CN101382982A - 一种物理单向传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物理单向传输装置，其构成是：数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，所述的物理单向传输装置依次连接数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，所述的物理单向传输单元由电光转换器和光电转换器构成，所述的数据发送单元有与相对低密级存储设备握手的接口A、以及对信号进行处理和纠错或检错处理的处理单元A构成，所述的数据接收单元有接收来自物理单向传输单元数据和提取同步数据的处理单元B、和与相对高密级存储设备连接的接口B构成，还有在处理单元A连接有输入单元和显示单元A，以及在处理单元B连接显示单元。本发明采用了单向传输技术，确保了该装置的数据单向传输的可靠性。

Description

一种物理单向传输装置

技术领域

本发明涉及数据安全防护技术，特别是指一种物理单向传输装置。

背景技术

由于国家信息安全的需要，部队、机关单位和涉密企业都面临如何保证低密级设备(包括低密级计算机或低密级存储设备等)向高密级设备(包括高密级计算机或高密级存储设备等)安全地拷贝文件数据。所谓安全就是必须保证在进行拷贝数据文件操作时，数据只能是单向从低密级设备到高密级设备，高密级设备中的涉密数据不会泄密到低密级的设备。目前通常使用的方法是物理隔绝不同密级的设备，或人工采用便携式存储设备(比如：CF卡、记忆棒、U盘、活动硬盘等)从低密级的计算机设备中拷贝数据，再将便携式存储设备上的数据拷贝到高密级设备中。这种方法不仅效率低，而且，如果便携式设备中有类似木马病毒，或者人为差错，都将导致涉密数据的泄漏。在公开专利CN1878172A中涉及的单向物理隔离网闸的数据安全性依赖于USB存储器硬件的写保护机制，必须通过计算机的软件来实现切换，因此该发明只能实现不同密级的计算机之间的数据安全传送，无法实现不同密级的便携式存储设备与计算机之间、不同密级的便携式存储设备之间的数据安全传送；另外装置有额外的USB存储器硬件开销，如果一次性要拷贝的数据非常大，则USB存储器的存储空间也相应要求非常大，而在公开专利CN200710129797.5中虽然解决了上述问题，但其数据单向传输性是有数据链路层所决定的，因此其单向性是通过软件实现，因此仍存在一定程度的不可靠性因素，比如装置物理层的电子元器件(特别是处理器或者其它可编程器件)内存在的恶意设计或者缺陷，会导致原本要设计的装置单向性失效等情况。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种物理单向传输装置，确保不同密级的计算机之间，不同密级的便携式存储设备与计算机之间、以及不同密级的便携式存储设备之间的数据单向传输性，其单向性是通过物理层来保证的。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种物理单向传输装置，相对低密级存储设备到相对高密级存储设备间连接有物理单向传输装置，所述的物理单向传输装置依次连接数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，

所述的物理单向传输单元由电信号转换为光信号的电光转换器和由光信号转换为电信号的光电转换器构成；

所述的数据发送单元有与相对低密级存储设备握手的接口A、以及对信号进行处理、添加同步数据、添加纠错或检错数据的处理单元A构成；所述的数据接收单元有接收来自物理单向传输单元数据和提取同步数据的处理和纠错或检错处理单元B、和与相对高密级存储设备连接的接口B构成；

所述物理单向传输装置内的接口A和接口B为USB接口或以太网接口。

相对低密级存储设备到相对高密级存储设备间连接有物理单向传输装置，所述的物理单向传输装置依次连接数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，

所述的物理单向传输单元由电信号转换为光信号的电光转换器和由光信号转换为电信号的光电转换器构成；

所述的数据发送单元有与相对低密级存储设备握手的接口A、以及对信号进行处理、添加同步数据、添加纠错或检错数据的处理单元A构成；所述的数据接收单元有接收来自物理单向传输单元数据和提取同步数据的处理和纠错或检错处理单元B、和与相对高密级存储设备连接的接口B构成；

所述物理单向传输装置内的接口A和接口B为USB接口或以太网接口；

所述的数据接收单元中的处理单元B连接有显示文件传输的显示单元B。

相对低密级存储设备到相对高密级存储设备间连接有物理单向传输装置，所述的物理单向传输装置依次连接数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，

所述的物理单向传输单元由电信号转换为光信号的电光转换器和由光信号转换为电信号的光电转换器构成；

所述的数据发送单元有与相对低密级存储设备握手的接口A、以及对信号进行处理、添加同步数据、添加纠错或检错数据的处理单元A构成；

所述的数据接收单元有接收来自物理单向传输单元数据和提取同步数据的处理和纠错或检错处理单元B、和与相对高密级存储设备连接的接口B构成；

所述物理单向传输装置内的接口A和接口B为USB接口或以太网接口；

所述的数据发送单元中的处理单元A连接有传输数据文件、命令的输入单元和显示单元A。

相对低密级存储设备到相对高密级存储设备间连接有物理单向传输装置，所述的物理单向传输装置依次连接数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，

所述的物理单向传输单元由电信号转换为光信号的电光转换器和由光信号转换为电信号的光电转换器构成；

所述的数据发送单元有与相对低密级存储设备握手的接口A、以及对信号进行处理、添加同步数据、添加纠错或检错数据的处理单元A构成；

所述的数据接收单元有接收来自物理单向传输单元数据和提取同步数据的处理和纠错或检错处理单元B、和与相对高密级存储设备连接的接口B构成；

所述物理单向传输装置内的接口A和接口B为USB接口或以太网接口；

所述的数据发送单元中的处理单元A连接有传输数据文件、命令的输入单元和显示单元A；

所述的数据接收单元中的处理单元B连接有显示文件传输的显示单元B。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1.本发明提出的物理单向传输装置能够实现安全地把低密级存储设备中的数据文件物理单向地传输到高密级存储设备中，在数据传输过程中，高密级存储设备中的涉密文件不会由于病毒或者人为等差错，导致高密级存储设备中的涉密数据泄漏到低密级存储设备中，而导致泄密。

2.本发明提出的物理单向传输装置采用了单向光的传输技术，确保了系统的数据单向传输性，不会由于装置物理层的电子元器件(特别是处理器或者其它可编程器件)内存在的恶意设计或者缺陷，会导致原本要设计的装置单向性失效等情况。

附图说明

图1.本发明的系统示意图。

图2.工作模式一的示意图。

图3.工作模式二的示意图。

图4.工作模式三的示意图。

图5.工作模式四的示意图。

图6.实施例1的物理单向传输装置硬件结构。

图7.通信数据结构。

图8.实施例2的物理单向传输装置硬件结构。

图9.实施例3的物理单向传输装置硬件结构。

图10.实施例4的物理单向传输装置硬件结构。

具体实施方式

所述物理单向传输装置，是一种从相对低密级存储设备到相对高密级存储设备间的单向物理单向传输装置，其单向性是由物理硬件决定的。

所述物理单向传输装置，包括数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，该装置用于连接两个不同密级的存储设备，确保相对低密级设备中的数据物理单向地传输至相对高密级的存储设备中，数据发送单元从低密级设备中获取数据并发送数据到物理单向传输单元，物理单向传输单元再把数据单向传输到数据接收单元，最后把数据通过数据接收单元把数据传输到高密级设备。当所述装置连接的存储设备中含有计算机时，该计算机内需装有该装置的驱动以及人机界面软件。

所述物理单向传输装置内的数据发送单元包括接口A和处理单元A，所述物理单向传输单元包括电光转换器、光电转换器，所述接收单元包括处理单元B、显示单元B以及接口B。其中，接口A是该装置与相对低密级设备的数据接口，该装置通过接口A从相对低密级设备中获得要传输的数据，然后交予处理单元A进行处理，处理后的数据通过物理单向传输单元传输至处理单元B进行再处理，处理单元B根据接收数据是否正确进行判断，如果正确则通过接口B把数据传输至高密级设备，错误则通过显示单元B提示用户该数据文件传输错误，需要重传。

所述物理单向传输装置内的数据发送单元还包括：输入单元和显示单元A，用户通过输入单元控制向处理单元A发送选择要传输数据文件以及数据开始传输的命令；显示单元A用于显示低密级设备存储的数据目录和文件名，以及显示输入单元输入的各项操作的结果。这两个单元的引入，解决了在低密级设备为单纯的存储体设备(比如U盘、活动硬盘等)时的数据传输。显示单元可以显示存储体内设备存储的数据文件和目录结构，用户通过输入单元可以选择要传输的文件和目录，并启动装置的数据单向传输。

所述物理单向传输装置内的接口A和接口B，至少包括USB接口和以太网接口之一，因此可以实现带USB接口和以太网接口的计算机与其它存储设备(U盘、活动硬盘、手机、相机等)、计算机之间、其它存储设备间，从低密级设备到高密级设备的单向数据传输。

所述数据发送单元中的处理单元A，通过接口A完成与相对低密级设备间的握手和控制通信，以及对接收的数据进行分帧和分包处理，并在每帧数据的前面加入位同步码，以保证数据接收单元能够和数据发送单元保持同步，在每个包内加入至少纠错码或检错码之一的码字，接收单元B可根据接收的数据进行纠错或检错，此外，处理单元A把处理后的数据传输至物理单向传输单元。

所述物理单向传输装置内的物理单向传输单元包括电光转换器以及光电转换器，在物理硬件上具有数据传输的单方向性。

所述物理单向传输装置的处理单元B，接收来自物理单向传输单元的数据，提取位同步数据进行同步，再对每帧以及每个包数据进行帧同步、包同步处理，提取出原始数据，并把该数据传输至接口B，最后发送给相对高密级的设备，此外，处理单元对接收的数据包内数据进行纠错或检错，当接收数据无法纠错时，则提示用户重传该数据文件。

所述物理单向传输装置的显示单元B，显示当前正在传输的数据文件名，在该数据文件传输完毕后，提示操作者该数据文件传输是否正确。

所述的物理单向传输装置的物理单向传输装置内的数据发送单元与数据接收单元是电隔离的，保证了数据不会从电力线通道泄露数据。

所述的软件，其特征在于，操作者可以通过该软件选择要传输的目标文件，或者指定存储路径。

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述。

图1是本发明的装置示意图，其中“物理单向传输装置”是本发明要实现的硬件核心装置。该装置主要有两个高速接口A和B(接口至少包含USB接口或以太网接口中的一种，当然根据实际应用情况也可采用RS232或RS488等其它接口)，其中A口用来连接相对低密级的便携式存储设备或计算机；另一个是B口，用来连接相对高密级的移动硬盘、U盘或计算机。在工作时，物理单向传输装置通过A口接收低密级设备端的数据，然后再通过B口的把该数据输出到与之连接的高密级的计算机或便携式存储设备中。为了保证B口连接的高密级设备中的涉密数据不会泄漏到与A口连接的低密级设备中，本发明涉及的物理单向传输装置的数据传输方向是单向的，即数据只能从A口输入到B口输出，其单向性是由物理器件所决定。不会由于装置物理层的电子元器件(特别是处理器或者其它可编程器件)内存在的恶意设计或者缺陷，会导致原本要设计的装置单向性失效等情况。

根据要实现的应用需求，装置可以提供以下不同的四种工作模式，

1)低密级存储体单向拷贝数据到高密级计算机的工作模式，如图2所示。存储体可以包括U盘、移动硬盘、支持USB接口标准的手机或相机等，操作过程如下：操作人员把数据安全传输装置的B口连接高密级计算机的USB接口，然后把低密级存储体插入数据安全传输装置的A口(采用USB接口)，最后通过操作物理单向传输装置的发送单元的输入单元的操作完成把低密级存储体内存储的感兴趣数据单向传输到高密级计算机内。

2)低密级存储体数据安全拷贝到高密级存储体的工作方式，如图3所示。操作过程如下：把低密级移动硬盘或U盘插入数据安全传输装置的A口，高密级的存储体连入传输装置的B口，通过物理单向传输装置上输入和显示单元把低密级存储体上感兴趣的数据文件安全拷贝到高密级的存储体上。

这种工作模式的优点是：两个磁盘间的安全数据拷贝，无须通过计算机来操作。

3)低密级计算机拷贝本机数据到高密级存储体的工作模式，如图4所示。操作过程如下：操作人员把物理单向传输装置的A口连接低密级计算机的USB接口或以太网接口，然后把高密级移动硬盘或U盘插入物理单向传输装置的B口(采用USB接口)，最后操作人员通过在低密级计算机上安装的与数据安全传输装置通信的专用软件界面来把机器中的数据安全拷贝到涉密移动硬盘或U盘的数据。

这种工作模式的优点是：a)数据安全传输装置体积小；b)通过低密级计算机中安装的专用软件进行数据拷贝，操作非常简单。

4)低密级计算机拷贝本机数据到高密级计算机的工作模式，如图5所示。操作过程如下：操作人员把数据安全传输装置的B口(可以采用USB接口或以太网接口)连接工作用高密级计算机的USB接口或者以太网接口，然后把物理单向传输装置A口(可以采用USB接口或以太网接口)连接低密级计算机的USB接口或者以太网接口，操作人员在高密级计算机中运行专用软件处于数据接收状态，然后再在低密级计算机上通过设计的专用软件来把要拷贝的数据选择传输即可。

这种工作模式的优点是：a)数据安全传输装置体积小；b)通过计算机中安装的专用软件进行拷贝，操作非常简单c)适合大批量数据的拷贝。

针对系统的四种工作模式，提供相应四个实施例的描述。

如图6所示为实施例1的物理单向传输装置的硬件结构框图。物理单向传输装置内的数据发送单元包括接口A、处理单元A、输入单元和显示单元A，物理单向传输单元包括电光转换器、光电转换器，数据接收单元包括处理单元B、接口B。当低密级存储体与接口A连接后，通过输入单元以及显示单元A可以查看和选择要传输存储体上存储的数据文件名以及目录结构，输入单元可以是键盘，显示单元可以是小型液晶显示屏。另考虑接口A连接的主要是相对低密级的U盘、活动硬盘等，因此在本实施例中该接口采用高速USB接口，该接口受处理单元A的控制，完成与相对低密级存储体间的握手和控制通信，并从相对低密级设备中获得要传输的数据，然后交与处理单元A进行处理，数据发送单元中的处理单元A对接收的数据进行分帧和分包处理，并在每帧数据的前面加入位同步码，以保证数据接收单元能够和数据发送单元保持同步，在每个包内加入至少纠错码或检错码之一的码字，处理后的数据传输至物理单向传输单元。该通信的数据结构如图7所示，其中帧同步码在每个要传输的新文件的开始插入，而位同步码则根据光传输性能确定，本实施例是在传输数据的每1M字节左右插入同步码，包头部分含有包同步信息，但本发明不局限于该数据结构形式，也可采用其它的数据结构形式，目的是保证接收端能够正确接收数据。物理单向传输单元包括电光转换器以及光电转换器，在物理硬件上具有数据传输的单方向性，电光转换器把来自处理单元A的数据以单向光的方式传递到光电转换器，再次转换为电信号输出到数据接收单元的处理单元B，进行再处理，首先是提取位同步数据进行同步，再对每帧以及每个包数据进行帧同步和包同步处理，提取出原始数据，并把该数据传输至接口B，最后发送给相对高密级的设备，由于连接的是计算机，因此接口B可以采用高速的USB接口或者以太网接口均可。此外，处理单元B对接收的数据包内数据进行纠错或检错，当接收数据无法纠错时，则通过在高密级计算机上提示用户该数据文件需要重传，该计算机上还能显示当前正在传输的数据文件名，在该数据文件传输完毕后，提示操作者该数据文件传输是否正确。特别是物理单向传输装置的物理单向传输装置内的数据发送单元与数据接收单元是电隔离的，保证了数据不会从该装置内的电力线通道泄露数据。在高密级计算机内设置有相应的软件，该软件主要完成人机界面、物理单向传输装置的驱动，另外，操作者还可以通过该软件选择要传输的目标文件，或者指定存储路径，并提供当前数据传输的状态，当接收数据无法纠错时，则通过在高密级计算机上提示用户该数据文件需要重传。

如图8所示为实施例2的物理单向传输装置的硬件结构框图，物理单向传输装置内的数据发送单元包括接口A、处理单元A、输入单元和显示单元A，物理单向传输单元包括电光转换器、光电转换器，接收单元包括处理单元B、显示单元B以及接口B。与实施例1相比较，数据发送单元与物理单向传输单元完全相同，因此在本实施例中不再复述该部分。数据接收单元中的处理单元A提取位同步数据进行同步，再对每帧以及每个包数据进行位同步、帧同步处理，提取出原始数据，并把该数据传输至接口B，最后发送给相对高密级存储体，由于目前大多数存储体均采用USB接口，因此本实施例的接口B采用了高速的USB接口，但根据实际的存储体的接口不同，本实施例也可采用RS232、以太网接口或其它接口。此外，处理单元B对接收的数据包内数据进行纠错或检错，当接收数据无法纠错时，则处理单元会控制显示单元B提示用户该数据文件需要重传，另外，显示单元B还显示当前正在传输的数据文件名。本实施例中的物理单向传输装置内的数据发送单元与数据接收单元是电隔离的，保证了数据不会从该装置内的电力线通道泄露数据。

如图9所示为实施例3的物理单向传输装置的硬件结构框图，物理单向传输装置内的数据发送单元包括接口A与处理单元A，物理单向传输单元包括电光转换器、光电转换器，接收单元包括处理单元B、显示单元B以及接口B。与实施例2相比较，数据接收单元与物理单向传输单元完全相同，因此在本实施例中不再复述该部分。而数据接收单元则没有了显示单元A和输入单元，这两部分的功能则由与接口A相连接的低密级计算机完成。接口A在本实施例采用了以太网接口，但也可采用高速USB接口等。当物理单向传输装置上电，并且接口A与低密级的计算机，该装置则处于数据接收状态，用户可通过低密级计算机内的软件部分实现对要传输数据文件和目录选择，并启动数据的发送。

如图10所示为实施例4的物理单向传输装置的硬件结构框图，物理单向传输装置内的数据发送单元包括接口A与处理单元A，物理单向传输单元包括电光转换器、光电转换器，接收单元包括处理单元B以及接口B。其中数据发送单元与实施例3完全相同，其中物理单向传输单元与实施例1、2、3完全相同，其中数据接收单元与实施例1完全相同，因此实施例4具体硬件框图不再进行复述。而低密级计算机与高密级计算机内的软件分别与实施例3和实施例4也完全相同，也不再复述。本实施例主要是解决了把低密级计算机内的数据文件和目录单向传输到指定的高密级计算机目录位置。

从实施例1到实施例4分别是针对装置的四种工作模式而确定的，为了节约功耗以及成本，在实际装置设计时，可把物理单向传输装置内的输入单元、显示单元A以及显示单元B设计为可拆卸的，在不需要该单元时可把该单元拆卸下来，这样可以减小整个装置的体积和功耗。比如在从实施例2转换为实施例4时，可把输入单元、显示单元A以及显示单元B均从物理单向传输装置上拆卸下来。

装置涉及的处理单元A和处理单元B可以采用专用ASIC设计方式实现，也可采用以处理器为核心的软硬件相结合方式实现，均应在本发明所保护的范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的技术方案所作的等效变换、替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种物理单向传输装置，其特征在于：相对低密级存储设备到相对高密级存储设备间连接有物理单向传输装置，所述的物理单向传输装置依次连接数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，

所述的物理单向传输单元由电信号转换为光信号的电光转换器和由光信号转换为电信号的光电转换器构成；

所述的数据发送单元有与相对低密级存储设备握手的接口A、以及对信号进行处理、添加同步数据、添加纠错或检错数据的处理单元A构成；所述的数据接收单元有接收来自物理单向传输单元数据和提取同步数据的处理和纠错或检错处理单元B、和与相对高密级存储设备连接的接口B构成；

所述物理单向传输装置内的接口A和接口B为USB接口或以太网接口。

2、一种物理单向传输装置，其特征在于：相对低密级存储设备到相对高密级存储设备间连接有物理单向传输装置，所述的物理单向传输装置依次连接数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，

所述的物理单向传输单元由电信号转换为光信号的电光转换器和由光信号转换为电信号的光电转换器构成；

所述的数据发送单元有与相对低密级存储设备握手的接口A、以及对信号进行处理、添加同步数据、添加纠错或检错数据的处理单元A构成；所述的数据接收单元有接收来自物理单向传输单元数据和提取同步数据的处理和纠错或检错处理单元B、和与相对高密级存储设备连接的接口B构成；

所述物理单向传输装置内的接口A和接口B为USB接口或以太网接口；

所述的数据接收单元中的处理单元B连接有显示文件传输的显示单元B。

3、一种物理单向传输装置，其特征在于：相对低密级存储设备到相对高密级存储设备间连接有物理单向传输装置，所述的物理单向传输装置依次连接数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，

所述的物理单向传输单元由电信号转换为光信号的电光转换器和由光信号转换为电信号的光电转换器构成；

所述的数据发送单元有与相对低密级存储设备握手的接口A、以及对信号进行处理、添加同步数据、添加纠错或检错数据的处理单元A构成；

所述的数据接收单元有接收来自物理单向传输单元数据和提取同步数据的处理和纠错或检错处理单元B、和与相对高密级存储设备连接的接口B构成；

所述物理单向传输装置内的接口A和接口B为USB接口或以太网接口；

所述的数据发送单元中的处理单元A连接有传输数据文件、命令的输入单元和显示单元A。

4、一种物理单向传输装置，其特征在于：相对低密级存储设备到相对高密级存储设备间连接有物理单向传输装置，所述的物理单向传输装置依次连接数据发送单元、物理单向传输单元、数据接收单元，

所述的物理单向传输单元由电信号转换为光信号的电光转换器和由光信号转换为电信号的光电转换器构成；

所述的数据发送单元有与相对低密级存储设备握手的接口A、以及对信号进行处理、添加同步数据、添加纠错或检错数据的处理单元A构成；

所述的数据接收单元有接收来自物理单向传输单元数据和提取同步数据的处理和纠错或检错处理单元B、和与相对高密级存储设备连接的接口B构成；

所述物理单向传输装置内的接口A和接口B为USB接口或以太网接口；

所述的数据发送单元中的处理单元A连接有传输数据文件、命令的输入单元和显示单元A；

所述的数据接收单元中的处理单元B连接有显示文件传输的显示单元B。

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