CN102289611B - 安全智能密码芯片及其虚拟通信文件自动构建方法 - Google Patents

安全智能密码芯片及其虚拟通信文件自动构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种安全智能密码芯片及其虚拟通信文件自动构建方法，安全智能密码芯片包括SD接口，用于接收主设备传送到安全智能密码芯片的需要作安全处理的数据；安全引擎，用于调用卡片内相应的安全算法对主设备传入的数据进行处理，数据处理完成后，通过所述SD接口送回主设备内的相应程序；安全算法模块，是指固化在芯片内的具有加解密算法和摘要算法功能的安全算法模块，用于被安全引擎调用来对主设备传入的数据进行处理；智能卡内安全存储区，用于存储智能卡工作所需的数据和本发明中所指的预置在卡内的需要返回给主设备的通信文件的相关信息，可节约成本同时较好和有力保障安全智能密码卡片提供安全密码服务功能的优点。

Description

安全智能密码芯片及其虚拟通信文件自动构建方法
技术领域
本发明涉及一种可以节约成本同时较好和有力保障安全智能密码卡片提供安全密码服务功能的安全智能密码芯片及其虚拟通信文件自动构建方法。
背景技术
随着社会的进步和科技的发展，人类社会步入信息时代。一方面信息技术和产业获得高速发展，呈现出空前繁荣的景象。另一方面，危害信息安全的事件却不断发生，信息安全所面临的形势是严峻的。在此背景下，人们研制出各种各样的智能存储卡，试图在一定程度上保护信息安全。
目前，主流的面向（支持）SD协议的智能存储卡系统普遍采用三芯片架构。如图1所示，该三芯片架构包括SD卡控制器芯片、智能卡控制器芯片和闪存（FLASH）芯片三个主要部分。智能存储卡支持对称、非对称密码算法和摘要算法，可存储用户证书，用于用户身份识别、提供安全控制策略和相应安全算法以及用户重要信息和交易信息的安全存储。
主设备（如PC机或移动终端设备等）与智能存储卡（以下称为卡片）间的通信是通过SD协议来进行的。智能存储卡既可提供普通文件的存储，也可提供前面介绍的安全密码服务功能。对于后者具体来讲，对主设备中的上层应用来说，其对卡片发送命令和接收返回数据均是采用文件读写方式来实现的。在格式化和创建智能存储卡片系统后，卡片中会有包括几个隐含文件夹。这些隐含文件夹内会包括几类文件（即标题中所指的通信文件）：（1）用来存储卡片返回信息的文件；（2）卡片本身所需要使用的系统文件；（3）向卡片写入命令的文件。所有这些隐含文件夹及其中的文件都存储于智能存储卡系统的FLASH芯片内。这些通信文件是在卡片发给用户使用前由专门的发卡工具来创建在FLASH中的。
上面提到智能存储卡既可提供普通文件的存储，也可提供前面介绍的安全密码服务功能。根据不同的应用需求，有的用户只需要使用智能存储卡的安全密码服务功能，而并不需要其提供普通文件的存储，即仅将该智能存储卡当作一张安全密码卡来使用，并不需要使用卡内的Flash,出于节约卡片成本的考虑，在卡片厂商制作卡片时需要将卡内的Flash芯片去掉。对于这种情况，由于Flash芯片并不存在，那么相应的通信文件的实体便无处可存。而没有通信文件，卡片是没有办法提供安全密码服务的。如何在这种情况下正常地使用卡片的安全密码功能是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种在安全智能密码芯片支持下基于安全智能密码芯片的安全智能密码芯片及其虚拟通信文件自动构建方法，所述的虚拟是指通信文件并不是真实存在于智能存储芯片的FLASH中的，而是在卡片上电即插入正在运行的主设备中时，由卡片内的控制器对主设备虚拟生成的，从主设备的角度来看，该文件是真实存在的。
本发明的目的是这样实现的：
一种安全智能密码芯片，其特征在于：包括：
SD接口，用于接收主设备传送到安全智能密码芯片的需要作安全处理的数据；
安全引擎，用于调用卡片内相应的安全算法对主设备传入的数据进行处理，数据处理完成后，通过所述SD接口送回主设备内的相应程序；
安全算法模块，是指固化在芯片内的具有加解密算法和摘要算法功能的安全算法模块，用于被安全引擎调用来对主设备传入的数据进行处理；
智能卡内安全存储区，用于存储智能卡工作所需的数据和本发明中所指的预置在卡内的需要返回给主设备的通信文件的相关信息。
一种基于安全智能密码芯片的虚拟通信文件自动构建方法，其特征在于：该基于安全智能密码芯片的通信文件虚拟自动构建方法包括如下步骤：
第一步，在卡片上电后，主设备发SD相关命令与卡片进行通信，其中包括主设备中的上层系统对卡片内文件进行枚举所对应的SD读命令；
第二步，卡片收到上述SD命令后，卡片中的卡片操作系统（COS）直接虚拟产生出通信文件相应的信息，其中包括：
1）          FAT表（文件配置表）信息；
2）          各通信文件的所在扇区内的内容；
然后将这些信息按照SD命令的形式返回给主设备；
第三步，主设备收到这些信息后，会认为这些文件真实存在，因为卡片是这样返回给它所需的信息，并且用户可以在主设备的文件浏览器或类似软件内看到卡片内由卡片COS虚拟出来的文件；
第四步，当主设备中的上层应用需要使用卡片做安全密码处理工作时，它就读写相关的通信文件，这些读写操作又会通过SD接口传入卡片；
第五步，当卡片收到这些对其虚拟出来的通信文件的读写操作命令后，会从中解析出来需要作安全密码处理的部分，而不会真的去读写这些文件，之后，卡片会将处理结果自动虚拟生成相应的通信文件通过SD接口返回给主设备；
第六步，主设备从虚拟生成相应的通信文件内获得处理结果，至此操作过程结束。
本发明具有如下积极效果：通过在卡片上电后,由卡片中的COS直接虚拟产生出通信文件相应的FAT表（文件配置表）、通信文件的列表、内容、各自所处的扇区等信息，解决了在仅将该智能存储卡当作一张安全密码卡来使用，同时不需要使用卡内的Flash,而且为了节约成本去掉卡片内Flash芯片的情况下,卡片的安全密码功能的正常运行的问题。节约了成本，同时较好和有力地保障了卡片提供安全密码服务功能的可用性。
附图说明：
图1为智能存储芯片系统普遍采用的三芯片架构示意图。
图2为本发明的安全智能密码芯片结构示意图。
具体实施方式：
如图2所示，一种安全智能密码芯片，其特征在于：包括：
SD接口，用于接收主设备传送到安全智能密码芯片的需要作安全处理（如加解密）的数据；安全引擎，用于调用卡片内相应的安全算法对主设备传入的数据进行处理，数据处理完成后，通过所述SD接口送回主设备内的相应程序；安全算法模块，是指固化在芯片内的具有加解密算法和摘要算法功能的安全算法模块，用于被安全引擎调用来对主设备传入的数据进行处理；智能卡内安全存储区，用于存储智能卡工作所需的数据和本发明中所指的预置在卡内的需要返回给主设备的通信文件的相关信息（如FAT表信息和各通信文件的所在扇区内的内容）。
一种基于安全智能密码芯片的虚拟通信文件自动构建方法，其特征在于：该基于安全智能密码芯片的通信文件虚拟自动构建方法包括如下步骤：
第一步，在卡片上电后，主设备发SD相关命令与卡片进行通信，其中包括主设备中的上层系统对卡片内文件进行枚举所对应的SD读命令。
第二步，卡片收到上述SD命令后，卡片中的COS（卡片操作系统）直接虚拟产生出通信文件相应的信息，其中包括：
3）          FAT表（文件配置表）信息。
4）          各通信文件的所在扇区内的内容。
然后将这些信息按照SD命令的形式返回给主设备。
第三步，主设备收到这些信息后，会认为这些文件真实存在（因为卡片是这样返回给它所需的信息）。并且用户可以在主设备的文件浏览器（或类似软件）等软件内看到卡片内由卡片COS虚拟出来的文件。
第四步，当主设备中的上层应用需要使用卡片做安全密码处理工作时，它就读写相关的通信文件。这些读写操作又会通过SD接口传入卡片。
第五步，当卡片收到这些对其虚拟出来的通信文件的读写操作命令后，会从中解析出来需要作安全密码处理的部分，而不会真的去读写这些文件（因为这些文件不真实存在）。之后，卡片会将处理结果自动虚拟生成相应的通信文件通过SD接口返回给主设备。
第六步，主设备从虚拟生成相应的通信文件内获得处理结果。至此操作过程结束。
而所述的安全智能密码芯片是由郑州信大捷安信息技术有限公司自主开发的智能卡类密码产品和PC及移动终端密码服务模块，是一种单片机（即MCU，Micro Control Unit)。它是采用了Micro SD(即TF)接口的密码卡可以为具有TF接口的主设备提供密码服务（加解密、摘要、数学签名等）和安全存储安全存储（指智能卡内的安全存储区域的安全存储, 其安全性由卡内COS负责）。该安全服务模块可以在多种主设备操作系统使用。该安全智能密码存储芯片提供的功能有：(1)提供标准的RSA算法（1024位、2048位）；(2)提供高速的SM1算法（通用配置参数）；(3)能够抵御普遍的智能卡攻击；（4)提供符合相关标准的随机数发生器；(5)提供SD接口；(6)提供SPI、UCI接口。
所述的基于安全智能密码存储芯片是一种TF智能卡,使用它可以支持虚拟通信文件自动构建方法的实现。
所述的SD协议是指SD卡和TF卡等与主设备间进行通信所采用的协议，其中SD卡是指安全数字卡（Secure Digital Card）。
所述的SPI是串行外围设备接口（Serial Peripheral interface）。是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为印刷电路板（PCB）的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。

Claims (2)

1.一种基于安全智能密码芯片的虚拟通信文件自动构建方法，其特征在于：该基于安全智能密码芯片的通信文件虚拟自动构建方法包括如下步骤：
第一步，在芯片上电后，主设备发SD相关命令与芯片进行通信，其中包括主设备中的上层系统对芯片内文件进行枚举所对应的SD读命令；
第二步，安全智能密码芯片内包括智能卡内安全存储区，用于存储智能卡工作所需的数据和预置在卡内的需要返回给主设备的通信文件的相关信息，通信文件的相关信息包括FAT表信息和各通信文件的所在扇区内的内容，芯片收到上述SD命令后，芯片中的芯片操作系统COS直接虚拟产生出通信文件相应的信息，然后将这些信息按照SD命令的形式返回给主设备；
第三步，主设备收到这些信息后，会认为这些文件真实存在，因为芯片是这样返回给它所需的信息，并且用户可以在主设备的文件浏览器或类似软件内看到芯片内由芯片COS虚拟出来的文件；
第四步，当主设备中的上层应用需要使用芯片做安全密码处理工作时，它就读写相关的通信文件，这些读写操作又会通过SD接口传入芯片；
第五步，当芯片收到这些对其虚拟出来的通信文件的读写操作命令后，会从中解析出来需要作安全密码处理的部分，而不会真的去读写这些文件，之后，芯片会将处理结果自动虚拟生成相应的通信文件通过SD接口返回给主设备；
第六步，主设备从虚拟生成相应的通信文件内获得处理结果，至此操作过程结束。
2.一种虚拟通信文件自动构建的安全智能密码芯片，其特征在于：包括：
SD接口，用于接收主设备传送到安全智能密码芯片的需要作安全处理的数据；
安全引擎，用于调用芯片内相应的安全算法对主设备传入的数据进行处理，数据处理完成后，通过所述SD接口送回主设备内的相应程序；
安全算法模块，是指固化在芯片内的具有加解密算法和摘要算法功能的安全算法模块，用于被安全引擎调用来对主设备传入的数据进行处理；
智能卡内安全存储区，用于存储智能卡工作所需的数据和预置在卡内的需要返回给主设备的通信文件的相关信息，通信文件的相关信息包括FAT表信息和各通信文件的所在扇区内的内容；
所述安全智能密码芯片的虚拟通信文件自动构建过程包括：
第一步，在芯片上电后，主设备发SD相关命令与芯片进行通信，其中包括主设备中的上层系统对芯片内文件进行枚举所对应的SD读命令；
第二步，安全智能密码芯片内包括智能卡内安全存储区，用于存储智能卡工作所需的数据和预置在卡内的需要返回给主设备的通信文件的相关信息，通信文件的相关信息包括FAT表信息和各通信文件的所在扇区内的内容，芯片收到上述SD命令后，芯片中的芯片操作系统COS直接虚拟产生出通信文件相应的信息，然后将这些信息按照SD命令的形式返回给主设备；
第三步，主设备收到这些信息后，会认为这些文件真实存在，因为芯片是这样返回给它所需的信息，并且用户可以在主设备的文件浏览器或类似软件内看到芯片内由芯片COS虚拟出来的文件；
第四步，当主设备中的上层应用需要使用芯片做安全密码处理工作时，它就读写相关的通信文件，这些读写操作又会通过SD接口传入芯片；
第五步，当芯片收到这些对其虚拟出来的通信文件的读写操作命令后，会从中解析出来需要作安全密码处理的部分，而不会真的去读写这些文件，之后，芯片会将处理结果自动虚拟生成相应的通信文件通过SD接口返回给主设备；
第六步，主设备从虚拟生成相应的通信文件内获得处理结果，至此操作过程结束。
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