基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)，其中，包括：無線用戶安全鑰匙，用于存儲認證信息和主密鑰；安全管理控制板，用于判斷該無線用戶安全鑰匙的認證信息是否通過，以及驗證主機是否具有合法身份，如該無線用戶安全鑰匙的認證信息通過認證并且該主機身份合法，則打開該主機與硬盤驅動器之間的連接；如該用戶安全鑰匙未通過認證、該主機身份不合法或者沒有用戶安全鑰匙接入，則該主機與該硬盤驅動器的斷開；該安全管理控制板還用于根據(jù)主密鑰對該主機與該硬盤驅動器之間的傳輸信息進行加解密處理。
【專利說明】基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)安全防護【技術領域】，特別是一種基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隨著信息技術的不斷發(fā)展，計算機已經(jīng)全面進入了人們的生活和工作中。由于計算機系統(tǒng)的普及，硬盤、移動硬盤這種存儲介質已經(jīng)成為人們日常生活工作中不可缺少的信息存儲設備，但是隨之而來引發(fā)的安全問題也成為人們更加關注的問題。一般情況下，計算機系統(tǒng)中使用的硬盤、移動硬盤，都可直接存取數(shù)據(jù)；即使有些移動硬盤，具有一定的安全控制功能，一般也是通過用戶口令、指紋等安全認證方式，實現(xiàn)對移動硬盤的訪問控制以及安全防護；在使用上，一般通過主機端的應用軟件實現(xiàn)安全功能，具有實現(xiàn)方式簡單、安全性不高、易被破解等缺陷。另外，有些安全U盤，具有用戶口令認證、指紋認證以及加密功能，但是一般都是基于固件實現(xiàn)，具有讀寫性能低、容量不夠大等缺點。
[0003]中國專利CN201220172819.2，提供了一種利用無線數(shù)據(jù)傳輸進行安全認證的U盤的安全認證方式。此專利利用無線數(shù)據(jù)傳輸通道，在第一無線收發(fā)裝置和第二無線收發(fā)裝置之間，通過第一中央處理器和第二中央處理器的協(xié)同控制，實現(xiàn)對U盤主控制器的安全認證。該專利只是提出了一種無線數(shù)據(jù)傳輸認證的方法，認證方法比較簡單，且未涉及數(shù)據(jù)加密存儲方面的內容，數(shù)據(jù)安全性得不到保證。
[0004]中國專利CN102073808A，提供了一種通過SATA接口加密存儲的方法和加密卡，通過在主機中安裝SATA接口專用驅動程序，實現(xiàn)SATA接口的加密處理；把主機中需要加密的數(shù)據(jù)加密存儲在硬盤的特定分區(qū)中。該專利中的加密卡不支持對硬盤全盤數(shù)據(jù)的實時加密；并且，密鑰管理的所有操作在加密卡中完成，保密性較差，易于破解。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的硬盤驅動器與主機間缺乏相互綁定，用戶密鑰與安全防護系統(tǒng)間認證強度不夠、認證通道采用有線傳輸而導致使用不方便，密碼算法軟件實現(xiàn)導致讀寫性能較差的問題。
[0006]本發(fā)明一種基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)，其中，包括:無線用戶安全鑰匙，用于存儲認證信息和主密鑰；安全管理控制板，用于判斷該無線用戶安全鑰匙的認證信息是否通過，以及驗證主機是否具有合法身份，如該無線用戶安全鑰匙的認證信息通過認證并且該主機身份合法，則打開該主機與硬盤驅動器之間的連接；如該用戶安全鑰匙未通過認證、該主機身份不合法或者沒有用戶安全鑰匙接入，則該主機與該硬盤驅動器的斷開；該安全管理控制板還用于根據(jù)主密鑰對該主機與該硬盤驅動器之間的傳輸信息進行加解密處理。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)的一實施例，其中，該安全管理控制板包括:主機接口處理模塊，用于接收主機發(fā)送的信息；防護參數(shù)存儲模塊，用于存儲主機驗證信息；訪問控制模塊，用于根據(jù)主機驗證信息，對該主機的合法性進行判斷，并控制該主機與該硬盤驅動器的連接；密碼算法模塊，用于根據(jù)該主密鑰對該主機與該硬盤驅動器之間的傳輸信息進行加解密處理；驅動器接口處理模塊，用于與該硬盤驅動器連接；無線收發(fā)模塊，用于與該無線用戶安全鑰匙進行無線通信；以及認證管理模塊，用于判斷該無線用戶安全鑰匙的認證信息是否合法，以及確認是否有用戶安全鑰匙接入。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)的一實施例，其中，該無線用戶安全鑰匙包括:無線收發(fā)模塊，用于與該安全管理控制板進行無線通信；安全芯片模塊，用于存儲該主密鑰以及該認證信息，以及對該安全管理控制板是否合法進行驗證。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)的一實施例，其中，該主機能夠安全管理控制板是否合法進行驗證。
[0010]綜上，本發(fā)明基于主機綁定和無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)，具有與主機的雙向綁定驗證、與用戶安全鑰匙的無線安全雙向認證、數(shù)據(jù)實時加解密處理功能。只有通過綁定驗證和無線安全認證后，才能訪問硬盤驅動器，同時實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時加解密，解決目前存儲設備與主機間缺乏綁定驗證、安全認證通道復雜而導致使用不方便、數(shù)據(jù)安全性不足等問題，可以確保存儲信息的安全性和可控性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)的整體框圖；
[0012]圖2是本發(fā)明基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)的具體框圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0014]圖1是本發(fā)明基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)的整體框圖，如圖1所示，包括:硬盤驅動器3、安全管理控制板1以及用戶安全鑰匙2。其中，安全管理控制板1作為核心機構分別與主機13以及硬盤驅動器3連接。
[0015]參考圖1，用戶安全鑰匙2用于存儲認證信息和主密鑰。安全管理控制板1用于判斷用戶安全鑰匙2的認證信息是否通過，以及驗證主機13是否具有合法身份，如用戶安全鑰匙2通過認證并且主機13身份合法，則打開主機13與硬盤驅動器3之間的連接。如用戶安全鑰匙2未通過認證或者該主機13身份不合法或者沒有用戶安全鑰2匙接入，則斷開主機13與硬盤驅動器3的連接。用戶安全鑰匙2還用于根據(jù)主密鑰對主機13與硬盤驅動器3之間的傳輸信息進行加解密處理.
[0016]圖2是本發(fā)明基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)的具體框圖，如圖2所示，安全管理控制板1包括:主機接口處理模塊4、防護參數(shù)存儲模塊5、訪問控制模塊6、密碼算法模塊7、驅動器接口處理模塊8、無線收發(fā)模塊9以及認證管理模塊10。
[0017]參考圖2，主機接口處理模塊4分別與主機13以及訪問控制模塊6連接。防護參數(shù)存儲模塊5與訪問控制模塊6連接。訪問控制模塊6分別與主機接口處理模塊4、防護參數(shù)存儲模塊5、認證管理模塊10以及密碼算法模塊7連接。密碼算法模塊7分別與訪問控制模塊6、認證管理模塊10以及驅動器接口處理模塊8連接。驅動器接口處理模塊8分別與硬盤驅動器3以及密碼算法模塊7連接。無線收發(fā)模塊9與認證管理模塊10連接。認證管理模塊10與訪問控制模塊6以及密碼算法模塊7連接。
[0018]參考圖2，主機接口處理模塊4用于接收主機13發(fā)送的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并根據(jù)這些信息，判斷出是寫命令、讀命令還是專用綁定驗證命令等。如果是寫命令，則需要把明文數(shù)據(jù)提交給訪問控制模塊6，如果是讀命令，需要把讀命令轉發(fā)給驅動器接口處理模塊8，然后發(fā)送給硬盤驅動器3。如果是主機13的專用綁定驗證命令，則需要通知訪問控制模塊6，從防護參數(shù)存儲模塊5提取預先存儲的驗證信息，同時，從專用綁定驗證命令包含的數(shù)據(jù)中轉換出主機發(fā)送的驗證信息，提交給訪問控制模塊6，進行驗證信息比對。
[0019]參考圖2，驅動器接口處理模塊4用于模擬主機13的功能，與硬盤驅動器3實現(xiàn)命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息的交互。如果是主機13的寫命令，則把密碼算法模塊加密處理后的數(shù)據(jù)，組織成接口協(xié)議需要的數(shù)據(jù)格式，發(fā)送給硬盤驅動器3，如果是讀命令，則在讀命令發(fā)送給硬盤驅動器3后，從硬盤驅動器3獲取密文數(shù)據(jù)，然后組織成密碼算法模塊需要的數(shù)據(jù)位寬，通知密碼算法模塊進行解密處理。
[0020]參考圖2，認證管理模塊10用于判斷用戶安全鑰匙2的認證信息能否通過認證，確認是否有用戶安全鑰匙接入，如未通過認證或者沒有用戶安全鑰匙2接入，則通知訪問控制模塊6，禁止主機13與密碼算法模塊7的連接，如通過認證，則通知訪問控制模塊，允許主機13與密碼算法模塊7進行連接。
[0021]參考圖2，訪問控制模塊6是硬盤安全防護系統(tǒng)的控制核心，用于綜合判斷認證管理模塊10與用戶安全鑰匙2的認證結果以及與主機13綁定的驗證結果，確認是否打開主機13與密碼算法模塊7的連接。如果認證管理模塊10提供與用戶安全鑰匙2認證通過的狀態(tài)信息，并且主機接口處理模塊4轉發(fā)過來的驗證信息與從防護參數(shù)存儲模塊5獲取的驗證信息一致，則訪問控制模塊6打開主機13與密碼算法模塊7的連接，此時如果密碼算法也接收到了認證管理模塊10提供的主密鑰，則訪問控制模塊6打開主機13與硬盤驅動器3的連接。如果認證管理模塊10提供與用戶安全鑰匙2認證未通過或者用戶安全鑰匙2沒有接入的狀態(tài)信息，那么不管與主機13綁定驗證結果是否一致，訪問控制模塊6都斷開主機13與硬盤驅動器3的連接。另外，如果與主機13綁定驗證的結果不一致，那么即使認證管理模塊10與用戶安全鑰匙2的認證通過，訪問控制模塊6也需斷開主機13與密碼算法模塊7的連接，從而禁止主機13訪問硬盤驅動器3。因此，只有與用戶安全鑰匙2認證通過，并且與主機13綁定驗證一致后，訪問控制模塊6才會打開與密碼算法模塊的連接。而且，密碼算法模塊7獲得了通過認證管理模塊10轉發(fā)用戶安全鑰匙2的主密鑰后，密碼算法模塊7才能進行加解密處理，從而最終打開主機13與硬盤驅動器3的連接。
[0022]參考圖2，密碼算法模塊7采用SM4或者AES密碼算法，可以采用FPGA可編程控制器實現(xiàn)，具有很高的數(shù)據(jù)帶寬且實時性很好。密碼算法模塊7用于接收來自主機13接口處理模塊發(fā)出的明文數(shù)據(jù)，并完成加密處理，并把密文數(shù)據(jù)發(fā)送給驅動器接口處理模塊8，然后再發(fā)送給硬盤驅動器3 ;以及接收來自驅動器接口處理模塊8的密文數(shù)據(jù)，將密文數(shù)據(jù)解密處理成明文數(shù)據(jù)，把明文數(shù)據(jù)經(jīng)訪問控制模塊6，發(fā)送給主機接口處理模塊4，在經(jīng)過主機接口處理模塊4，反饋給主機13。密碼算法模塊7的工作前提是，認證管理模塊10向其提供了主密鑰，如果未提供主密鑰，密碼算法模塊7拒絕進行加解密工作。
[0023]參考圖2，防護參數(shù)存儲模塊5用于存儲與主機13的綁定驗證信息，該信息是唯一而不易被篡改的。
[0024]參考圖2，安全管理控制板1的認證管理模塊10、主機接口處理模塊4、訪問控制模塊6、密碼算法模塊7以及驅動器接口處理模塊8可以通過在FPGA(可編程控制器)中硬件實現(xiàn)。
[0025]進一步參考圖2，本發(fā)明的基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)的一實施例，用戶安全鑰匙2包括:無線收發(fā)模塊11以及安全芯片模塊12。無線收發(fā)模塊1與安全芯片模塊12連接。安全芯片模塊12支持非對稱密碼算法(比如SM2)，通過無線收發(fā)模塊9和無線收發(fā)模塊11的無線數(shù)據(jù)傳輸，與認證管理模塊10實現(xiàn)雙向身份安全認證。
[0026]參考圖2，用戶安全鑰匙2中的安全芯片模塊12中包含密碼算法模塊的主密鑰，當認證管理模塊10判斷該用戶安全鑰匙的認證信息通過，則安全芯片模塊12把主密鑰，通過該無線收發(fā)模塊11和無線收發(fā)模塊9之間進行無線數(shù)據(jù)傳輸，轉發(fā)給該認證管理模塊10，認證管理模塊10進行數(shù)據(jù)格式轉換后，把主密鑰轉發(fā)給密碼算法模塊7，使得密碼算法模塊7能夠進行數(shù)據(jù)加解密處理。如果密碼算法模塊7得不到主密鑰，則密碼算法模塊7無法進行數(shù)據(jù)加解密處理。
[0027]參考圖2，無線收發(fā)模塊9和無線收發(fā)模塊11用于命令、數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息的無線傳輸；解決采用有線傳輸?shù)陌踩J證時，需要改造主機結構和接口、使用極為不便的問題。安全芯片模塊12可以采用支持SM2、SM3、SM4等加密算法的安全芯片，支持防物理攻擊，支持真隨機數(shù)產(chǎn)生，從而確保生成的主密鑰的隨機性，更難以破解。通過SM2非對稱加密算法，配合安全認證流程，實現(xiàn)與認證管理模塊的雙向安全身份認證。通過SM4對稱加密算法，實現(xiàn)主密鑰的加密存儲以及傳輸，確保了主密鑰的存儲和傳輸安全。
[0028]結合圖2簡述基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)的工作過程。
[0029]綁定驗證流程:主機13與主機接口處理模塊4進行綁定驗證時，首先主機接口處理模塊4接收主機發(fā)送的專用綁定驗證命令和對應的該主機的唯一標識信息，并轉換成第一驗證信息；同時訪問控制模塊6從防護參數(shù)存儲模塊5獲取預先存儲的第二驗證信息；訪問控制模塊6通過對比第一驗證信息和第二驗證信息，如果一致，則主機接口處理模塊4允許主機13的后續(xù)操作；如果結果不一致，則主機接口處理模塊4禁止主機的后續(xù)操作。下一步，把訪問控制模塊6獲取的第二驗證信息，反饋給主機接口處理模塊4，主機接口處理模塊4通過格式轉換，組織成符合接口協(xié)議的數(shù)據(jù)形式，再上傳給該主機。主機通過應用軟件或者安全B1S等，判定第二驗證信息與它規(guī)定的驗證信息是否一致；如果一致，則主機13會繼續(xù)與主機接口處理模塊4進行后續(xù)的操作；如果不一致，則主機13停止對主機接口處理模塊4的后續(xù)操作。通過綁定驗證，解決了硬盤安全防護系統(tǒng)不能隨意接入主機的安全性問題，同時主機13也可以根據(jù)第二驗證信息，判斷是否存在與安全防護系統(tǒng)進行信息交互的問題。
[0030]無線安全認證流程:通過無線收發(fā)模塊9把接收到的無線鏈路信息轉換成有線鏈路信息，轉發(fā)給認證管理模塊10 ;無線收發(fā)模塊9把接收到的無線鏈路信息轉換成有線鏈路信息，轉發(fā)給安全芯片模塊12。認證管理模塊10作為認證發(fā)起端，安全芯片模塊12作為認證響應的接收端；認證管理模塊10將自身第一認證信息使用第一公鑰加密后，通過無線收發(fā)模塊9和無線收發(fā)模塊11的無線傳輸，發(fā)給安全芯片模塊12 ;安全芯片模塊12使用第一私鑰解密該認證信息后，將第一認證信息使用第二公鑰加密，通過無線收發(fā)模塊9和無線收發(fā)模塊11的無線傳輸，回傳給認證管理模塊10 ;認證管理模塊10使用第二私鑰解密認證信息，并與原始第一認證信息對比；如果兩者一致，則認證管理模塊10完成對安全芯片模塊12的認證。接下來，安全芯片模塊12作為認證發(fā)起端，認證管理模塊10作為認證響應的接收端；安全芯片模塊12將自身第二認證信息使用第二公鑰加密后，通過無線收發(fā)模塊9和無線收發(fā)模塊11的無線傳輸，發(fā)給認證管理模塊10 ;認證管理模塊10使用第二私鑰解密該第二認證信息后，將該第二認證信息使用第一公鑰加密，通過無線收發(fā)模塊11和無線收發(fā)模塊9的無線傳輸，回傳給安全芯片模塊12。安全芯片模塊12使用第一私鑰解密第二認證信息，并與原始認證信息對比；如果兩者一致，則安全芯片模塊12完成對認證管理模塊10的認證。如果認證管理模塊10與安全芯片模塊12通過雙向安全認證，安全芯片模塊12把密碼算法模塊的主密鑰發(fā)給認證管理模塊10，認證管理模塊10把接收到的主密鑰傳給密碼算法模塊7。如果認證管理模塊10與安全芯片模塊12未通過雙向認證，用戶安全鑰匙2則不會把主密鑰傳遞給認證管理模塊10，導致密碼算法模塊被禁止使用。
[0031]命令操作流程:如果是寫命令，訪問控制模塊6把數(shù)據(jù)組織成密碼算法需要的位寬數(shù)據(jù)(比如128位)，通過密碼算法模塊進行加密處理；數(shù)據(jù)加密處理后，把數(shù)據(jù)轉發(fā)給驅動器接口處理模塊8，驅動器接口處理模塊8組合轉化后，按照接口協(xié)議要求，發(fā)送給硬盤驅動器，完成數(shù)據(jù)的加密存儲。如果是讀命令，訪問控制模塊6通知驅動器接口處理模塊8，準備接收硬盤驅動器3反饋的密文數(shù)據(jù)，當密文數(shù)據(jù)來臨時，驅動器接口處理模塊8把密文數(shù)據(jù)組合成密碼算法模塊的數(shù)據(jù)位寬，通過密碼算法模塊進行解密處理；數(shù)據(jù)解密處理后，把數(shù)據(jù)分拆轉化成主機接口處理模塊4可直接使用的數(shù)據(jù)格式，通過訪問控制模塊，傳遞給主機接口處理模塊4，主機接口處理模塊4接收到解密后的數(shù)據(jù)，并按照接口時序要求，反饋給主機13，完成數(shù)據(jù)的解密上傳。如果是專用綁定驗證命令，則通知訪問控制模塊6，從防護參數(shù)存儲模塊5獲取第二驗證信息；一方面，主機接口處理模塊4把主機13發(fā)送的唯一標識信息轉換成第二驗證信息；通過訪問控制模塊6，把第一驗證信息和第二驗證信息進行比對，如果一致，則主機13身份合法，如果不一致，則主機13身份不合法；同時，把第二驗證信息傳遞給主機接口處理模塊4 ;主機接口處理模塊4把第二驗證信息轉換成專用綁定驗證命令的數(shù)據(jù)格式，反饋給主機13 ;主機13收到數(shù)據(jù)后，與自己存儲的信息進行對比，如果一致，則硬盤安全防護系統(tǒng)的身份合法，如果不一致，則硬盤安全防護系統(tǒng)的身份不合法，主機13后續(xù)不再對硬盤安全防護系統(tǒng)進行讀寫訪問操作。
[0032]綜上，本發(fā)明基于主機綁定和無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)，具有與主機的雙向綁定驗證、與用戶安全鑰匙的無線安全雙向認證、數(shù)據(jù)實時加解密處理功能。只有通過綁定驗證和無線安全認證后，才能訪問硬盤驅動器，同時實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時加解密，解決目前存儲設備與主機間缺乏綁定驗證、安全認證通道復雜而導致使用不方便、數(shù)據(jù)安全性不足等問題，可以確保存儲信息的安全性和可控性。
[0033]上述對于實施例的描述是為了普通的技術人員對于本發(fā)明的理解和應用，熟悉本領域的技術人員顯然可以更容易對于實例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用于其它實例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，可獲得更多的實施例，這里不再一一列舉。
【權利要求】
1.一種基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)，其特征在于，包括: 無線用戶安全鑰匙，用于存儲認證信息和主密鑰； 安全管理控制板，用于判斷該無線用戶安全鑰匙的認證信息是否通過，以及驗證主機是否具有合法身份，如該無線用戶安全鑰匙的認證信息通過認證并且該主機身份合法，則打開該主機與硬盤驅動器之間的連接；如該用戶安全鑰匙未通過認證、該主機身份不合法或者沒有用戶安全鑰匙接入，則該主機與該硬盤驅動器的斷開；該安全管理控制板還用于根據(jù)主密鑰對該主機與該硬盤驅動器之間的傳輸信息進行加解密處理。
2.如權利要求1所述的基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)，其特征在于，該安全管理控制板包括: 主機接口處理模塊，用于接收主機發(fā)送的信息； 防護參數(shù)存儲模塊，用于存儲主機驗證信息； 訪問控制模塊，用于根據(jù)主機驗證信息，對該主機的合法性進行判斷，并控制該主機與該硬盤驅動器的連接； 密碼算法模塊，用于根據(jù)該主密鑰對該主機與該硬盤驅動器之間的傳輸信息進行加解密處理； 驅動器接口處理模塊，用于與該硬盤驅動器連接； 無線收發(fā)模塊，用于與該無線用戶安全鑰匙進行無線通信；以及 認證管理模塊，用于判斷該無線用戶安全鑰匙的認證信息是否合法，以及確認是否有用戶安全鑰匙接入。
3.如權利要求1所述的基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)，其特征在于，該無線用戶安全鑰匙包括: 無線收發(fā)模塊，用于與該安全管理控制板進行無線通信； 安全芯片模塊，用于存儲該主密鑰以及該認證信息，以及對該安全管理控制板是否合法進行驗證。
4.如權利要求1所述的基于無線安全認證的硬盤安全防護系統(tǒng)，其特征在于，該主機能夠安全管理控制板是否合法進行驗證。
【文檔編號】G06F21/80GK104346556SQ201410504933
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權日:2014年9月26日
【發(fā)明者】王呂大, 陜振, 姚智慧 申請人:中國航天科工集團第二研究院七〇六所