CN101122942B - 数据安全读取方法及其安全存储装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信息安全领域，要求保护一种数据安全读取方法，将密文数据和用于解密所述密文数据的固定密钥分别存放在安全存储模块和智能密钥模块中；所述安全存储模块通过认证信息对智能密钥模块进行合法性判断，利用合法的智能密钥模块中存储的固定密钥，对所述密文数据进行解密，发往主机端。本发明还要求保护一种数据安全存储装置，包括分别存储密文数据和固定密钥的安全存储模块和智能密钥模块，本发明将固定密钥和密文数据分别存放在两个物理设备中，通过所述安全存储模块进行认证后允许固定密钥对所述密文数据进行解密，他人很难同时获知合法认证信息、密文数据、固定密钥，并获得对密文数据的操作权限，极大地提高了数据存储的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及信息安全领域，特别是一种数据安全读取方法及其安全存储装置。
背景技术
安全存储模块是一种带有处理器和存储器的小型硬件装置，它可通过计算机的数据通讯接口与计算机连接。现有技术中的安全存储模块采用PIN码验证用户身份的合法性，在进行身份认证时将安全存储模块与计算机相连，用户在计算机上输入PIN码，安全存储模块会自动校验该PIN码的正确性，只有当用户输入的PIN码正确时，才允许用户操作安全存储模块。安全存储模块具有密钥生成功能，并可安全存储密钥和预置加密算法。安全存储模块与密钥相关的运算完全在装置内部运行。由于安全存储模块具有高安全的特性，所以很多要求安全性较高的领域都采用安全存储模块进行身份认证，以保证操作的安全性。例如计算机开机保护系统常利用安全存储模块来确认使用者的身份。
然而，现有的安全存储模块在安全性和易用性方面仍存在许多不足。首先，由于许多用户为了防止忘记PIN码，经常采用诸如自己或家人的生日、电话号码等作为密码，这些有意义的字符串容易被他人猜测到，或者采用把密码抄在一个自己认为安全的地方，这也存在着安全隐患，极易造成密码泄露。现有的安全存储模块既存有密钥同时也存有用户信息，若非法分子盗取了该装置，就很有可能通过口令猜测得到用户设定的PIN码，一旦这种情况发生，非法分子便极易通过身份认证，最终达到窃取安全存储模块内部私密信息的目的。
其次，现有技术中，除了静态密码认证方式以外，还有使用用户生物特征信息代替密码进行认证的方式，即在初始化的时候把合法用户的生物特征信息存入装置内部，用户在使用时，需要一次或多次输入正确的生物特征信息方能通过认证，这种认证方式安全性强，但通常成本较高，使用时较为烦琐。
发明内容
本发明克服了上述缺点，提供了一种应用成本低、安全性高的数据安全读取方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
将密文数据和用于解密所述密文数据的固定密钥分别存放在安全存储模块和能够被所述安全存储模块读取的智能密钥模块中，其中安全存储模块为便携式安全存储设备，并且所述便携式安全存储设备与智能密钥模块之间采用非接触式通信方式进行通信；
当主机向所述便携式安全存储设备发送数据读取命令时，所述便携式安全存储设备读取智能密钥模块中的用户身份认证信息，并将该信息与所述便携式安全存储设备内部存储的合法用户信息进行比较，通过判断二者是否一致来验证智能密钥模块是否合法有效，并在判断智能密钥模块为有效时执行以下步骤：
所述便携式安全存储设备将其内部以密文形式存储的主机欲读取的数据发送到智能密钥模块中，
智能密钥模块利用其内部存储的固定密钥对主机欲读取的密文数据进行解密，
智能密钥模块与主机进行密钥协商以生成会话密钥，
智能密钥模块利用所述会话密钥对解密后的数据进行加密，所述便携式安全存储设备从智能密钥模块中读取加密后的数据，并发送给主机，
主机利用密钥协商生成的会话密钥对接收到的密文数据进行解密，完成对所述便携式安全存储设备中数据的安全读取。
用户身份认证信息为智能密钥模块的硬件标识。
智能密钥模块以通过合法性认证的所述身份认证信息为种子，与主机进行密钥协商以生成会话密钥。
当所述便携式安全存储设备判断智能密钥模块无效时，记录操作日志，系统提示错误信息。
本发明要求保护的数据安全读取方法，通过将固定密钥和密文数据分别存放在两个物理设备中，并通过所述安全存储模块进行认证后再允许固定密钥对所述密文数据进行解密，他人很难同时获知合法认证信息、密文数据、固定密钥，从而获得对密文数据的操作权限，在很大程度上提高了数据存储的安全性，此外，通过密钥协商后的会话密钥，对所述解密后的明文数据进行加密，进一步提高了数据传输过程中的可靠性。本发明要求保护的数据安全存储装置，将固定密钥和密文数据分别存放安全存储模块和智能密钥模块中，在两个物理设备中，通过所述安全存储模块进行认证后允许固定密钥对所述密文数据进行解密，他人很难同时获知合法认证信息、密文数据、固定密钥，并获得对密文数据的操作权限，极大地提高了数据存储的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例一的控制流程图；
图2为本发明实施例二的控制流程图；
图3为本发明实施例三的控制流程图；
图4为本发明实施例四的控制流程图；
图5为本发明实施例五的原理图。
具体实施方式
实施例一：
本实施例是一种数据安全读取方法，首先要将密文数据和用于解密所述密文数据的固定密钥分别存放在安全存储模块和能够被所述安全存储模块读取的智能密钥模块中。数据的读取过程如图1中所示，
步骤201、安全存储模块上电工作，与主机建立连接；
步骤202、主机向所述安全存储模块发送数据读取命令；
步骤203、安全存储模块向智能密钥模块发送密钥读取命令；
步骤204、安全存储模块读取智能密钥模块中的用户身份认证信息，并将该信息与其内部存储的合法用户信息进行比较，通过判断二者是否一致来验证智能密钥模块是否有效，在本实施例中，所述认证信息为预先存储在智能密钥模块中的用户ID号。在验证所述智能密钥模块中的ID号合法有效后执行步骤206；否则，执行步骤205；
步骤205、安全存储模块内部在判断智能密钥模块无效后，记录下操作日志，并向用户提示错误信息；
步骤206、安全存储模块内部判断智能密钥模块有效，读取智能密钥模块中存储的固定密钥；
步骤207、安全存储模块利用固定密钥对其内部以密文形式存储的主机欲读取的密文数据进行解密，并将解密后的数据发送到主机内部，完成主机对数据的读取；
步骤208、主机内部响应用户的操作指令，使用所述解密后的数据执行改写等操作后，并将操作后的需要保存的结果返回到安全存储模块中；
步骤209、安全存储模块内部利用所述固定密钥对接收到的主机返回的数据加密并存储。
实施例二：
本实施例是一种数据安全读取方法，首先要将密文数据和用于解密所述密文数据的固定密钥分别存放在安全存储模块和能够被所述安全存储模块读取的智能密钥模块中，数据的读取过程如图2中所示，
步骤301、安全存储模块上电工作，与主机建立连接；
步骤302、主机向所述安全存储模块发送数据读取命令；
步骤303、安全存储模块向智能密钥模块发送密钥读取命令；
步骤304、安全存储模块内部读取智能密钥模块中的用户身份认证信息，并将该信息与其内部存储的合法用户信息进行比较，通过判断二者是否一致来验证所述智能密钥模块是否有效，在本实施例中，所述身份认证信息为用户自定义密码，在验证所述智能密钥模块中存储的密码合法有效后执行步骤306，否则执行步骤305；
步骤305、安全存储模块内部在判断智能密钥模块无效后，记录下操作日志，并向用户提示错误信息；
步骤306、安全存储模块内部判断智能密钥模块有效后，正常读取智能密钥模块中存储的固定密钥；
步骤307、安全存储模块利用固定密钥对其内部以密文形式存储的主机欲读取的数据进行解密；
步骤308、安全存储模块以通过合法性认证的所述身份认证信息为种子，与主机进行密钥协商生成会话密钥；
步骤309、安全存储模块利用会话密钥对解密后的数据进行加密，并发送到主机内部；
步骤310、主机内部再利用密钥协商生成的会话密钥对接收到的密文数据进行解密，并利用解密后的实现数据显示输出或其他应用操作。
实施例三：
本实施例是一种数据安全读取方法，首先要将密文数据和用于解密所述密文数据的固定密钥分别存放在安全存储模块和能够被所述安全存储模块读取的智能密钥模块中，数据的读取过程如图3中所示，
步骤401、安全存储模块上电工作，与主机建立连接；
步骤402、主机向安全存储模块发送数据读取命令；
步骤403、安全存储模块向智能密钥模块发送数据操作命令；
步骤404、安全存储模块内部读取智能密钥模块中的用户身份认证信息，并将该信息与其内部存储的合法用户信息进行比较，通过判断二者是否一致来验证智能密钥模块是否有效，在本实施例中，用户身份认证信息为用户指纹图像信息。在验证所述智能密钥模块中存储的指纹图像信息合法有效后执行步骤406，否则执行步骤405；
步骤405、安全存储模块判断智能密钥模块无效，记录操作日志，系统提示错误信息；
步骤406、安全存储模块判断智能密钥模块有效，将其内部以密文形式存储的主机欲读取的数据发送到智能密钥模块中；
步骤407、智能密钥模块利用其内部存储的固定密钥对接收到的密文数据进行解密，所述安全存储模块从智能密钥模块中读取解密后的数据，并发送到主机，完成数据的安全读取；
步骤408、主机响应用户的操作指令，使用接收到的密后数据执行改写、显示、运算等操作，并将操作后的需要保存的结果返回到安全存储模块中；
步骤409、安全存储模块将主机改写后的数据转发到智能密钥模块中，所述智能密钥模块利用对其内部存储的固定密钥对改写后的数据进行加密，再发送到安全存储模块中存储。
实施例四：
本实施例是一种数据安全读取方法，首先要将密文数据和用于解密所述密文数据的固定密钥分别存放在安全存储模块和能够被所述安全存储模块读取的智能密钥模块中，数据的读取过程如图4中所示，
步骤501、安全存储模块上电工作，与主机建立连接；
步骤502、主机向安全存储模块发送数据读取命令；
步骤503、安全存储模块向智能密钥模块发送数据操作命令；
步骤504、安全存储模块内部读取智能密钥模块中的用户身份认证信息，并将该信息与其内部存储的合法用户信息进行比较，通过判断二者是否一致来验证智能密钥模块是否有效，在本实施例中，用户身份认证信息为所述智能密钥模块的硬件标识，如序列号等。在验证所述智能密钥模块中存储的硬件标识合法有效后执行步骤506，否则执行步骤505；
步骤505、安全存储模块内部判断智能密钥模块无效，记录操作日志，系统提示错误信息；
步骤506、安全存储模块内部判断智能密钥模块有效，将其内部以密文形式存储的主机欲读取的数据发送到所述智能密钥模块中；
步骤507、智能密钥模块利用其内部存储的固定密钥对主机欲读取的密文数据进行解密；
步骤508、智能密钥模块以通过合法性认证的所述身份认证信息为种子，与主机进行密钥协商生成会话密钥；
步骤509、智能密钥模块利用所述会话密钥对解密后的数据进行加密，安全存储模块从智能密钥模块中读取加密后的数据，并发送到主机内部；
步骤510、主机利用密钥协商生成的会话密钥对接收到的密文数据进行解密，完成对安全存储模块中数据的安全读取；
步骤511、主机利用接收到的数据执行用户的操作指令，例如对解密后的数据执行改写操作；
步骤512、主机将改写后的需要存储的数据在返回到所述安全存储模块中；
步骤513、安全存储模块将主机改写后的数据发送到智能密钥模块中，智能密钥模块利用对其内部存储的固定密钥对改写后的数据进行加密，安全存储模块从智能密钥模块中读取加密后的数据并存储。
实施例五：
本实施例是一种数据安全存储装置，能够采用本发明中的数据安全读取方法，实现数据的安全读取，如图5中所示，包括安全存储模块2和智能密钥模块3两部分构成。
所述安全存储模块为带有USB接口的便携式安全存储模块，包括微处理单元21、存储单元22、射频单元23、天线单元24、USB接口单元25。
所述微处理单元21用于合法性认证控制、数据的读写控制、解析通信接口协议、加解密控制或会话密钥的生成、存储和管理，并控制所述USB接口单元与总机之间的通信；所述存储单元22可以采用大容量存储器，作移动硬盘使用，又进一步包括数据存储区221和程序存储区222，数据存储区221又进一步包括普通数据存储区和私有数据存储区，普通数据存储区用于存储明文数据，私有数据存储区用于存储被保护的密文数据、加/解密密钥、数字证书、用户自定义密码、硬件信息等合法用户的身份认证信息以及从智能密钥模块中读取的信息。所述程序存储区222用于存放固件程序、加/解密程序，实现安全存储模块与主机间的通信、对主机发送的信息进行解析、处理、对用户进行身份认证、实现用户权限管理、完成对存储区的输入/输出管理、对数据进行加/解密处理。射频单元23用于实现电磁波信号与数字信号之间调制/解调功能，可将从天线24接收到的电磁波信号转换为微处理单元21能够识别的数字信号，以及将处理后的数字信号转换为电磁波信号通过天线25发送给智能密钥模块3；所述天线24为耦合线圈，用于感应并接收智能密钥模块3发送的信息，以及向所述智能密钥模块3发送信息。
所述智能密钥模块3包括加/接密单元31、数据存储单元32、射频单元33、天线34。所述射频单元33和天线34用于向所述安全存储模块2发送信息，数据存储单元32用于存储固定密钥、读取信息安全设备的密文数据以及会话密钥的生成、存储和管理；所述加/解密单元31，用于利用固定密钥对读取的密文数据进行解密或/和利用会话密钥对明文数据进行加密。
所述安全存储模块2通过接口单元11与所述主机1建立通信，接收主机1发来的数据读取命令，并将被读取的数据通过接口单元11发送到数据处理单元12，共主机执行相应的改写、显示、计算等操作。
在本发明通过将固定密钥和密文数据分别存放在两个物理设备中，并通过所述安全存储模块进行认证后再允许固定密钥对所述密文数据进行解密，他人很难同时获知合法认证信息、密文数据、固定密钥，从而获得对密文数据的操作权限，在很大程度上提高了数据存储的安全性，此外，通过密钥协商后的会话密钥，对所述解密后的明文数据进行加密，进一步提高了数据传输过程中的可靠性。同时，本发明增加了设备与主机间的密文通信方法，在此情况下，即使木马程序截获了传输过程中的数据，由于没有密钥，因此无法对其进行解密，最终不能获得明文信息，这在一定程度上提高了数据传输过程中的可靠性；本发明由于采用非接触式的射频通信技术，具有不易磨损，方便易用等特点，从而给使用者带来了极大的方便。此外，通过对合法性认证中，对未通过认证的智能密钥模块，即非法的智能密钥模块，将访问日期、时间等信息以访问日志的形式记录下来，方便用户查询以往的使用历史记录。
以上对本发明所提供的数据安全读取方法及其安全存储装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种数据安全读取方法，其特征在于：将密文数据和用于解密所述密文数据的固定密钥分别存放在安全存储模块和能够被所述安全存储模块读取的智能密钥模块中，其中安全存储模块为便携式安全存储设备，并且所述便携式安全存储设备与智能密钥模块之间采用非接触式通信方式进行通信；
当主机向所述便携式安全存储设备发送数据读取命令时，所述便携式安全存储设备读取智能密钥模块中的用户身份认证信息，并将该信息与所述便携式安全存储设备内部存储的合法用户信息进行比较，通过判断二者是否一致来验证智能密钥模块是否合法有效，并在判断智能密钥模块为有效时执行以下步骤：
所述便携式安全存储设备将其内部以密文形式存储的主机欲读取的数据发送到智能密钥模块中，
智能密钥模块利用其内部存储的固定密钥对主机欲读取的密文数据进行解密，
智能密钥模块与主机进行密钥协商以生成会话密钥，
智能密钥模块利用所述会话密钥对解密后的数据进行加密，所述便携式安全存储设备从智能密钥模块中读取加密后的数据，并发送给主机，
主机利用密钥协商生成的会话密钥对接收到的密文数据进行解密，完成对所述便携式安全存储设备中数据的安全读取。
2.根据权利要求1所述的数据安全读取方法，其特征在于：用户身份认证信息为智能密钥模块的硬件标识。
3.根据权利要求1所述的数据安全读取方法，其特征在于：智能密钥模块以通过合法性认证的所述身份认证信息为种子，与主机进行密钥协商以生成会话密钥。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的数据安全读取方法，其特征在于：当所述便携式安全存储设备判断智能密钥模块无效时，记录操作日志，系统提示错误信息。
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Granted publication date: 20120222 |
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