專利名稱：一種計算機(jī)硬盤加密方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子計算機(jī)加密技術(shù)，確切地說是公開一種計算機(jī)硬盤加密方法及裝置，屬于計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
目前，國內(nèi)外在計算機(jī)加密的技術(shù)中是采用存取控制矩陣、存取控制表或密鑰口令的方式通過軟件進(jìn)行加密的，上述技術(shù)處理都因與系統(tǒng)軟件密切相關(guān)的，容易被破譯，保密性差。
本發(fā)明公開一種計算機(jī)硬盤加密方法及裝置，目的旨在解決常規(guī)的計算機(jī)軟件加密方法，容易破譯，保密性差的缺點。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，具體解決方案如下在常規(guī)的計算機(jī)基礎(chǔ)上，增加了加密芯片而組成的加密電路，對進(jìn)出硬盤的數(shù)據(jù)流選擇性的加密，從而實現(xiàn)了所謂的介質(zhì)加密。
加密芯片是由控制單元電路、加解密單元電路、RAM存儲器及控制開關(guān)K1組成，其中，加解密單元電路的數(shù)據(jù)輸出端接計算機(jī)硬盤，數(shù)據(jù)輸入端通過控制開關(guān)K接I/O接口的OXIFO口，密鑰輸入端與存儲器RAM的輸出端相連，存儲器RAM中存有用戶輸入的密鑰，控制單元電路的輸入端接I/O接口的OXIFO口，輸出端分別接存儲器RAM和控制開關(guān)K1，存儲器RAM與系統(tǒng)總線相連。在加解密單元電路中，由密鑰存儲器、邏輯運(yùn)算器、比較器、硬件加密處理器組成，從密鑰輸入端將密鑰取到密鑰存儲器后，輸入給比較器判定密鑰的合法性，比較器判斷合法后，輸出信號打開邏輯運(yùn)算器接收密鑰存儲器信號，邏輯運(yùn)算器將密鑰運(yùn)算并輸出信號去硬件加密處理器，對輸入、輸出的信號進(jìn)行加密和解密。由堆棧存儲器、扇區(qū)分離器和比較器組成控制電路，從I/O口取得數(shù)據(jù)串存在堆棧存儲器中，通過扇區(qū)分離器將信號與RAM存儲器的信號同時輸入給比較器進(jìn)行比較，輸入控制開關(guān)K1，使數(shù)據(jù)流流向加解密單元電路，或直接流向硬盤。
本加密芯片為一塊硬盤提供了兩個系統(tǒng)的I/O接口OXIEO、OXIFO，第一口(OXIEO)始終與硬盤相接，被系統(tǒng)認(rèn)為第一硬盤，即稱為“C盤”，第二口(OXIFO)則僅當(dāng)輸入了合法密鑰后，加密芯片才能將所連接的硬盤經(jīng)過芯片中的加解密單元與系統(tǒng)相連，被系統(tǒng)認(rèn)定為第二硬盤，即稱為“D盤”，“D盤”的目錄與“C盤”完全一致，實質(zhì)上是同一塊硬盤的鏡像，“D盤”是“C盤”的影子盤。
本發(fā)明的積極效果在于由于采用加密芯片而組成的加密電路，對進(jìn)出硬盤的數(shù)據(jù)流選擇性的加密，從而實現(xiàn)了所謂的介質(zhì)加密。即使非法得到硬盤，沒有合法的密鑰，也只能讀到加密后的文件，無法破譯；有合法密鑰，但不同組，雖然能看到D盤，亦由于解碼方式不同，仍不能得到有用信息，實現(xiàn)了計算機(jī)硬盤加密，增加了計算機(jī)的保密性?？蓮V泛用于國防、黨政機(jī)關(guān)、財務(wù)管理的計算機(jī)保密系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明保密芯片結(jié)構(gòu)圖。
圖2為加解密單元結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3為控制單元結(jié)構(gòu)原理圖。
圖4為本發(fā)明工作流程框圖。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明參照圖2，在加解密單元電路中，密鑰存儲器選用74LS363，比較器為74LS885，邏輯運(yùn)算器采用PAL芯片，三態(tài)門74LS254的受控端接比較器，輸入端和輸出端分別接邏輯運(yùn)算器和硬件加密處理器的密鑰控制端，硬件加密處理器采用標(biāo)準(zhǔn)的CD12000芯片，硬件加密處理器的數(shù)據(jù)輸入端、輸出端分別接數(shù)據(jù)通道和硬盤，硬件加密處理器對流經(jīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密或解密。
在圖3中，堆棧存儲器4116中存儲著系統(tǒng)對硬盤的操作命令，通過扇區(qū)分離器74LS363芯片分離出操作扇區(qū)值，輸入給比較器74LS885與RAM中存儲的加密數(shù)據(jù)扇區(qū)比較值進(jìn)行比較，其結(jié)果送至開關(guān)K，控制數(shù)據(jù)是否流經(jīng)加解密單元。
在圖1中還設(shè)有自檢自毀電路，當(dāng)加密芯片被焊下時，控制電子開關(guān)K2，停止向RAM供電，使RAM內(nèi)程序全部散失，防止泄密，還可以同時向加解密單元供附加電流，使加解密單元進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，不可逆的復(fù)位，使竊密企圖失敗。
加密計算機(jī)的工作原理為1、計算機(jī)開機(jī)上電BIOS自檢POST過程中，BIOS程序自動搜索C800H～DFFFH段，檢查是否有用戶附加的ROM程序，由于加密芯片中只讀RAM與PC總線相連，地址為D000H～D4000H段，并且頭幾個碼符合附加ROM的要求，因此，BIOS的程序在檢測加密芯片中RAM程序的完整性后，跳到加密芯片程序中，從第四字節(jié)開始運(yùn)行加密芯片中的程序。
2、加密芯片中的程序首先控制芯片中的自檢電路對芯片進(jìn)行自檢，如自檢未通過，則報錯進(jìn)入死循環(huán)。自檢通過后，在屏幕上提示用戶輸入密鑰，如輸入非法密鑰，則程序返回到BIOS中，加密芯片只給系統(tǒng)提供I/O口OXIEO地址的第一硬盤口，加密芯片所連的硬盤被系統(tǒng)認(rèn)定為C盤，此時，加密計算機(jī)與普通計算機(jī)工作相同。
3、用戶輸入的密鑰被程序通過I/O口OX300和OX301存入加密芯片的RAM中，由加密芯片中的加解密單元驗證合法性，并將合法性標(biāo)志反饋回I/O口OX300，供程序檢查真假密鑰。
4、若用戶輸入合法密鑰，程序通過控制單元讓電子開關(guān)K1將加密芯片所連的硬盤與第二硬盤接口OXIFO溝通，并計算出硬盤數(shù)據(jù)區(qū)的起始位置存入RAM中，而后返回到BIOS程序中，BIOS程序在接下來的運(yùn)行中，檢測到OXIFO口與硬盤相連，認(rèn)定系統(tǒng)中裝有第二塊硬盤，將其指定為D盤，實際上，C盤D盤都是一塊硬盤，其目錄完全一致，D盤是C盤的影子盤。
5、系統(tǒng)對C盤讀寫時，與普通計算機(jī)完全一樣，速度不受任何影響，因此，操作系統(tǒng)、用戶程序等不需要加密的內(nèi)容、文件、程序，都應(yīng)從C盤存盤。
6、系統(tǒng)對D盤讀寫時，加密芯片內(nèi)控制單元首先分析要寫入的扇區(qū)位置，如果讀寫數(shù)據(jù)區(qū)，則電子開關(guān)K1使數(shù)據(jù)流流經(jīng)加解密單元，以扇區(qū)(512字節(jié))為一單位進(jìn)行加解密過程。如果讀寫非數(shù)據(jù)區(qū)(目錄區(qū)，分區(qū)表等)，控制單元控制電子開關(guān)，使數(shù)據(jù)流越過加解密單元，對數(shù)據(jù)不進(jìn)行加密。
7、寫向C盤的內(nèi)容是未加密的，寫向D盤的內(nèi)容是加密的(但目錄未加密)，由于C盤D盤是同一塊硬盤，因此寫向D盤的內(nèi)容從C盤也能列出并讀出。但是由于數(shù)據(jù)已被加密而讀不出有用信息。寫向D盤的內(nèi)容再從D盤讀出，則由于經(jīng)過了加解密單元解密，信息被還原而能夠解讀。
8、加密計算機(jī)實現(xiàn)了介質(zhì)加密，即使硬盤丟失，也不會失密。沒有合法同組密鑰的人，只能從C盤得到加密數(shù)據(jù)文件，不會得到有用信息。有合法密鑰不同組的人，雖然能看到D盤，但由于解碼方式不同，仍不能得到有用信息。只有合法同組密鑰的人，才能從D盤解讀出有用信息。
9、在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，把加密計算機(jī)的C盤內(nèi)容共享，只有擁有同組合法密鑰的人，從對加密計算機(jī)的C盤上將加密文件拷入本地加密計算機(jī)的C盤，并能從本地加密計算機(jī)的D盤讀出有用信息，從而實現(xiàn)了信息的安全傳輸。
10、合法密鑰可分成多個組，組之間互不兼容。合法密鑰可分成不同層次級別，高級的權(quán)限較高，可共享相應(yīng)組群，低級的只能在本組內(nèi)使用。通過這些方法，使加密計算機(jī)應(yīng)用更加廣泛。
權(quán)利要求
1.一種計算機(jī)硬盤加密方法及裝置，其特征在于在常規(guī)的計算機(jī)基礎(chǔ)上，增加了加密芯片而組成的加密電路，對進(jìn)出硬盤的數(shù)據(jù)流選擇性的硬件加密；a、加密芯片是由控制單元電路、加解密單元電路、RAM存儲器及控制開關(guān)K1組成，其中，加解密單元電路的數(shù)據(jù)輸出端接計算機(jī)硬盤，數(shù)據(jù)輸入端通過控制開關(guān)K接I/O接口的OXIFO口，密鑰輸入端與存儲器RAM的輸出端相連，存儲器RAM中存有用戶輸入的密鑰，控制單元電路的輸入端接I/O接口的OXIFO口，輸出端分別接存儲器RAM和控制開關(guān)K1，存儲器RAM與系統(tǒng)總線相連；b、在加解密單元電路中，由密鑰存儲器、邏輯運(yùn)算器、比較器、硬件加密處理器組成，從密鑰輸入端將密鑰取到密鑰存儲器，輸入給比較器判定密鑰的合法性，比較器判斷合法后，輸出信號打開邏輯運(yùn)算器接收密鑰存儲器信號，邏輯運(yùn)算器將密鑰運(yùn)算并輸出信號去硬件加密處理器，對輸入、輸出的信號進(jìn)行加密和解密；c、由堆棧存儲器、扇區(qū)分離器和比較器組成控制電路，從I/O口取得數(shù)據(jù)串存在堆棧存儲器中，通過扇區(qū)分離器將信號與RAM存儲器的信號同時輸入給比較器進(jìn)行比較，輸入控制開關(guān)K，使數(shù)據(jù)流流向加解密單元電路，或直接流向硬盤。
全文摘要
本發(fā)明公開一種計算機(jī)硬盤加密方法及裝置,在常規(guī)的計算機(jī)基礎(chǔ)上,通過加密芯片而組成加密電路,加密芯片是由控制單元電路、加解密單元電路、RAM存儲器及控制開關(guān)K組成,對進(jìn)出硬盤的數(shù)據(jù)流選擇性的硬件加密,從而實現(xiàn)了所謂的介質(zhì)加密。即使非法得到硬盤,沒有合法的密鑰,也只能讀到加密后的文件,無法破譯;有合法密鑰,但不同組,雖然能看到D:盤,亦由于解碼方式不同,仍不能得到有用信息。實現(xiàn)了計算機(jī)硬盤加密,增加了計算機(jī)的保密性?？蓮V泛用于國防、黨政機(jī)關(guān)、財務(wù)管理的計算機(jī)保密系統(tǒng)。
文檔編號G06F12/14GK1248743SQ9911316
公開日2000年3月29日 申請日期1999年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月13日
發(fā)明者王本中, 張群 申請人:王本中, 張群