專利名稱：基于mems密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種信息安全技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體的說(shuō)，涉及的是一種基于MEMS密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
信息安全對(duì)于企業(yè)、政府、國(guó)防等部門(mén)有著重要的意義。一般現(xiàn)有的硬盤(pán)加密方法都通過(guò)存儲(chǔ)介質(zhì)保存密鑰，使用比較器比對(duì)輸入密鑰正確與否，此方法保密性差，易于破解。并且大多硬盤(pán)加密系統(tǒng)不具有認(rèn)證功能，能夠進(jìn)入系統(tǒng)的非法用戶還是可以讀取硬盤(pán)信息，系統(tǒng)的安全保密作用大大降低。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利“一種計(jì)算機(jī)硬盤(pán)加密裝置”，授權(quán)公告號(hào)CN110124C，授權(quán)公告日2003年2月5日，通過(guò)加密芯片而組成的加密電路，加密芯片是由控制單元電路、加解密單元電路，RAM存儲(chǔ)器及控制開(kāi)關(guān)K組成，對(duì)進(jìn)出硬盤(pán)的數(shù)據(jù)流選擇性的硬件加密，從而實(shí)現(xiàn)介質(zhì)加密。但此專利中使用用戶輸入信息的方式作為硬盤(pán)加密的密鑰，并通過(guò)密鑰比對(duì)器判定密鑰是否正確。這種通過(guò)存儲(chǔ)器保存密鑰的方法易于被非法用戶破解，保密性差。檢索中還發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利“計(jì)算機(jī)硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密方法及其裝置”，公開(kāi)號(hào)CN1641522A，
公開(kāi)日2005年7月20日，加密系統(tǒng)放置在硬盤(pán)與主機(jī)之間，對(duì)計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)和主機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，當(dāng)主機(jī)向硬盤(pán)寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)流被加解密模塊所截獲，從密鑰管理模塊中讀取加密過(guò)程中所需要的密鑰，對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密處理。此加密系統(tǒng)密鑰存儲(chǔ)在密鑰管理器，并且由此密鑰直接參與硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密，這種方式一方面密鑰容易被破解，另一方面用戶不需進(jìn)行認(rèn)證即可啟動(dòng)加密解密模塊，只要進(jìn)入系統(tǒng)還是可以讀取硬盤(pán)信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于MEMS密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)，使其達(dá)到通過(guò)物理方法產(chǎn)生密鑰加密硬盤(pán)的目的。本發(fā)明結(jié)合MEMS密碼鎖與硬盤(pán)加密系統(tǒng)，MEMS密碼鎖中機(jī)械固化了32位密碼，以此作為FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊的密鑰，只容許合法用戶開(kāi)啟計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和讀取硬盤(pán)資料。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括PCI密碼鎖硬盤(pán)加密專用板、MEMS密碼鎖硬盤(pán)加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊和MEMS密碼鎖。其中PCI密碼鎖硬盤(pán)加密專用板包括PCI接口控制器、EEPROM PCI配置芯片、I/O信號(hào)擴(kuò)展芯片、MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路、密鑰處理模塊、FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊。
所述的PCI接口控制器是連接PCI總線與PCI局部總線的橋梁，一端與PCI總線連接，另一端連接PCI局部總線。
所述的EEPROM PCI配置芯片用于配置PCI接口控制器，使其正常工作。
所述的I/O信號(hào)擴(kuò)展芯片是PCI局部總線上的設(shè)備，提供48位I/O控制MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路。
所述的MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路是由4塊L6234電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片組成。每塊L6234驅(qū)動(dòng)一個(gè)微電機(jī)。
所述的密鑰處理模塊是一塊微控制器，其一端與密碼鎖密鑰輸出線相連用于接收密鑰信號(hào)；一端與加密/解密模塊相連，在32位密鑰全部接收到后，向加密/解密模塊發(fā)送；另一端連接PCI局部總線用于在MEMS密碼鎖鎖死時(shí)輸出MEMS密碼鎖復(fù)位相位。
所述的FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊以MEMS密碼鎖產(chǎn)生的密鑰對(duì)主機(jī)與硬盤(pán)間數(shù)據(jù)選擇性地進(jìn)行加密/解密處理。
所述的MEMS密碼鎖是一種物理加密裝置，它以反干涉齒輪集固化32位二元密碼。兩個(gè)鑒碼電機(jī)的軸上都裝有耦合機(jī)構(gòu)。其耦合盤(pán)上設(shè)計(jì)了與硬盤(pán)加密系統(tǒng)密鑰對(duì)應(yīng)的缺口。在其解碼過(guò)程中，耦合機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一串信號(hào)，以這種物理的方式產(chǎn)生的信號(hào)作為硬盤(pán)加密系統(tǒng)的密鑰。
所述的MEMS密碼鎖硬盤(pán)加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊用于在操作系統(tǒng)環(huán)境下驅(qū)動(dòng)PCI密碼鎖硬盤(pán)加密專用板。并提供認(rèn)證功能，若認(rèn)證通過(guò)，可以讀取此硬盤(pán)信息；若認(rèn)證錯(cuò)誤失敗，復(fù)位MEMS密碼鎖復(fù)位到初始位置，繼續(xù)下一次認(rèn)證。
本發(fā)明使用MEMS密碼鎖特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生硬盤(pán)加密的密鑰，用此密鑰參與硬盤(pán)加密系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)中裝有兩塊硬盤(pán)，一塊硬盤(pán)直接與主板IDE口相連，其中裝有操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)不做加密處理，可以直接讀取。另一塊硬盤(pán)通過(guò)PCI密碼鎖硬盤(pán)加密專用卡與主板IDE口相連。此硬盤(pán)需通過(guò)MEMS密碼鎖認(rèn)證，若認(rèn)證通過(guò)，產(chǎn)生一串合法密鑰，可以讀取或是寫(xiě)入硬盤(pán)數(shù)據(jù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是把MEMS密碼鎖與硬盤(pán)加密系統(tǒng)結(jié)合在一起極大加強(qiáng)了安全強(qiáng)度。其中MEMS密碼鎖采用特殊的物理密碼，破解的概率只有二千萬(wàn)分之一；硬盤(pán)加密使用了介質(zhì)加密的方法，即使把硬盤(pán)偷走，在其他機(jī)器上也只能被系統(tǒng)認(rèn)為是一塊未格式化的硬盤(pán)，無(wú)法讀出其中的正確信息。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括PCI密碼鎖硬盤(pán)加密專用板、MEMS密碼鎖硬盤(pán)加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊和MEMS密碼鎖。其中PCI密碼鎖硬盤(pán)加密專用板包括PCI接口控制器、EEPROM PCI配置芯片、I/O信號(hào)擴(kuò)展芯片、MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路、密鑰處理模塊、FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊。
MEMS密碼鎖加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊以PCI協(xié)議通訊方式與PCI密碼鎖加密專用板通訊，EEPROM PCI配置芯片需正確配置PCI接口控制器，PCI接口控制器把PCI總線上的指令轉(zhuǎn)化為PCI局部總線端指令，由I/O信號(hào)擴(kuò)展芯片輸出控制字到MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MEMS密碼鎖解碼，解碼的同時(shí)MEMS密碼鎖產(chǎn)生密鑰信號(hào)，密鑰處理模塊讀取MEMS密碼鎖發(fā)來(lái)的密鑰信號(hào)，判斷正確碼或是錯(cuò)誤碼的來(lái)臨，若取得32位正確碼，發(fā)送密鑰到FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊，硬盤(pán)信息即正確讀寫(xiě)；若判斷錯(cuò)誤碼來(lái)臨，由密鑰處理模塊發(fā)送復(fù)位相位到PCI局部總線執(zhí)行MEMS密碼鎖復(fù)位動(dòng)作。
所述的I/O信號(hào)擴(kuò)展芯片是PCI局部總線上的設(shè)備，提供48位I/O控制MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路。
所述的MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路是由4塊L6234電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片組成，每塊L6234驅(qū)動(dòng)一個(gè)微電機(jī)。
所述的密鑰處理模塊是一塊微控制器，其一端與密碼鎖密鑰輸出線相連用于接收密鑰信號(hào)；一端與加密/解密模塊相連，在32位密鑰全部接收到后，向加密/解密模塊發(fā)送；另一端連接PCI局部總線用于在MEMS密碼鎖鎖死時(shí)輸出MEMS密碼鎖復(fù)位相位。
所述的FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊以MEMS密碼鎖產(chǎn)生的密鑰對(duì)主機(jī)與硬盤(pán)間數(shù)據(jù)選擇性地進(jìn)行加密/解密處理。
所述的MEMS密碼鎖是一種物理加密裝置，它以反干涉齒輪集固化32位二元密碼，兩個(gè)鑒碼電機(jī)的軸上都裝有耦合機(jī)構(gòu)，其耦合盤(pán)上設(shè)計(jì)了與硬盤(pán)加密系統(tǒng)密鑰對(duì)應(yīng)的缺口，在其解碼過(guò)程中，耦合機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一串信號(hào)，以這種物理的方式產(chǎn)生的信號(hào)作為硬盤(pán)加密系統(tǒng)的密鑰。
所述的MEMS密碼鎖硬盤(pán)加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊用于在操作系統(tǒng)環(huán)境下驅(qū)動(dòng)PCI密碼鎖硬盤(pán)加密專用板，并提供認(rèn)證功能，若認(rèn)證通過(guò)，則讀取此硬盤(pán)信息；若認(rèn)證錯(cuò)誤失敗，復(fù)位MEMS密碼鎖復(fù)位到初始位置，繼續(xù)下一次認(rèn)證。
本發(fā)明工作時(shí)，編寫(xiě)MEMS密碼鎖硬盤(pán)加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊，在非加密硬盤(pán)操作系統(tǒng)環(huán)境下加載，在進(jìn)行MEMS密碼鎖認(rèn)證前，加密盤(pán)盤(pán)符不可見(jiàn)。需通過(guò)認(rèn)證程序認(rèn)證，才能在資源管理器中看到加密硬盤(pán)盤(pán)符，并讀取其中資料。認(rèn)證程序首先彈出窗口要求輸入密碼。輸入密碼確認(rèn)后，MEMS密碼鎖加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊以PCI協(xié)議通訊方式與PCI密碼鎖加密專用板通訊，EEPROM PCI配置芯片配置PCI總線控制器工作，使得PCI總線指令轉(zhuǎn)化為一系列PCI局部總線上的控制I/O信號(hào)擴(kuò)展芯片的指令，用以通過(guò)MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MEMS密碼鎖執(zhí)行鑒碼動(dòng)作。在鑒碼的同時(shí)，由MEMS密碼鎖機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生密鑰信號(hào)傳輸至密鑰處理模塊。密鑰處理模塊在接收到一個(gè)密鑰信號(hào)時(shí)，把此密鑰保存，并且計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始計(jì)數(shù)，到下一個(gè)密鑰信號(hào)來(lái)臨后清零，并與前幾個(gè)密鑰一起保存起來(lái)，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，這些保存的密鑰與MEMS密碼鎖的走碼位一致，當(dāng)計(jì)數(shù)器超時(shí)得時(shí)候說(shuō)明遇到錯(cuò)位碼，此時(shí)可以根據(jù)所記錄的密鑰，使MEMS密碼鎖復(fù)位到初始位置。在密鑰處理模塊接收到32位密碼后，說(shuō)明得到的密鑰是正確的。由密鑰處理模塊把此密鑰傳輸至FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊，F(xiàn)PGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊根據(jù)此密鑰解密硬盤(pán)信息，由此可以正確讀取資料，并正確寫(xiě)入數(shù)據(jù)；如果計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)超出設(shè)定的最大值還沒(méi)接收到下一個(gè)密鑰信號(hào)來(lái)臨，說(shuō)明MEMS密碼鎖遇到錯(cuò)位鎖死。這時(shí)MEMS密碼鎖需要復(fù)位，密鑰處理模塊根據(jù)所記錄的密碼位，輸出復(fù)位信號(hào)到PCI局部總線，MEMS密碼鎖反向走碼復(fù)位到初始相位。認(rèn)證失敗，需要再次輸入密碼，重新進(jìn)行認(rèn)證。在加密硬盤(pán)首次使用時(shí)，認(rèn)證通過(guò)后還需在操作系統(tǒng)環(huán)境下分區(qū)并格式化硬盤(pán)，使其分區(qū)表也作加密處理，然后才能讀寫(xiě)信息。
權(quán)利要求
1.一種基于MEMS密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)，包括PCI密碼鎖硬盤(pán)加密專用板、MEMS密碼鎖硬盤(pán)加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊和MEMS密碼鎖，其特征在于，PCI密碼鎖硬盤(pán)加密專用板包括PCI接口控制器、EEPROM PCI配置芯片、I/O信號(hào)擴(kuò)展芯片、MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路、密鑰處理模塊、FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊，其中，MEMS密碼鎖加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊以PCI協(xié)議通訊方式與PCI密碼鎖加密專用板通訊，EEPROM PCI配置芯片需正確配置PCI接口控制器，PCI接口控制器把PCI總線上的指令轉(zhuǎn)化為PCI局部總線端指令，由I/O信號(hào)擴(kuò)展芯片輸出控制字到MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MEMS密碼鎖解碼，解碼的同時(shí)MEMS密碼鎖產(chǎn)生密鑰信號(hào)，密鑰處理模塊讀取MEMS密碼鎖發(fā)來(lái)的密鑰信號(hào)，判斷正確碼或是錯(cuò)誤碼的來(lái)臨，若取得32位正確碼，發(fā)送密鑰到FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊，硬盤(pán)信息即正確讀寫(xiě)；若判斷錯(cuò)誤碼來(lái)臨，由密鑰處理模塊發(fā)送復(fù)位相位到PCI局部總線執(zhí)行MEMS密碼鎖復(fù)位動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MEMS密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)，其特征是，所述的I/O信號(hào)擴(kuò)展芯片是PCI局部總線上的設(shè)備，提供48位I/O控制MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MEMS密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)，其特征是，所述的MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路是由4塊L6234電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片組成，每塊L6234驅(qū)動(dòng)一個(gè)微電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MEMS密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)，其特征是，所述的密鑰處理模塊是一塊微控制器，其一端與密碼鎖密鑰輸出線相連用于接收密鑰信號(hào)；一端與加密/解密模塊相連，在32位密鑰全部接收到后，向加密/解密模塊發(fā)送；另一端連接PCI局部總線用于在MEMS密碼鎖鎖死時(shí)輸出MEMS密碼鎖復(fù)位相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MEMS密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)，其特征是，所述的FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊以MEMS密碼鎖產(chǎn)生的密鑰對(duì)主機(jī)與硬盤(pán)間數(shù)據(jù)選擇性地進(jìn)行加密/解密處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MEMS密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)，其特征是，所述的MEMS密碼鎖是一種物理加密裝置，它以反干涉齒輪集固化32位二元密碼，兩個(gè)鑒碼電機(jī)的軸上都裝有耦合機(jī)構(gòu)，其耦合盤(pán)上設(shè)計(jì)了與硬盤(pán)加密系統(tǒng)密鑰對(duì)應(yīng)的缺口，在其解碼過(guò)程中，耦合機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一串信號(hào)，以這種物理的方式產(chǎn)生的信號(hào)作為硬盤(pán)加密系統(tǒng)的密鑰。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MEMS密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)，其特征是，所述的MEMS密碼鎖硬盤(pán)加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊用于在操作系統(tǒng)環(huán)境下驅(qū)動(dòng)PCI密碼鎖硬盤(pán)加密專用板，并提供認(rèn)證功能，若認(rèn)證通過(guò)，則讀取此硬盤(pán)信息；若認(rèn)證錯(cuò)誤失敗，復(fù)位MEMS密碼鎖復(fù)位到初始位置，繼續(xù)下一次認(rèn)證。
全文摘要
一種信息安全技術(shù)領(lǐng)域的基于MEMS密碼鎖的硬盤(pán)加密系統(tǒng)。本發(fā)明中，MEMS密碼鎖加密卡驅(qū)動(dòng)及認(rèn)證模塊與PCI密碼鎖加密專用板通訊，PCI接口控制器把PCI總線上的指令轉(zhuǎn)化為PCI局部總線端指令，由I/O信號(hào)擴(kuò)展芯片輸出控制字到MEMS密碼鎖驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MEMS密碼鎖解碼，解碼的同時(shí)MEMS密碼鎖產(chǎn)生密鑰信號(hào)，密鑰處理模塊讀取MEMS密碼鎖發(fā)來(lái)的密鑰信號(hào)，判斷正確碼或是錯(cuò)誤碼的來(lái)臨，若取得32位正確碼，發(fā)送密鑰到FPGA硬盤(pán)數(shù)據(jù)加密/解密模塊，硬盤(pán)信息即正確讀寫(xiě)；若判斷錯(cuò)誤碼來(lái)臨，由密鑰處理模塊發(fā)送復(fù)位相位到PCI局部總線執(zhí)行MEMS密碼鎖復(fù)位動(dòng)作。本發(fā)明達(dá)到通過(guò)物理方法產(chǎn)生密鑰加密硬盤(pán)的目的，安全性高。
文檔編號(hào)H03K17/00GK1838289SQ20061002566
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
發(fā)明者陳文元, 馮敏華, 談順毅, 張衛(wèi)平, 李勝勇 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)