一種基于USBKey的無驅(qū)動加解密認證通信電路和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于USBKey的無驅(qū)動加解密認證通信電路和方法，用于國產(chǎn)服務(wù)器身份認證和數(shù)據(jù)加密，將采用無驅(qū)動的方式進行，減少了對外部驅(qū)動的依賴，硬件設(shè)計為USB接口和無線通信接口兩種方式，擴大了使用范圍。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，通信方式也在快速發(fā)展?，F(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展給人們的生活和工作帶來了無限的便捷，但是隨著通信的重要性的提升，通信的安全性也逐步成為人們關(guān)注的熱點。
[0003]現(xiàn)代通信技術(shù)的基礎(chǔ)是PKKPublic Key Infrastructure)，成為認證技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)可以提供加密和數(shù)字簽名等服務(wù)所需要的密鑰和證書管理等服務(wù)，因此成為身份認證、數(shù)據(jù)完整性、可靠性和訪問控制等一系列安全技術(shù)的關(guān)鍵性服務(wù)。現(xiàn)在的PKI系統(tǒng)主要由加密證書、密鑰生成系統(tǒng)和備份系統(tǒng)、證書認證和作廢、應(yīng)用接口等一系列部分組成。
[0004]PKI依賴于非對稱加密算法，包括私鑰(Private Key)、可信CA證書和其他關(guān)鍵信息?，F(xiàn)有的USBKey具有安全性高、保密性好的特點，成為存儲私鑰、可信CA證書等信息的可靠介質(zhì)。并且該技術(shù)可以利用USBKey內(nèi)部的芯片的計算性能，可以生成密鑰對并管理密鑰對，利用證書進行數(shù)據(jù)加密和對文檔進行簽名，并且利用內(nèi)部的存儲空間控制關(guān)鍵的私有信息，保證用戶的關(guān)鍵信息可以得到可靠的保護。在硬件方面，USB接口已經(jīng)成為電腦、平板、服務(wù)器等重要電子設(shè)備的標準接口，USB接口具有熱插拔、外部供電、可靠性高等優(yōu)點，因此基于USB接口開發(fā)的加密設(shè)備具有便捷性的優(yōu)點，可以方便攜帶。
[0005]傳統(tǒng)USBKey基于PKI協(xié)議非對稱加密協(xié)議生成公私密鑰對，將采用使用公鑰加密私鑰解密的形式進行信息驗證，從而進行信息有效性或者身份有效性的驗證。為保證安全，一般對USBKey進行初始化的時候采用加密協(xié)議隨機化選擇，并植入根證書確保有效性。這種方式需要外部驅(qū)動方式，但是缺少根證書又存在中間人攻擊的方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:鑒于上述問題，本發(fā)明將提供一種基于無驅(qū)動的USBKey C0S，該USBKey可以實現(xiàn)無線通信。該方法提供了基于PKI協(xié)議非對稱加密協(xié)議和基于時間的二次加密，無需根證書，從而減少了對外部驅(qū)動的依賴。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種基于USBKey的無驅(qū)動加解密認證通信電路，所述通信電路包括加解密芯片電路和電源電路，加解密芯片電路包括Z8D64U芯片、Z8D晶振、SLE66CL80無線通信芯片、Flash芯片、LED、按鍵模塊、USB接口、無線接口，
其中:Z8D64U芯片作為USBKey嵌入式芯片利用該芯片對信息流通進行控制，對文件進行存??； Z8D晶振為Z8D64U提供6MHz時鐘信號，并且該芯片也將為SLE66CL80無線通信芯片提供時鐘信號；
Z8D64U通過對Flash芯片進行信息讀取，將重要的信息通過LED顯示，并通過按鍵模塊進行?目息確認；
所述通信電路通過電源電路提供能源，所述電源電路包括:LDO BL8563芯片、內(nèi)部電池(Battery)、LNK304GN 芯片，其中:
電路通過USB通信時，USB接口為LDO BL8563芯片提供5V電壓，LDO BL8563芯片為Z8D64U芯片提供3.3V輸出電壓；
若通過無線通信時，內(nèi)部電池(Battery)通過LNK304GN芯片為Z8D64U芯片提供3.3V電壓；
內(nèi)部電池通過USB接口充電。
[0008]一種基于USBKey的無驅(qū)動加解密認證通信方法，所述方法軟件系統(tǒng)包括:傳輸控制模塊、命令管理系統(tǒng)、文件管理系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)，
其中，傳輸控制模塊與外界設(shè)備進行信息交互并進行報文格式轉(zhuǎn)化；
命令管理系統(tǒng)對報文信息進行響應(yīng)；
文件管理系統(tǒng)對存儲的信息進行訪問；
以上三個系統(tǒng)都通過安全控制系統(tǒng)進行管理控制。
[0009]所述傳輸控制模塊、命令管理系統(tǒng)、文件管理系統(tǒng)組成的傳輸管理層符合IS07816協(xié)議規(guī)范，采用異步半雙工通信傳輸協(xié)議。
[0010]所述方法的基本控制信息流程如下，其中設(shè)備處于準備狀態(tài)，等待外部命令(0CW，outside control waiting)，然后根據(jù)外部命令的不同，通過傳輸控制模塊將外部命令進行報文格式轉(zhuǎn)化，提取控制命令和控制內(nèi)容，通過命令管理系統(tǒng)進行命令響應(yīng)，將命令內(nèi)容分為數(shù)據(jù)輸入信息、數(shù)據(jù)輸出信息和普通的控制類信息；根據(jù)報文信息內(nèi)容響應(yīng)外部命令(OCR，outside control responding)，然后通過傳輸控制模塊進行報文轉(zhuǎn)化，并通過外部接口( USB接口或者無線接口)將信息返回。
[0011]所述報文格式命令頭包含有CLA、INS、PU P2組成的命令頭和命令數(shù)據(jù)體，其中CLA為控制命令類型，INS為控制命令編碼，Pl和P2表示命令參數(shù)，以上四個參數(shù)組成控制命令報文頭(Control Command)，后面跟隨控制報文數(shù)據(jù)內(nèi)容(Data)。
[0012]所述USBkey與外部認證過程為:外部(Outside)對隨機數(shù)Random進行公鑰加密并將密文傳輸給USBKey，通過私鑰解密得到隨機數(shù)并使用EHAM算法，通過加入時間變量和加密方式變量進行加密，將密文傳輸給外部，外部進行EHAM算法解密，得到隨機數(shù)與原來進行對比即可進行身份認證。
[0013]為進一步爭強加密算法的效果，將明文經(jīng)過EHAM算法(以認證隨機數(shù)作為變量)經(jīng)過加密后在進行私鑰加密和EHAM算法(以時間和加密方式作為變量)進行加密。
[0014]經(jīng)過身份認證以后，USBKey將對信息進行私鑰加密和EHAM加密兩部加密，因此，外部中間人攻擊無法僅通過外部公鑰對密文進行解密。
[0015]所述方法【具體實施方式】如下:
1.當外部無通信時，USBKey芯片處于低功耗狀態(tài)得到外部中斷；當USBKey插入計算機或者靠近無線通信網(wǎng)絡(luò)時，USBKey芯片通過獲取外部的控制指令，進行報文格式轉(zhuǎn)化； i1.提取報文中的控制信息，通過安全控制系統(tǒng)，對文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行加解密或者認證處理，處理后信息返回命令管理系統(tǒng)；
ii1.加解密和認證過程流程不同，其中加解密需首先進行身份認證并利用隨機數(shù)進行多次加密；
iv.USBKey返回的數(shù)據(jù)將通過USB接口或者無線通信模塊響應(yīng)外部應(yīng)答，并等待控制命令。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明在硬件上將同時USB接口和無線接口，在軟件層次上將提供二次加密認證，提供用戶的私鑰和基于時間的動態(tài)密鑰，將信息通過兩層加密，已獲得更加安全的保密方式。該方法無需根證書和外部驅(qū)動，實現(xiàn)即插即用。
【附圖說明】
[0017]圖1為加解密芯片電路圖；
圖2為電源電路圖；
圖3為USBKey整體結(jié)構(gòu)圖；
圖4為控制命令報文格式示意圖；
圖5為控制信息流程圖；
圖6為認證設(shè)計流程圖；
圖7為加密設(shè)計流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面參照附圖所示，通過【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明:
實施例1:
如圖1所示，一種基于USBKey的無驅(qū)動加解密認證通信電路，所述通信電路包括加解密芯片電路和電源電路，加解密芯片電路包括Z8D64U芯片、Z8D晶振、SLE66CL80無線通信芯片、Flash芯片、LED、按鍵模塊、USB接口、無線接口，
其中:Z8D64U芯片作為USBKey嵌入式芯片利用該芯片對信息流通進行控制，對文件進行存取；
Z8D晶振為Z8D64U提供6MHz時鐘信號，并且該芯片也將為SLE66CL80無線通信芯片提供時鐘信號；
Z8D64U通過對Flash芯片進行信息讀取，將重要的信息通過LED顯示，并通過按鍵模塊進行?目息確認；
如圖2所示，所述通信電路通過電源電路提供能源，所述電源電路包括:LD0 BL8563芯片、內(nèi)部電池(Battery )、LNK304GN芯片，其中:
電路通過USB通信時，USB接口為LDO BL8563芯片提供5V電壓，LDO BL8563芯片為Z8D64U芯片提供3.3V輸出電壓；
若通過無線通信時，內(nèi)部電池(Battery)通過LNK304GN芯片為Z8D64U芯片提供3.3V電壓；
內(nèi)