CS、／OE、／WE分別為存貯器U1的片選、輸出使能及寫使能信號(hào)，由分頁式存取控制電路中的譯碼電路產(chǎn)生，并被數(shù)字電子密碼鎖所限制；當(dāng)數(shù)字電子密碼鎖處于“開”狀態(tài)時(shí)，上述信號(hào)可以控制U1完成正常的讀寫操作，否則，上述信號(hào)將全部或部分失效，讀寫操作不能正常進(jìn)行；U1與微機(jī)總線BUS上的數(shù)據(jù)信號(hào)D0～D7及地址信號(hào)A0～A13相連，同時(shí)接受U2所產(chǎn)生的控制信號(hào)。
該微電腦安全卡的控制程序所處的存貯器窗口映象被設(shè)定在微機(jī)擴(kuò)充ROM地址空間范圍之內(nèi)，開機(jī)時(shí)，微機(jī)自動(dòng)將這一部分控制程序加載到BIOS當(dāng)中。
本優(yōu)選實(shí)施例的微電腦安全卡僅由兩片集成電路芯片和少量分立元件構(gòu)成，被制成標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)插卡，可插入微機(jī)總線插口之內(nèi)，并可被螺絲固定于微機(jī)機(jī)箱之上。
權(quán)利要求1.一種微電腦安全卡，由控制電路(1)及存貯體(2)組成，其特征在于控制電路(1)包括分頁式存取控制電路(3)及數(shù)字電子密碼鎖(4)兩部分，其中分頁式存取控制電路(3)又包括一個(gè)譯碼電路(6)和至少一個(gè)頁地址寄存器(5)；譯碼電路與微機(jī)總線(7)上的地址總線及控制總線相連；存貯體(2)在微機(jī)可尋址的地址空間范圍內(nèi)構(gòu)成至少兩個(gè)存貯器窗口映象，每個(gè)存貯器窗口映象的大小不超過存貯體(2)總?cè)萘康囊话?，其中至少有一個(gè)可分頁的存貯器窗口映象是SSD半導(dǎo)體固態(tài)盤；數(shù)字電子密碼鎖(4)同時(shí)與微機(jī)總線(7)和分頁式存取控制電路(3)相連，只有當(dāng)微機(jī)總線(7)上出現(xiàn)正確的密匙序列時(shí)，存貯體(7)才可進(jìn)行正常存取操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦安全卡，其特征是存貯體(2)由非易失性存貯器構(gòu)成，在電源被切斷時(shí)存貯體內(nèi)的程序及數(shù)據(jù)不隨之丟失。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微電腦安全卡，其特征是分頁式存取控制電路(3)與數(shù)字電子密碼鎖(4)由門陣列或ASIC芯片構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微電腦安全卡，其特征是全部硬件是一個(gè)可插入微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線插口并可固定于微機(jī)機(jī)箱之上的插卡。
專利摘要一種由控制電路及存儲(chǔ)體所組成的微電腦安全卡，控制電路包括分頁式存取控制電路和數(shù)字電子密碼鎖兩部分，其中分頁式存取控制電路又包括一個(gè)譯碼電路和至少一個(gè)頁地址寄存器。卡上含有SSD固態(tài)盤，可固化操作系統(tǒng)、重要系統(tǒng)程序并可實(shí)現(xiàn)硬件啟動(dòng)。該卡具有安全防護(hù)性能好、功能強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單合理、能夠現(xiàn)場升級(jí)、操作靈活等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于通用微機(jī)信息系統(tǒng)的安全防護(hù)領(lǐng)域，防止各種類型的計(jì)算機(jī)犯罪行為。
文檔編號(hào)G06F12/14GK2168286SQ92238350
公開日1994年6月8日 申請日期1992年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月16日
發(fā)明者靳奕 申請人:靳奕