專利名稱：利用鍵盤接口對pc/at微機程序和數(shù)據(jù)硬件加密的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬計算機硬件領(lǐng)域，涉及IBM-PC AT兼容機程序及數(shù)據(jù)用硬件進(jìn)行防非法拷貝或盜用的加密技術(shù)。
為了確保軟件開發(fā)者的權(quán)益和用戶存于微機中重要數(shù)據(jù)的安全，對程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行加密是必要的。在當(dāng)前廣泛使用的IBM-PC AT(如286、386、486等)兼容機中，已有眾多的對程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的方法和裝置(下稱其為先有技術(shù))，它們從整體上可分為純軟件加密和軟件與特加輔助硬件相結(jié)合(俗稱“硬件加密”)兩種。
在純軟件加密中，其實質(zhì)是利用微機中固有硬件及軟件載體自身特有(或人為使之產(chǎn)生的)硬件特性，如CPU指令隊列預(yù)取、磁道接縫、扇區(qū)指紋、激光打孔等，與軟件編程中的特殊技巧相結(jié)合，使用戶只能通過合法取得的加密拷貝進(jìn)行軟件的安裝、運行。其優(yōu)點是加密成本低、簡單易行、用戶使用時不需其它附件方便實用。但其致命的弱點是依附于公開的硬件特性便于解密者研究，加密強度差，且對通用硬件的兼容性有較高要求，也不便于對數(shù)據(jù)加密。這類加密方法有常見的軟件如LOCK系列等，西安交大出版的《磁盤加解密實用技術(shù)》也提供了這方面的較詳細(xì)資料。
由于純軟件加密的上述弱點，硬件加密得到了飛速發(fā)展。這里所謂的硬件加密，是指為加密而專門設(shè)計一種難以非法仿制的硬件裝置，并利用其人為的硬件特性與軟件相配合，使被加密的軟件或數(shù)據(jù)在沒有這個附加輔助硬件時不能正常使用。在先有技術(shù)中，跟據(jù)輔助硬件與微機連接方法的不同，可分為插卡式和外掛式兩大類。
插卡式硬件加密的附加輔助硬件為一插在微機總線擴展槽的擴展卡(俗稱“加密卡”)，一般是由大規(guī)模集成電路、可編程門陣列、單片微處理器及存儲器等組成。這種方法的優(yōu)點是能充分利用微機擴展槽所提供的資源(如電源、I/O口、ROM/RAM尋址空間、中斷等)進(jìn)行高加密性能的硬件設(shè)計，加密強度高，易對數(shù)據(jù)加密。而其最大的缺點是成本高、占用用戶的系統(tǒng)資源、需開機箱安裝使用不便。
在先有技術(shù)中，最能適用于對大量發(fā)行軟件硬加密的是外掛式這種(比如UCDOS3.0使用“軟件狗”)。外掛式硬件加密，是利用微機中通用外設(shè)接口與附加輔助硬件相聯(lián)接進(jìn)行加密的方法。由于微機系統(tǒng)中提供的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)接口數(shù)量有限(通常為每種1-2個)，所以這種方法要求接口上掛接加密輔助硬件后不影響接口的原特性。在先有技術(shù)中，唯一實用的外掛式硬件加密方法是掛接在打印機和打印口之間的“軟件狗”。這是一個相對成熟的技術(shù)，有大量技術(shù)資料可查。這種“軟件狗”加密法的優(yōu)點，是加密強度較高(與純軟件相比)、成本較低、使用也相對方便，同時基本不占用戶資源。但其致命缺點是打印口不對外提供電源，附加加密硬件只能采用從數(shù)據(jù)線取得電源的很不規(guī)范的“準(zhǔn)無源”設(shè)計，限制了所使用器件的規(guī)模，從而相對降低了加密強度和可靠性、提高了成本，并且很難作到在附加硬件中存儲大量數(shù)據(jù)或運行程序。
本發(fā)明的目的，在于給出一種能克服“軟件狗”上述缺點同時保留其優(yōu)點的外掛式硬件加密新方案，即利用鍵盤接口對PC/AT微機程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的附加加密硬件設(shè)計。
本發(fā)明中的硬件由一個插頭A、一個插座B、一組(4個)雙向模擬開關(guān)SW、一個集成電路組件C及相應(yīng)的連接導(dǎo)線、印刷線路板、外殼等組成，并通過A和B插接于主機鍵盤插座與鍵盤的插頭之間。
附圖
為本發(fā)明硬件的電路連接關(guān)系示意圖。
對照附圖，A為IBM PC/AT微機的標(biāo)準(zhǔn)五芯鍵盤插頭，它的5腳為+5V電源，4腳為GND地，3腳定義為RESET，但AT機中并未使用。上述三個腳分別與B對應(yīng)的腳直接連接。同時，還從5腳和4腳分別并接到SW和C組件中各元器件的電源和地端，完成對整個硬件的+5V電源供給。A的2腳DATA為鍵盤接口數(shù)據(jù)線，與SW中的SW1、SW3的第一I/0引線I/01相連。A的1腳CLK為鍵盤接口時鐘線，與SW中的SW2、SW4的第一I/0引線I/01相連。
B為IBM PC/AT微機的標(biāo)準(zhǔn)五芯鍵盤插座。它的5、4、3三個腳與A中對應(yīng)腳直接相聯(lián)，2腳DATA1接SW中SW1的I/02端，1腳CLK1接SW中SW2的I/02端。
SW為一組(4個)雙向模擬開關(guān)，其前2個SW1、SW2由C的一根輸出線K控制，而后2個SW3、SW4則由C的另一根輸出線/K控制。其中K與/K為互補信號。
C是由微處理器、邏輯控制電路、EEPROM等構(gòu)成的控制/存儲部件，它可由多個分立元器件組合而成，也可由一片高集成度廉價單片機完成。除了電源和地外，C有2個輸入端CLK3和DATA3，有4個輸出端分別為CLK2、DATA2、K、/K。其中前2個為OC門輸出。
C組件所完成的功能如下所述(1)在系統(tǒng)剛上電時，自身初始化，使K＝1。此時，SW1和SW2開關(guān)閉合而SW3、SW4斷開，DATA與DATA1、CLK與CLK1直接相連，使主機鍵盤接口與鍵盤通過A和B轉(zhuǎn)接后正常連接。
(2)C通過與DATA、CLK直連的DATA3、CLK3，實時監(jiān)視并同步接收主機通過A到B再到鍵盤的雙向傳輸數(shù)據(jù)。
(3)C在接收到主機發(fā)出的HexFD-HexF7或HexF2-HexEF這11個空操作代碼及鍵盤的相應(yīng)ACK組成的一特定數(shù)據(jù)序列(下稱讀密匙開關(guān)碼)后，置K＝0。此時，SW3、SW4閉合而SW1、SW2斷開，鍵盤與主機的聯(lián)系被切斷，而由C替代。
(4)C在K＝0時，可模擬一個鍵盤的部分功能，其傳輸數(shù)據(jù)格式與標(biāo)準(zhǔn)AT鍵盤兼容;并且可在模擬鍵盤時，在接收到主機一個特定命令后，使K＝1，從而使之從模擬鍵盤狀態(tài)返回。
(5)C在模擬鍵盤時，可與主機通過鍵盤接口雙向傳輸數(shù)據(jù)，從而從C中讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)或密匙。
由上述可知，在這個方案中，C是整個加密附加硬件的核心。
它可用帶加密特性的可編程邏輯器件、存儲器或單片機等制作，其硬件上的防非法復(fù)制性是可保障的。同時，它在讀密匙時隔離了鍵盤，在硬件上具有比軟件狗更強的反跟蹤性。
對于用本發(fā)明方案設(shè)計的同一類硬件，其對軟件加密的不重復(fù)性可由本發(fā)明方案的以下特性得到充分保證(1)讀密匙開關(guān)碼的無限擴充性。由C的第(3)功能可知，讀密匙開關(guān)碼能用11個代碼組成任意長度的序列，故它在理論上是可以無限多的。
(2)返回密匙與讀密匙開關(guān)碼的無關(guān)性。即同一個讀密匙開關(guān)碼的硬件，其讀回的密匙內(nèi)容是由各自C中存儲器的內(nèi)容決定，也是可以不同的。
(3)根據(jù)C的具體構(gòu)成不同，也可以設(shè)計成密匙是可實時在線修改的。
本方案中的C，推薦的選擇是用一片PIC16系列單片機，和一片74LS06。而SW推薦使用一片CD4066。推薦的主要背景技術(shù)參考資料為《PC系列機系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用(上)》(張載鴻 著)。
權(quán)利要求
1.一種利用鍵盤接口對PC/AT微機程序和數(shù)據(jù)硬件加密的附加加密硬件設(shè)計方案，其主要技術(shù)特征在于所述的硬件由一個插頭A、一個插座B、一組(4個)雙向模擬開關(guān)SW、一個集成電路組件C及相應(yīng)的連接導(dǎo)線、印刷線路板、外殼等組成，并通過A和B插接于主機鍵盤插座與鍵盤的插頭之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件設(shè)計，其進(jìn)一步技術(shù)特征是所述的C是由微處理器、邏輯控制電路、EEPROM等構(gòu)成的控制/存儲部件，它可由多個分立元器件組合而成，也可由一片高集成度廉價單片機完成;除了電源和地外，C有2個輸入端CLK3和DATA3，有4個輸出端分別為CLK2、DATA2、K、/K;其中前2個為OC門輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的C，其進(jìn)一步技術(shù)特征是它所要完成的主要功能如下所述(1)在系統(tǒng)剛上電時，自身初始化，使K＝1。此時，SW1和SW2開關(guān)閉合而SW3、SW4斷開，DATA與DATA1、CLK與CLK1直接相連，使主機鍵盤接口與鍵盤通過A和B轉(zhuǎn)接后正常連接;(2)C通過與DATA、CLK直連的DATA3、CLK3，實時監(jiān)視并同步接收主機通過A到B再到鍵盤的雙向傳輸數(shù)據(jù);(3)C在接收到主機發(fā)出的HexFD-HexF7或HexF2-HexEF這11個空操作代碼及鍵盤的相應(yīng)ACK組成的一特定數(shù)據(jù)序列(下稱讀密匙開關(guān)碼)后，置K＝0，此時，SW3、SW4閉合而SW1、SW2斷開，鍵盤與主機的聯(lián)系被切斷，而由C替代;(4)C在K＝0時，可模擬一個鍵盤的部分功能，其傳輸數(shù)據(jù)格式與標(biāo)準(zhǔn)AT鍵盤兼容;并且可在模擬鍵盤時，在接收到主機一個特定命令后，使K＝1，從而使之從模擬鍵盤狀態(tài)返回;(5)C在模擬鍵盤時，可與主機通過鍵盤接口雙向傳輸數(shù)據(jù)，從而從C中讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)或密匙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件設(shè)計，其進(jìn)一步技術(shù)特征是A為IBM PC/AT微機的標(biāo)準(zhǔn)五芯鍵盤插頭，它的5腳為+5V電源，4腳為GND地，3腳定義為RESET，這三個腳分別與B對應(yīng)的腳直接連接。同時，其從5腳和4腳分別并接到SW和C組件中各元器件的電源和地端，完成對整個硬件的+5V電源供給。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件設(shè)計，其進(jìn)一步技術(shù)特征是SW這組雙向模擬開關(guān)受C的K和/K控制從而進(jìn)一步控制了鍵盤或C對鍵盤接口的分時復(fù)用。
全文摘要
本發(fā)明屬計算機硬件領(lǐng)域，涉及IBM-PC AT兼容機程序及數(shù)據(jù)用硬件進(jìn)行防非法拷貝或盜用的加密技術(shù)。本發(fā)明中的硬件由一個插頭A、一個插座B、一組(4個)雙向模擬開關(guān)SW、一個集成電路組件C及相應(yīng)的連接導(dǎo)線、印刷線路板、外殼等組成，并通過A和B插接于主機鍵盤插座與鍵盤的插頭之間。其硬件的電路連接關(guān)系如附圖示意。
文檔編號G06F3/00GK1110799SQ94103530
公開日1995年10月25日 申請日期1994年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月21日
發(fā)明者吳述梗 申請人:吳述梗