專利名稱：透明加解密sd卡及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過虛擬文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與S D卡主控芯片之間的命令交互，通過加解密文件系統(tǒng)對SD卡存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密處理的透明加解密SD卡及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻譯為安全數(shù)碼卡,是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，它被廣泛地于便攜式裝置上使用，例如數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)、PAD等。SD卡雖然體積小，重量輕，但卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性。
一般的SD卡如果掛載Flash存儲區(qū)，外部設(shè)備可直接訪問Flash對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作。如果要擴(kuò)展SD卡的功能且沒有掛載Flash，外部設(shè)備就無法與SD卡進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)的交互，需要提供交互的接口和界面。目前有通過安裝驅(qū)動程序來解決上述問題，但驅(qū)動程序是根據(jù)使用設(shè)備類型的不同編寫不同的驅(qū)動程序，每種驅(qū)動程序提供給外部設(shè)備的接口也不相同，這種復(fù)雜的方式在實(shí)際應(yīng)用中很難被推廣。因此，迫切需要一種簡單、易操作的方式，實(shí)現(xiàn)SD卡與外部設(shè)備的交互。隨著SD卡的廣泛使用，SD卡所存儲數(shù)據(jù)的安全性日益受到人們的關(guān)注。目前，有通過密碼保護(hù)來控制對SD卡的訪問，但SD卡存儲區(qū)的數(shù)據(jù)包括密碼仍然是以明文的形式存儲，這樣很容易通過非正常手段破解密碼或跳過密碼驗(yàn)證直接獲取SD中的明文數(shù)據(jù)，這樣用戶信息就容易被泄露。因此，如何對SD卡內(nèi)部的敏感信息進(jìn)行有效保護(hù)，已經(jīng)成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種訪問SD卡存儲區(qū)，同時通過對寫入文件進(jìn)行加密存儲，保證SD卡中數(shù)據(jù)的安全的透明加解密SD卡及其實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種透明加解密SD卡，包括SD卡主控芯片、NandFlash存儲器，其特征在于
SD卡主控芯片具有為外部設(shè)備與SD卡主控芯片連接提供橋梁的SDIO接口以及連接SD卡主控芯片和NandFlash存儲器的Nand接口；SD卡主控芯片還包括通過片內(nèi)操作系統(tǒng)COS實(shí)現(xiàn)的虛擬文件系統(tǒng)模塊和加解密文件系統(tǒng)模塊；SD卡主控芯片作為外部設(shè)備與SD卡內(nèi)部組件的橋梁用來接收和執(zhí)行命令；
SDIO接口用于連接智能手機(jī)、電腦等外部設(shè)備和SD卡主控芯片；Nand接口用來連接SD卡主控芯片和NandFlash存儲器的NandFlash存儲區(qū)；NandFlash存儲器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲；
虛擬文件系統(tǒng)模塊是通過片內(nèi)操作系統(tǒng)COS虛擬出的一個文件系統(tǒng)；該虛擬文件系統(tǒng)模塊會虛擬出文件系統(tǒng)存儲扇區(qū)的數(shù)據(jù)，用來對外部設(shè)備發(fā)來的讀寫指令作出回應(yīng)，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與SD卡的正常通訊，外部設(shè)備發(fā)送讀卡指令，虛擬文件系統(tǒng)作出回應(yīng)，外部設(shè)備與SD卡建立連接；
加解密文件系統(tǒng)模塊通過國密算法對寫入或讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密，使得寫入的數(shù)據(jù)以密文的形式存儲；用戶通過外部應(yīng)用程序發(fā)送讀取指令，片內(nèi)操作系統(tǒng)COS讀取NandFlash存儲器中扇區(qū)數(shù)據(jù)并調(diào)用加解密文件系統(tǒng)對文件進(jìn)行解密后，通過SDIO接口發(fā)送給外部設(shè)備，經(jīng)過應(yīng)用程序解析為可讀文件供用戶讀?。挥脩敉ㄟ^外部應(yīng)用程序發(fā)送寫入指令，片內(nèi)操作系統(tǒng)COS讀取NandFlash存儲器中扇區(qū)數(shù)據(jù)并調(diào)用加解密文件系統(tǒng)對寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后，通過Nand接口發(fā)送給NandFlash存儲器，寫入的數(shù)據(jù)以密文的形式存儲于NandFlash存儲器。透明加解密是指數(shù)據(jù)在使用過程中，系統(tǒng)自動對數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密操作，不改變用戶對文件的打開、讀、寫的訪問習(xí)慣，無需用戶的干預(yù)，表面看來，訪問加密的文件和訪問未加密的文件基本相同，對合法用戶來說這些加密文件是“透明的”，但對于沒有訪問權(quán)限的 用戶，即使通過非常規(guī)手段得到加密文件也無法使用。 虛擬文件系統(tǒng)為外部設(shè)備與SD卡之間連接和通訊提供接口。一種透明加解密SD卡的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該方法包括以下步驟
步驟I)、SD卡加電，片內(nèi)操作系統(tǒng)COS啟動；
步驟2)、片內(nèi)操作系統(tǒng)COS建立虛擬文件系統(tǒng)并虛擬出文件系統(tǒng)存儲扇區(qū)的數(shù)據(jù)；步驟3)、外部設(shè)備發(fā)送讀卡指令，虛擬文件系統(tǒng)調(diào)用虛擬的存儲扇區(qū)數(shù)據(jù)作出回應(yīng)，夕卜部設(shè)備與SD卡建立連接；
步驟4)、用戶通過外部應(yīng)用程序?qū)懭隤IN碼驗(yàn)證口令，片內(nèi)操作系統(tǒng)COS接收PIN碼驗(yàn)證口令并進(jìn)行對比驗(yàn)證；
步驟5)、驗(yàn)證成功，則主控芯片掛載NandFlash存儲器，虛擬文件系統(tǒng)切換到加解密文件系統(tǒng)，否則，主控芯片不掛載NandFlash存儲器中，用戶無法訪問NandFlash存儲器中的數(shù)據(jù)；
步驟6)、用戶通過外部應(yīng)用程序發(fā)送讀寫指令，片內(nèi)操作系統(tǒng)COS調(diào)用加解密文件系統(tǒng)對NandFlash存儲器中的文件進(jìn)行解密供用戶讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密存入于NandFlash存儲器的存儲區(qū)；
步驟7)操作完成關(guān)閉系統(tǒng)。步驟5)中，需要對口令驗(yàn)證的次數(shù)進(jìn)行限制，超過驗(yàn)證次數(shù)，則會對SD卡進(jìn)行鎖定，需要進(jìn)行解鎖才能再次正常使用。本發(fā)明的特點(diǎn)及積極效果如下第一，采用虛擬文件系統(tǒng)為外部設(shè)備和SD卡之間提供接口，無需安裝驅(qū)動就可實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與SD卡之間的通訊連接；第二，通過文件加解密系統(tǒng)，對存入的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，使得SD卡存儲區(qū)的數(shù)據(jù)以密文的形式存儲，有效保障了SD卡存儲數(shù)據(jù)的安全；第三，采用PIN碼進(jìn)行口令驗(yàn)證，保證用戶數(shù)據(jù)不被非法訪問，防止了 SD卡中信息的泄露；第四，未通過口令驗(yàn)證時，用戶無法訪問NandFlash存儲區(qū)，通過軟件方式實(shí)現(xiàn)了對SD卡的寫保護(hù)，相對于目前部分SD卡通過覆寫開關(guān)控制用戶寫入操作，更方便且不易對SD卡造成損害。


圖I為本發(fā)明的透明加解密SD卡結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為本發(fā)明的透明加解密SD卡的實(shí)現(xiàn)方法流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，一種透明加解密SD卡，包括SD卡主控芯片2和NandFlash存儲器6，其特征在于SD卡主控芯片2具有為外部設(shè)備與SD卡主控芯片2連接提供橋梁的SDIO接口 I以及連接SD卡主控芯片2和NandFlash存儲器6的Nand接口 5 ;SD卡主控芯片2還包括通過片內(nèi)操作系統(tǒng)COS實(shí)現(xiàn)的虛擬文件系統(tǒng)模塊3和加解密文件系統(tǒng)模塊4 ；
SDIO接口 I用于連接智能手機(jī)、電腦等外部設(shè)備和SD卡主控芯片2，SD卡主控芯片2作為外部設(shè)備與SD卡內(nèi)部組件的橋梁用來接收和執(zhí)行命令；Nand接口 5用來連接SD卡主控芯片2和NandFlash存儲器6的存儲區(qū)；NandFlash存儲器6負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲；
虛擬文件系統(tǒng)模塊3是通過片內(nèi)操作系統(tǒng)COS虛擬出的一個文件系統(tǒng)；虛擬文件系統(tǒng)模塊3會虛擬出文件系統(tǒng)存儲扇區(qū)的數(shù)據(jù)，用來對外部設(shè)備發(fā)來的讀寫指令作出回應(yīng)，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與SD卡的正常通訊，外部設(shè)備發(fā)送讀卡指令，虛擬文件系統(tǒng)作出回應(yīng)，外部設(shè)備與SD卡建立連接；C0S的全稱是Chip Operating System(片內(nèi)操作系統(tǒng))，它一般是緊緊圍繞著它所服務(wù)的智能卡的特點(diǎn)而開發(fā)的；
加解密文件系統(tǒng)通過國密算法對寫入或讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密，使得寫入的數(shù)據(jù)以密文的形式存儲；用戶通過外部應(yīng)用程序發(fā)送讀取指令，COS讀取NandFlash存儲器中扇區(qū)數(shù)據(jù)并調(diào)用加解密文件系統(tǒng)對文件進(jìn)行解密后，通過SDIO接口發(fā)送給外部設(shè)備，經(jīng)過應(yīng)用程序解析為可讀文件供用戶讀取；用戶通過外部應(yīng)用程序發(fā)送寫入指令，COS讀取NandFlash存儲器中扇區(qū)數(shù)據(jù)并調(diào)用加解密文件系統(tǒng)對寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后，通過Nand接口發(fā)送給NandFlash存儲器，寫入的數(shù)據(jù)以密文的形式存儲于NandFlash存儲器。所述的透明加解密是指數(shù)據(jù)在使用過程中，系統(tǒng)自動對數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密操作，不改變用戶對文件的訪問(打開、讀、寫等)習(xí)慣，無需用戶的干預(yù)，表面看來，訪問加密的文件和訪問未加密的文件基本相同，因此對合法用戶來說這些加密文件是“透明的”，但對于沒有訪問權(quán)限的用戶，即使通過非常規(guī)手段得到加密文件也無法使用。所述的虛擬文件系統(tǒng)3為外部設(shè)備與SD卡之間連接和通訊提供接口。如圖2所示，一種透明加解密SD卡的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于
該方法包括以下步驟
步驟I) SD卡加電，COS系統(tǒng)啟動；
步驟2) COS建立虛擬文件系統(tǒng)3并虛擬出文件系統(tǒng)存儲扇區(qū)的數(shù)據(jù)；
步驟3)外部設(shè)備發(fā)送讀卡指令，虛擬文件系統(tǒng)3調(diào)用虛擬的存儲扇區(qū)數(shù)據(jù)作出回應(yīng)，外部設(shè)備與SD卡建立連接；
步驟4)用戶通過外部應(yīng)用程序?qū)懭隤IN碼驗(yàn)證口令，COS接收PIN碼驗(yàn)證口令并進(jìn)行對比驗(yàn)證；
步驟5)驗(yàn)證成功，則主控芯片2掛載NandFlash6，虛擬文件系統(tǒng)3切換到文件加解密系統(tǒng)4 ;否則，主控芯片2不掛載NandFlash6中，用戶無法訪問NandFlash6中的數(shù)據(jù)；步驟6)用戶通過外部應(yīng)用程序發(fā)送讀寫指令，COS調(diào)用文件加解密系統(tǒng)4對NandFlash6中的文件進(jìn)行解密供用戶讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密存入于NandFlash6存儲區(qū)；
步驟7)操作完成關(guān)閉系統(tǒng)。所述的步驟5)中，需要對口令驗(yàn)證的次數(shù)進(jìn)行限制，超過驗(yàn)證次數(shù)，則會對SD卡 進(jìn)行鎖定，需要進(jìn)行解鎖才能再次正常使用。
權(quán)利要求
1.一種透明加解密SD卡，包括SD卡主控芯片、NandFlash存儲器，其特征在于 SD卡主控芯片具有為外部設(shè)備與SD卡主控芯片連接提供橋梁的SDIO接口以及連接SD卡主控芯片和NandFlash存儲器的Nand接口；SD卡主控芯片還包括通過片內(nèi)操作系統(tǒng)COS實(shí)現(xiàn)的虛擬文件系統(tǒng)模塊和加解密文件系統(tǒng)模塊；SD卡主控芯片作為外部設(shè)備與SD卡內(nèi)部組件的橋梁用來接收和執(zhí)行命令； SDIO接口用于連接智能手機(jī)、電腦等外部設(shè)備和SD卡主控芯片；Nand接口用來連接SD卡主控芯片和NandFlash存儲器的NandFlash存儲區(qū)；NandFlash存儲器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲； 虛擬文件系統(tǒng)模塊是通過片內(nèi)操作系統(tǒng)COS虛擬出的一個文件系統(tǒng)；該虛擬文件系統(tǒng)模塊會虛擬出文件系統(tǒng)存儲扇區(qū)的數(shù)據(jù)，用來對外部設(shè)備發(fā)來的讀寫指令作出回應(yīng)，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與SD卡的正常通訊，外部設(shè)備發(fā)送讀卡指令，虛擬文件系統(tǒng)作出回應(yīng)，外部設(shè)備與SD卡建立連接； 加解密文件系統(tǒng)模塊通過國密算法對寫入或讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密，使得寫入的數(shù)據(jù)以密文的形式存儲；用戶通過外部應(yīng)用程序發(fā)送讀取指令，片內(nèi)操作系統(tǒng)COS讀取NandFlash存儲器中扇區(qū)數(shù)據(jù)并調(diào)用加解密文件系統(tǒng)對文件進(jìn)行解密后，通過SDIO接口發(fā)送給外部設(shè)備，經(jīng)過應(yīng)用程序解析為可讀文件供用戶讀??；用戶通過外部應(yīng)用程序發(fā)送寫入指令，片內(nèi)操作系統(tǒng)COS讀取NandFlash存儲器中扇區(qū)數(shù)據(jù)并調(diào)用加解密文件系統(tǒng)對寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后，通過Nand接口發(fā)送給NandFlash存儲器，寫入的數(shù)據(jù)以密文的形式存儲于NandFlash存儲器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透明加解密SD卡，其特征在于透明加解密是指數(shù)據(jù)在使用過程中，系統(tǒng)自動對數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密操作，不改變用戶對文件的打開、讀、寫的訪問習(xí)慣，無需用戶的干預(yù)，表面看來，訪問加密的文件和訪問未加密的文件基本相同，對合法用戶來說這些加密文件是“透明的”，但對于沒有訪問權(quán)限的用戶，即使通過非常規(guī)手段得到加密文件也無法使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透明加解密SD卡，其特征在于虛擬文件系統(tǒng)為外部設(shè)備與SD卡之間連接和通訊提供接口。
4.一種透明加解密SD卡的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟I)、SD卡加電，片內(nèi)操作系統(tǒng)COS啟動； 步驟2)、片內(nèi)操作系統(tǒng)COS建立虛擬文件系統(tǒng)并虛擬出文件系統(tǒng)存儲扇區(qū)的數(shù)據(jù)； 步驟3)、外部設(shè)備發(fā)送讀卡指令，虛擬文件系統(tǒng)調(diào)用虛擬的存儲扇區(qū)數(shù)據(jù)作出回應(yīng)，夕卜部設(shè)備與SD卡建立連接； 步驟4)、用戶通過外部應(yīng)用程序?qū)懭隤IN碼驗(yàn)證口令，片內(nèi)操作系統(tǒng)COS接收PIN碼驗(yàn)證口令并進(jìn)行對比驗(yàn)證； 步驟5)、驗(yàn)證成功，則主控芯片掛載NandFlash存儲器，虛擬文件系統(tǒng)切換到加解密文件系統(tǒng)，否則，主控芯片不掛載NandFlash存儲器中，用戶無法訪問NandFlash存儲器中的數(shù)據(jù)； 步驟6)、用戶通過外部應(yīng)用程序發(fā)送讀寫指令，片內(nèi)操作系統(tǒng)COS調(diào)用加解密文件系統(tǒng)對NandFlash存儲器中的文件進(jìn)行解密供用戶讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密存入于NandFlash存儲器的存儲區(qū)；步驟7)操作完成關(guān)閉系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透明加解密SD卡的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于步驟5)中，需要對口令驗(yàn)證的次數(shù)進(jìn)行限制，超過驗(yàn)證次數(shù)，則會對SD卡進(jìn)行鎖定，需要進(jìn)行解鎖才能再次正常使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過文件加解密系統(tǒng)對SD卡存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密處理的透明加解密SD卡及其實(shí)現(xiàn)方法，包括主控芯片和NandFlash，主控芯片具有SDIO接口和Nand接口，Nand接口與NandFlash連接；還包括虛擬文件系統(tǒng)和加解密文件系統(tǒng)；SDIO接口用于連接智能手機(jī)、電腦等外部設(shè)備和SD卡主控芯片；Nand接口用來連接主控芯片和NandFlash存儲區(qū)；NandFlash負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲；虛擬文件系統(tǒng)為外部設(shè)備與SD卡進(jìn)行交互提供接口；加解密文件系統(tǒng)對寫入或讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密，使得寫入的數(shù)據(jù)以密文的形式存儲，有效地保障了SD卡存儲數(shù)據(jù)的安全，方便操作且不易對SD卡造成損害。
文檔編號G06K19/073GK102831081SQ20121031999
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者梁松濤, 何駿, 董建強(qiáng), 張魯國, 劉熙胖, 王科峰, 劉長河, 楊偉紅 申請人:鄭州信大捷安信息技術(shù)股份有限公司