專利名稱：基于mmc/sdio接口的信息安全設(shè)備及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信息安全設(shè)備和通信方法的設(shè)計，特別是一種基于MMC/SDIO接口的信息安全設(shè)備及其通信方法。
背景技術(shù)：
在信息科技日益發(fā)達的今天，數(shù)據(jù)信息的安全性和保密性日益受到人們的重視。其中，軟件的版權(quán)保護產(chǎn)品作為一種信息安全設(shè)備在軟件版權(quán)保護領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，它保護軟件開發(fā)商的利益、增加收益，保護合法用戶的利益，還可以控制軟件分銷。同時，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多涉及個人隱私和商業(yè)秘密的信息需要通過網(wǎng)絡(luò)傳遞，信息安全的重要性也越來越為人們所認(rèn)知。信息安全產(chǎn)品用作網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)安全存儲、訪問、控制、傳輸、數(shù)據(jù)加解密等方面，在電子商務(wù)、電子政務(wù)、網(wǎng)上銀行等領(lǐng)域有非常廣闊的使用前景。
同時，MMC(MultiMediaCard)接口和SD(Secure Digital I/O)是兩種接口標(biāo)準(zhǔn)，由于外形小巧，便于攜帶的應(yīng)用優(yōu)勢，使得MMC/SD接口被廣泛應(yīng)用。
MMC接口主要出現(xiàn)在數(shù)碼影像、音樂、手機、PDA、電子書、玩具等產(chǎn)品中，應(yīng)用比較廣泛。MMC接口設(shè)備可以做到低功耗，高數(shù)據(jù)吞吐，支持熱插拔，有良好的兼容性和可靠性。SD卡在數(shù)字家電、手機等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，SD接口技術(shù)越來越廣泛的進入人們的生活。SDIO協(xié)議是基于SD接口的，也可稱支持SDIO的SD接口為SDIO接口，以下全部稱為SDIO接口。SDIO設(shè)備象USB設(shè)備一樣支持即插即用，通信速度高，全速設(shè)備可以達到100Mb/second。耗電小，適合于各種移動設(shè)備。對比MMC/SDIO與CF等早先出現(xiàn)的接口，MMC/SDIO比其他的早期接口更加省電，更加小型化，也就更加成為應(yīng)用的一個趨勢。
但目前，尚沒有一種利用MMC/SDIO接口實現(xiàn)信息安全保護的設(shè)備和方法，從而實現(xiàn)軟件保護和身份認(rèn)證識別等功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用MMC/SDIO接口的諸多優(yōu)點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的基于MMC/SDIO接口的信息安全設(shè)備以及通過此設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?br> 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種基于MMC/SDIO接口的信息安全設(shè)備，包括CPU用于運行固件程序和用戶程序，MMC/SDIO接口用于設(shè)備與主機進行通訊，存儲器用于存儲設(shè)備固件程序和用戶數(shù)據(jù)以及狀態(tài)信息，所述CPU分別與所述MMC/SDIO接口芯片和存儲器相連。
還可包括一個集成MCU芯片，所述集成MCU芯片集成了包括所述CPU、MMC/SDIO接口芯片和存儲器。
還可包括一個集成MCU芯片，所述集成MCU芯片包括集成的所述CPU和存儲器。
所述CPU可為單片機。
所述存儲器可包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH。
所述MCU芯片可為安全設(shè)計的芯片，包括智能卡芯片。
一種使用上述設(shè)備的數(shù)據(jù)通信方法，數(shù)據(jù)傳輸過程包括如下步驟1)主機識別到設(shè)備，并對設(shè)備進行初始化；2)主機向設(shè)備發(fā)送命令；3)設(shè)備對命令的解析和處理；4)設(shè)備向主機返回結(jié)果。
主機向設(shè)備發(fā)送命令過程中，主機可將指令發(fā)送給設(shè)備CPU中的驅(qū)動程序，驅(qū)動程序?qū)⒅噶钔ㄟ^MMC/SDIO接口按照接口協(xié)議的要求將數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)備。
所述步驟3)中所述設(shè)備對命令的解析和處理，可包括如下過程A.設(shè)備接收來自MMC/SDIO接口的數(shù)據(jù)；B.設(shè)備根據(jù)接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)操作。
所述步驟B)中，在執(zhí)行相關(guān)指令的過程中，所述操作可包括數(shù)據(jù)的安全存儲、訪問控制、數(shù)據(jù)的處理過程。
所述數(shù)據(jù)處理過程中，對于數(shù)據(jù)的運算處理可包括自定義處理過程和標(biāo)準(zhǔn)的處理過程，標(biāo)準(zhǔn)處理過程可包括RSA、DES、3DES、MD5、SHA-1、SSF33、AES、橢圓曲線算法。
本發(fā)明通過采用包括MMC/SDIO接口芯片、CPU和存儲器的設(shè)備，與帶有MMC/SDIO接口的主機進行連接和通信，并通過CPU進行數(shù)據(jù)處理，使基于MMC/SDIO接口的信息安全和軟件版權(quán)保護成為可能，同時具備小巧便攜、高速、低功耗、可熱插拔、即插即用的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明中實施例1的流程2為本發(fā)明中實施例2的流程3為實施例2的硬件框4為實施例3的硬件框5為實施例1的硬件框圖具體實施方式
本發(fā)明的第一種優(yōu)選實施例，提供了一種軟件保護設(shè)備及其通信方法。
如圖5所示，所述軟件保護設(shè)備502包括順次連接的MMC/SDIO接口芯片503、CPU 505和擴展存儲器504，所述擴展存儲器可以選用任意的RAM、ROM、EPROM、FLASH等，用于存儲相應(yīng)的加密算法。所述存儲器應(yīng)該有足夠的存儲空間，用于存儲預(yù)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。
固件程序部分包括對設(shè)備的識別部分、設(shè)備等待并接收來自主機的數(shù)據(jù)、設(shè)備解析并處理數(shù)據(jù)、設(shè)備返回給主機數(shù)據(jù)并等待下一條指令、以及設(shè)備同主機斷開連接部分。設(shè)備被帶有MMC/SDIO接口的主機識別，通過內(nèi)置于MCU內(nèi)部的寄存器的信息，建立主機和設(shè)備的連接，并申明為確定的MMC/SDIO的通信類型以用來進行后續(xù)的通信，通信部分完全遵守MMC/SDIO的通信協(xié)議。
上述程序中，設(shè)備和主機的通信部分為核心部分，下面結(jié)合圖1對設(shè)備和主機的通信過程做詳細(xì)的說明。
首先，經(jīng)過步驟101主機對設(shè)備完成了初始，再由步驟102主機對設(shè)備的產(chǎn)品廠商標(biāo)識進行驗證，如果正確，設(shè)備執(zhí)行步驟103，否則轉(zhuǎn)到110將設(shè)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(shè)備等待來自應(yīng)用的命令以執(zhí)行步驟104，否則也轉(zhuǎn)到步驟110，設(shè)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(yīng)用要求進行步驟105進行數(shù)據(jù)加解密，或者步驟106用預(yù)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(yīng)用的命令，如果應(yīng)用不再有響應(yīng)，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(shè)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(yù)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(shè)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(shè)備內(nèi)部運行并與外部軟件交互，依次來控制軟件保證其合法運行。該設(shè)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(biāo)。
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(shè)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(shè)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(shè)置和數(shù)據(jù)恢復(fù)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(shè)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(shè)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(yù)置代碼中還包括軟件保護應(yīng)用接口函數(shù)，所述軟件保護應(yīng)用接口函數(shù)是軟件保護設(shè)備和第3方應(yīng)用之間的接口級，這個應(yīng)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(shè)備打開該設(shè)備的句柄，建立與該設(shè)備的通訊通道。
2.關(guān)閉設(shè)備在設(shè)備準(zhǔn)備不再使用的時候，將該設(shè)備的句柄和設(shè)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(shè)置工作，即所有軟件保護功能的實現(xiàn)。
軟件保護設(shè)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(shù)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。
本發(fā)明的第二種優(yōu)選實施例，提供了一種用戶身份識別設(shè)備及其通信方法。它主要負(fù)責(zé)保存用戶敏感數(shù)據(jù)，如密碼、數(shù)字證書等。
身份識別設(shè)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(shè)備，303為設(shè)置在所述身份識別設(shè)備中的MCU，所述MCU內(nèi)部集成了CPU、MMC/SDIO接口芯片和RAM存儲器，所述RAM中內(nèi)置有算法。所述MCU中應(yīng)該有足夠的片內(nèi)RAM空間，用于預(yù)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?？梢赃x用Intel xscale系列的芯片來實現(xiàn)，也可以使用STR710系列和STR720系列。
身份識別設(shè)備的固件程序部分可以結(jié)合智能卡技術(shù)和現(xiàn)代密碼學(xué)技術(shù)，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?？傮w功能為圖2中步驟201為主機對身份識別設(shè)備完成了初始化，步驟202中由身份識別設(shè)備獲得用戶輸入的口令A(yù)，步驟203中身份識別設(shè)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(rèn)證失敗，轉(zhuǎn)到步驟211，身份識別設(shè)備斷開同主機的連接，相同則由身份識別設(shè)備分配一定的權(quán)限給用戶，所述該權(quán)限同用戶的密碼等級相關(guān)聯(lián)，用戶可以進行授權(quán)身份允許范圍內(nèi)的應(yīng)用端操作，即身份識別設(shè)備接收來自應(yīng)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(yù)置代碼運算數(shù)據(jù)，然后返回給應(yīng)用，然后執(zhí)行步驟208繼續(xù)等待來自應(yīng)用的命令。在應(yīng)用沒有合法響應(yīng)的情況下轉(zhuǎn)到步驟211斷開設(shè)備與主機的連接，否則接收應(yīng)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(shè)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(luò)通過身份識別設(shè)備中含有的ID信息和用戶驗證信息，用于登陸網(wǎng)絡(luò)。
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.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(fēng)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(shè)備的情況下非法訪問或運行。
6.控制登陸到特定的應(yīng)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(shè)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(yù)置代碼中還包括身份識別設(shè)備應(yīng)用接口函數(shù)，身份識別設(shè)備應(yīng)用接口函數(shù)是身份識別設(shè)備和第3方應(yīng)用之間的接口級，這個應(yīng)用接口函數(shù)主要由開發(fā)商使用，所述應(yīng)用接口函數(shù)主要提供如下功能1.打開設(shè)備 打開該設(shè)備的句柄，建立與該設(shè)備的通訊通道。
2.關(guān)閉設(shè)備 在設(shè)備準(zhǔn)備不再使用的時候，將該設(shè)備的句柄和設(shè)備狀態(tài)信息清除。
3.發(fā)送命令 這個是身份識別設(shè)備的核心部分，實現(xiàn)對本裝置的所有設(shè)置工作，即所有本身份識別設(shè)備的智能卡功能的實現(xiàn)。
數(shù)字身份識別設(shè)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(fù)雜的字符串，而且是時常更新的，用身份識別設(shè)備來存儲密碼信息可以免去用戶的麻煩。
2.提供雙因子認(rèn)證的保險措施，即使用戶的密碼或數(shù)字身份識別設(shè)備的一方丟失，都不會給用戶帶來風(fēng)險。
3.密匙不可導(dǎo)出，保證了用戶密鑰的安全。
4.算法內(nèi)置。
本發(fā)明的第三種實施例，提供另一種身份識別設(shè)備，如圖4中所示，所述身份識別設(shè)備402中設(shè)置有MMC/SDIO接口芯片403，和與之相連的集成了CPU和存儲器的MCU404，由所MMC/SDIO接口芯片與主機401相連，主要用于完成對MMC/SDIO接口協(xié)議的翻譯，使得MCU部分404的實現(xiàn)可以更簡單，接口芯片403可以選擇ARASAN的AC21C00 SDIO Controller再配以普通MCU來實現(xiàn)。
本實施例中的主機與設(shè)備的通信與實施例2完全相同，并實現(xiàn)與以上對本發(fā)明所提供的一種實現(xiàn)軟件版權(quán)保護和信息安全的基于MMC/SDIO接口的數(shù)據(jù)通信方法進行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明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發(fā)明的方法及其實現(xiàn)思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種基于MMC/SDIO接口的信息安全設(shè)備，其特征在于包括CPU用于運行固件程序和用戶程序，MMC/SDIO接口芯片用于設(shè)備與主機進行通訊，存儲器用于存儲設(shè)備固件程序和用戶數(shù)據(jù)以及狀態(tài)信息，所述CPU分別與所述MMC/SDIO接口芯片和存儲器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MMC/SDIO接口的信息安全設(shè)備，其特征在于包括一個集成MCU芯片，所述集成MCU芯片集成了包括所述CPU、MMC/SDIO接口芯片和存儲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MMC/SDIO接口的信息安全設(shè)備，其特征在于包括一個集成MCU芯片，所述集成MCU芯片包括集成的所述CPU和存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于MMC/SDIO接口的信息安全設(shè)備，其特征在于所述MCU芯片為安全設(shè)計的芯片，包括智能卡芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于MMC/SDIO接口的信息安全設(shè)備，其特征在于所述CPU為單片機，所述存儲器包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH。
6.一種采用基于MMC/SDIO接口的信息安全設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信的方法，其特征在于數(shù)據(jù)傳輸過程包括如下步驟1)主機識別到設(shè)備，并對設(shè)備進行初始化；2)主機向設(shè)備發(fā)送命令；3)設(shè)備對命令的解析和處理；4)設(shè)備向主機返回結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)通信的方法，其特征在于主機將指令通過MMC/SDIO接口按照接口協(xié)議的要求將數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的數(shù)據(jù)通信的方法，其特征在于所述步驟3)中所述設(shè)備對命令的解析和處理，包括如下過程A)設(shè)備接收來自MMC/SDIO接口的數(shù)據(jù)；B)設(shè)備根據(jù)接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)通信的方法，其特征在于所述步驟B)中，在執(zhí)行相應(yīng)操作的過程中，所述操作包括數(shù)據(jù)的安全存儲、訪問控制、數(shù)據(jù)的處理過程。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)通信的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理過程中，對于數(shù)據(jù)的運算處理包括自定義處理過程和標(biāo)準(zhǔn)的處理過程，標(biāo)準(zhǔn)處理過程包括RSA、DES、3DES、MD5、SHA-1、SSF33、AES、橢圓曲線算法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種信息安全設(shè)備和通信方法的設(shè)計，特別是一種基于MMC/SDIO接口的信息安全設(shè)備及其通信方法。本發(fā)明通過采用包括MMC/SDIO接口芯片、CPU和存儲器的設(shè)備，與帶有MMC/SDIO接口的主機進行連接和通信，并通過CPU進行數(shù)據(jù)處理，使基于MMC/SDIO接口的信息安全和軟件版權(quán)保護成為可能，同時具備小巧便攜、低功耗、可熱插拔、即插即用的優(yōu)點。
文檔編號G06F1/00GK1696865SQ20051008268
公開日2005年11月16日 申請日期2005年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8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