專利名稱：一種數(shù)據(jù)安全傳輸設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數(shù)據(jù)安全傳輸設備，特別地涉及一種基于嵌入式系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，屬于數(shù)據(jù)安全傳輸領域。
背景技術：
伴隨著二十一世紀的曙光，人類迎來了一個充滿希望的新時代。作為二十世紀人類社會最偉大的發(fā)明之一，計算機也邁入了其另一個充滿機遇的階段，人們越來越多的接觸到一個新的概念——嵌入式產(chǎn)品。像手機、PDA、VCD等等都屬于嵌入式產(chǎn)品，而像車載GPS系統(tǒng)、數(shù)控機床、網(wǎng)絡冰箱等同樣都采用嵌入式系統(tǒng)。形式多樣的數(shù)字化設備正努力把Internet連接到人們生活的各個角落。數(shù)字化產(chǎn)品的廣泛普及將為嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無窮的推動力。
如今，嵌入式系統(tǒng)的應用已經(jīng)在很多領域開花結(jié)果，如信息電器、移動計算設備、網(wǎng)絡設備、工控、仿真、醫(yī)療儀器等。各種應用嵌入式系統(tǒng)的設備逐漸要求強大的網(wǎng)絡和多媒體處理能力、易用的界面和豐富的功能。目前存在的一些著名的嵌入式系統(tǒng)包括Windows CE、VxWorks、pSOS、QNX、Palm OS、OS-9、LynxOS、Linux等。各種嵌入式應用軟件也正日趨繁榮，軟件的版權保護問題在嵌入式操作系統(tǒng)的應用中非常重要。
嵌入式操作系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢即為接入網(wǎng)絡，由于各個嵌入式系統(tǒng)還沒有很健壯的安全體系，在接入網(wǎng)絡的時候便成為攻擊的對象，各嵌入式系統(tǒng)的應用在基于網(wǎng)絡的應用中也存在著身份認證的安全問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題本實用新型要解決技術問題是提供一種基于嵌入式系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)安全傳輸設備。
(二)技術方案為了達到上述目的，本實用新型提供了一種基于嵌入式系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，該設備包括包括一個中央處理器，一個存儲器，一個接口模塊，設備中還包含一個嵌入式系統(tǒng)平臺通信協(xié)議模塊和一個安全模塊，通信協(xié)議模塊用于對嵌入式系統(tǒng)平臺的通信協(xié)議進行解析，安全模塊用于提供數(shù)據(jù)安全保護，通信協(xié)議模塊位于存儲器內(nèi)部與所述中央處理器連接，安全模塊位于存儲器內(nèi)部與所述中央處理器連接。
安全模塊為軟件保護模塊，軟件保護模塊用于提供軟件加密。
安全模塊還可以是身份識別模塊，身份識別模塊用于保存用戶敏感數(shù)據(jù)。
上述設備的中央處理器、接口芯片和存儲器集成在一個微控制器芯片。
上述設備的中央處理器和存儲器集成在一個微控制器芯片。
上述微控制器芯片是智能卡芯片。
上述含智能卡芯片的設備還包括閃存存儲器，閃存存儲器與微控制器芯片連接。
中央處理器和存儲器也可以集成在一個單片機中。
上述設備的存儲器為隨機存儲器、只讀存儲器、電子可擦可編程只讀存儲器、可擦可編程只讀存儲器中的任一種。
本實用新型解決上述技術問題采用的數(shù)據(jù)傳輸方法步驟如下1)主機識別設備2)主機向設備發(fā)送命令3)設備對命令的解析和處理4)設備對應用程序的響應所述主機識別設備的過程，即主機通過通信協(xié)議所述識別方式識別設備，并建立和設備的通信。由于嵌入式系統(tǒng)平臺和Windows操作系統(tǒng)還是存在著差異，可以根據(jù)不同的需求開發(fā)不同的驅(qū)動來滿足主機和設備之間的通信。
所述主機向設備發(fā)送命令，指主機收到客戶端的請求之后，使用協(xié)議約定數(shù)據(jù)傳輸格式發(fā)送驗證數(shù)據(jù)給設備。該請求可能是PIN碼驗證，可能是簽名驗證，可能是數(shù)據(jù)下載，可能是文件的訪問和權限管理。
所述設備對命令的解析和處理，指設備在接收到來自主機的命令之后，依據(jù)事先約定的數(shù)據(jù)協(xié)議解析命令請求，并執(zhí)行相應的安全操作，比如執(zhí)行PIN碼校驗，執(zhí)行簽名驗證，接收需要下載的數(shù)據(jù)到指定的位置，依據(jù)訪問權限對文件進行讀寫修改添加刪除的操作，或者更改對文件的操作權限。
所述設備對應用程序的響應，指設備完成指定的操作之后或者設備對應用提出新的請求時，發(fā)送處理結(jié)果等相關數(shù)據(jù)給應用來響應應用的請求。
(三)有益效果本實用新型通過采用包含了可對嵌入式系統(tǒng)平臺的通信協(xié)議進行解析的通信模塊的存儲器，接口模塊和存儲器的數(shù)據(jù)傳輸設備與嵌入式平臺進行連接并進行數(shù)據(jù)傳輸，通過CPU運行預置于存儲器的算法程序?qū)τ脩襞c嵌入式平臺的通信進行加密，實現(xiàn)了基于嵌入式系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)安全傳輸，進而實現(xiàn)軟件保護和身份識別，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。


圖1軟件加密鎖操作流程圖為本實用新型中實施例1的工作流程圖；圖2身份認證鎖操作流程圖為本實用新型中實施例2的工作流程圖；圖3所示單MCU方案為實施例2的硬件框圖；圖4所示MCU加接口芯片方案為實施例3的硬件框圖；圖5所示MCU加接口芯片以及存儲器方案為實施例1的硬件框圖。
具體實施方式
本實用新型硬件部分可以是高性能的智能卡芯片，也可以是高性能的CPU芯片，或者是它們和USB接口芯片的結(jié)合，另外還可以加上其他主控制器和傳感器。解決本實用新型所指技術問題的技術方案是一種基于嵌入式系統(tǒng)平臺的USB口或者并口或者串口的信息安全或者軟件保護設備。
由于WinCE操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)平臺上的一種重要的操作系統(tǒng)，因為實施例中以WinCE上的應用為例來闡述本實用新型。
本實用新型的第一種優(yōu)選實施例，提供了一種應用于WinCE操作系統(tǒng)下的軟件保護設備(或稱為加密鎖)。以USB接口設備為例。
如圖5所示，所述軟件保護設備502包括順次連接的接口芯片503、MCU(Micro-Controller Unit，微控制器單元)505和擴展存儲器504，所述擴展存儲器可以選用任意的RAM、ROM、EEPROM、FLASH等，用于存儲相應的加密算法。所述存儲器應該有足夠的存儲空間，用于存儲預置的加密算法，或者可以由用戶選擇或下載算法，如果需要存儲部分用戶代碼的話需要有足夠大的存儲空間，可以是片內(nèi)FLASH等。
圖中MCU505包括WinCE下的通信協(xié)議模塊506和安全模塊507。506模塊完成針對WinCE操作系統(tǒng)的通信協(xié)議的解析，安全模塊507用于提供數(shù)據(jù)安全保護，在本實施例中為軟件保護模塊。
固件程序部分包括對設備的識別部分、設備等待并接收來自主機的數(shù)據(jù)、設備解析并處理數(shù)據(jù)、設備返回給主機數(shù)據(jù)并等待下一條指令、以及設備同主機斷開連接部分。設備被主機識別，通過內(nèi)置于MCU內(nèi)部的寄存器的信息，建立主機和設備的連接。
上述程序中，設備和主機的通信部分為核心部分，下面結(jié)合圖1對設備和主機的通信過程做詳細的說明。
將設備連接到裝有WinCE操作系統(tǒng)的掌上電腦的USB接口，等待掌上電腦識別設備。
經(jīng)過步驟101主機對設備完成了初始化，再由步驟102主機對設備的產(chǎn)品廠商標識進行驗證，如果正確，設備執(zhí)行步驟103，否則轉(zhuǎn)到110將設備斷開和主機的連接。步驟103中進行驗證用戶口令，若正確，設備等待來自應用的命令以執(zhí)行步驟104，否則也轉(zhuǎn)到步驟110，設備執(zhí)行步驟104接收到命令之后，解析命令并根據(jù)不同的應用要求進行步驟105進行數(shù)據(jù)加解密，或者步驟106用預置代碼運算數(shù)據(jù)的操作。數(shù)據(jù)處理結(jié)束之后將數(shù)據(jù)返回進入步驟107，等待來自應用的命令，如果應用不再有響應，則進入步驟110，斷開和主機的連接，否則，如果還有新的命令，則轉(zhuǎn)到步驟108，經(jīng)判斷如果通信結(jié)束，則執(zhí)行步驟109使設備斷開與主機的連接，否則轉(zhuǎn)到步驟104繼續(xù)等待接受命令。
以下對利用預置代碼運算數(shù)據(jù)即實現(xiàn)步驟106的功能進行進一步描述。
設備作為提供軟件加密的裝置?？梢杂糜诒４嬗脩糗浖牟糠制瑪?，保證這部分片斷的安全，而不被讀出，并使之在設備內(nèi)部運行并與外部軟件交互，以此來控制軟件保證其合法運行。該設備與外部程序交互頻繁，計算速度和通信速度是重要的速度性能指標。
根據(jù)該實施例的功能，可實現(xiàn)如下的軟件保護功能1.獲得設備信息，這個信息指本裝置的信息。這些信息存儲在內(nèi)部存儲器內(nèi)，提供給用戶記憶和識別自己的設備的功能。如步驟102。
2.格式化，用戶可以對本裝置進行格式化，經(jīng)過格式化后使所有的設置和數(shù)據(jù)恢復到出廠狀態(tài)。
3.寫文件，這類文件包括用戶的代碼片斷，或者該片斷運行時所需要的數(shù)據(jù)。
4.讀文件，這類文件可以是代碼片斷運行時的數(shù)據(jù)文件但不是該代碼片斷本身。
5.運行文件，這類文件就是指用戶寫入的代碼片斷，讓這些代碼片斷在本設備內(nèi)運行并保證其運行的一切數(shù)據(jù)和內(nèi)存信息保留在設備以內(nèi)而只返回結(jié)果。
6.加解密，提供給用戶在硬件內(nèi)部進行對用戶數(shù)據(jù)RSA、DES、3DES等加解密，并將加解密結(jié)果返回給用戶。
預置代碼中還包括軟件保護應用接口函數(shù)，所述軟件保護應用接口函數(shù)是軟件保護設備和第3方應用之間的接口級，這個應用接口函數(shù)主要由開發(fā)商使用，主要提供如下功能1.打開設備 打開該設備的句柄，建立與該設備的通訊通道。
2.關閉設備 在設備準備不再使用的時候，將該設備的句柄和設備狀態(tài)信息清除。
3.發(fā)送命令 這個是本軟件保護產(chǎn)品的核心部分，實現(xiàn)對本裝置的所有設置工作，即所有軟件保護功能的實現(xiàn)。
軟件保護設備的主要作用是保護程序部分不會出現(xiàn)在主機的內(nèi)存中，這樣帶來的好處是1.防止程序的非法拷貝，主機上的程序離開軟件保護鍵就是不完整的，軟件的分發(fā)必須有軟件保護鍵的存在。
2.防止程序被非法跟蹤或調(diào)試，軟件的重要部分的代碼不會運行在主機中，所有的調(diào)試軟件都無法得到該段程序的運行狀態(tài)。
3.防止被轉(zhuǎn)儲，軟件最易被破解的情況是其在運行的時候，傳統(tǒng)的加殼保護的軟件，經(jīng)常被內(nèi)存轉(zhuǎn)儲的情況下將代碼還原回來。
4.防止反編譯，無論反編譯的技術有多高，都無法得到該實施例裝置內(nèi)部的代碼片斷，因此無法實現(xiàn)其軟件本身的完整功能。
本實用新型的第二種優(yōu)選實施例，提供了一種用戶身份識別設備(或稱為身份認證鎖)。它主要負責保存用戶敏感數(shù)據(jù)，如密碼、數(shù)字證書等。
身份識別設備的硬件部分如圖3中所示，圖中301為主機，302為身份識別設備，303為設置在所述身份識別設備中的MCU，所述MCU內(nèi)部集成了WinCE下的通信協(xié)議部分304和安全模塊305，其中，303包括CPU、接口芯片和RAM存儲器，所述RAM中內(nèi)置有算法。圖中MCU303部分包括WinCE下的通信協(xié)議模塊304和安全模塊305。304模塊完成針對WinCE的通信協(xié)議的解析，安全模塊305在本實施例中為身份識別模塊。所述MCU中應該有足夠的片內(nèi)RAM空間，用于預置算法，包括RSA、DES、3DES、MD5算法等，或者可以由用戶選擇或下載算法，如果需要存儲部分用戶代碼的話需要有夠大的存儲空間，可以是片內(nèi)FLASH等。
身份識別設備的固件程序部分可以結(jié)合智能卡技術和現(xiàn)代密碼學技術，可以支持第三方算法下載，支持多級文件管理和訪問。
如流程圖2所示。
WinCE操作系統(tǒng)對設備的識別過程同實施例一。
總體功能為圖2中步驟201為主機對身份識別設備完成了初始化，步驟202中由身份識別設備獲得用戶輸入的口令A，步驟203中身份識別設備從密碼存儲區(qū)中讀出口令并經(jīng)過特定的處理得到B，步驟204中將A和B進行比較，不同則身份認證失敗，轉(zhuǎn)到步驟211，身份識別設備斷開同主機的連接，相同則由身份識別設備分配一定的權限給用戶，所述該權限同用戶的密碼等級相關聯(lián)，用戶可以進行授權身份允許范圍內(nèi)的應用端操作，即身份識別設備接收來自應用的命令如步驟205，對命令進行解析處理如步驟206數(shù)據(jù)加密處理和步驟207用預置代碼運算數(shù)據(jù)，然后返回給應用，然后執(zhí)行步驟208繼續(xù)等待來自應用的命令。在應用沒有合法響應的情況下轉(zhuǎn)到步驟211斷開設備與主機的連接，否則接收應用層的命令，如果通過步驟208判斷指示通信結(jié)束，則到步驟210斷開連接正常結(jié)束本次通信過程，否則轉(zhuǎn)到步驟205繼續(xù)執(zhí)行。步驟202、步驟203、步驟204三個模塊也可以直接從身份識別設備中讀取密碼，由主機端判定密碼是否正確。
本實施例可實現(xiàn)如下功能包括
1.控制訪問網(wǎng)絡通過身份識別設備中含有的ID信息和用戶驗證信息，用于登陸網(wǎng)絡。
2.用于驗證和鑒別文件的發(fā)送者身份的數(shù)字簽名或證明，并防止被中途篡改。
3.存儲密碼信息，儲存用戶密碼信息，防止用戶手動輸入密碼時帶來的風險。
4.遠程登陸，銀行的網(wǎng)站可以利用簽名信息來識別用戶得合法性。
5.控制文件的訪問，可以在一些文件中加入訪問控制信息，可以防止在身份識別設備的情況下非法訪問或運行。
6.控制登陸到特定的應用系統(tǒng)，開發(fā)商可以將此功能用于自己的產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以利用本實施例裝置來進行登陸。
上述3中所述是指身份識別設備中包含的密碼信息發(fā)送給主機用來識別持鎖人信息。
所述預置代碼中還包括身份識別設備應用接口函數(shù)，身份識別設備應用接口函數(shù)是身份識別設備和第3方應用之間的接口級，這個應用接口函數(shù)主要由開發(fā)商使用，所述應用接口函數(shù)主要提供如下功能1.打開設備打開該設備的句柄，建立與該設備的通訊通道。
2.關閉設備在設備準備不再使用的時候，將該設備的句柄和設備狀態(tài)信息清除。
3.發(fā)送命令這個是身份識別設備的核心部分，實現(xiàn)對本裝置的所有設置工作，即所有本身份識別設備的智能卡功能的實現(xiàn)。
數(shù)字身份識別設備的主要作用是保護重要得到敏感數(shù)據(jù)永遠都不會被讀出鍵裝置之外如主機的內(nèi)存中，這樣所帶來的好處是1.用戶可以不必記憶冗長的密碼，安全的密碼一定有字母和數(shù)字組成足夠復雜的字符串，而且是時常更新的，用身份識別設備來存儲密碼信息可以免去用戶的麻煩。
2.提供雙因子認證的保險措施，即使用戶的密碼或數(shù)字身份識別設備的一方丟失，都不會給用戶帶來風險。
3.密鑰不可導出，保證了用戶密鑰的安全。
4.算法內(nèi)置本實用新型的第三種實施例，提供另一種身份識別設備，如圖4中所示，所述身份識別設備402中設置有接口芯片403，和與之相連的集成了CPU和存儲器的MCU404，由所接口芯片與主機401相連，主要用于完成對接口協(xié)議的翻譯，使得MCU部分404的實現(xiàn)可以更簡單。404部分也包括405(WinCE下的協(xié)議模塊)和406(安全模塊)。
本實施例中的主機與設備的通信與實施例2完全相同，并實現(xiàn)與實施例2相同的功能。
以上對本實用新型所提供的一種設備，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其實現(xiàn)思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.一種數(shù)據(jù)安全傳輸設備，包括一個中央處理器，一個存儲器，一個接口模塊，其特征在于，所述設備中還包含一個針對嵌入式系統(tǒng)平臺的通信協(xié)議模塊和一個安全模塊，所述通信協(xié)議模塊用于完成對各個嵌入式系統(tǒng)平臺的通信協(xié)議進行解析，所述安全模塊用于提供數(shù)據(jù)安全保護，所述通信協(xié)議模塊位于所述存儲器內(nèi)部與所述中央處理器連接，所述安全模塊位于所述存儲器內(nèi)部與所述中央處理器連接。
2.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，其特征在于，所述安全模塊為軟件保護模塊，軟件保護模塊用于提供軟件加密。
3.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，其特征在于，所述安全模塊為身份識別模塊，身份識別模塊用于保存用戶敏感數(shù)據(jù)。
4.如權利要求1至3中任一權利要求所述的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，其特征在于，所述中央處理器、接口芯片和存儲器集成在一個微控制器芯片。
5.如權利要求1至3中任一權利要求所述的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，其特征在于，所述中央處理器和存儲器集成在一個微控制器芯片。
6.如權利要求4所述的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，其特征在于，所述微控制器芯片是智能卡芯片。
7.如權利要求5所述的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，其特征在于，所述微控制器芯片是智能卡芯片。
8.如權利要求6或7所述的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，其特征在于，所述設備還包括擴展存儲器，所述擴展存儲器與所述微控制器芯片連接。
9.如權利要求1至3中任一權利要求所述的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，其特征在于，所述中央處理器和存儲器集成在一個單片機。
10.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，其特征在于，所述存儲器為隨機存儲器、只讀存儲器、電子可擦可編程只讀存儲器、可擦可編程只讀存儲器中的任一種。
11.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，其特征在于，所述嵌入式系統(tǒng)平臺為Windows CE、VxWorks、ucLinux、FreeBSD或Solaris。
專利摘要本實用新型涉及一種數(shù)據(jù)安全傳輸設備，特別地涉及一種基于嵌入式系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)安全傳輸設備。為解決嵌入式系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)膯栴}，本實用新型提供的基于嵌入式系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)安全傳輸設備，包括CPU、接口芯片和存儲器，存儲器內(nèi)置可對嵌入式系統(tǒng)平臺的通信協(xié)議進行解析的通信協(xié)議模塊和用于數(shù)據(jù)安全保護的安全模塊，通信協(xié)議模塊位于存儲器內(nèi)部與CPU連接，安全模塊位于存儲器內(nèi)部與CPU連接，通過在存儲器中增加通信協(xié)議模塊和安全模塊，在軟件保護和身份識別領域?qū)崿F(xiàn)了基于嵌入式系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)安全傳輸。
文檔編號H04L29/06GK2891502SQ20062001239
公開日2007年4月18日 申請日期2006年4月17日 優(yōu)先權日2006年4月17日
發(fā)明者陸舟, 于華章 申請人:北京飛天誠信科技有限公司