CN102361481A

CN102361481A - 一种硬件加密tf卡与手机sim卡绑定的方法

Info

Publication number: CN102361481A
Application number: CN2011101893166A
Authority: CN
Inventors: 姚国庆; 陆峰华; 胡传清; 肖孝鸿
Original assignee: SHANGHAI KAIZHUO INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI KAIZHUO INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2012-02-22

Abstract

一种硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定的方法，在TF卡存储介质上加装加解密模块硬件，与SIM卡对应绑定后，具备密钥生成，数据存储和数据加解密，支持目前所有加密算法，对存储、传输、接收、备份全程加密，加密文件可靠，处理速度快，难以破解，可采用StandardSD、MiniSD、MicroSD等多种封装形式，和普通SD卡一样具备超强的设备接入能力，数据存储量大，可同步升级扩展，使用方便灵活，节省了设计成本，简化了制作工艺和结构，有效防止了当数据卡丢失或被盗后，非法任意使用设备，获取数据卡里保存的资料。能广泛应用于PAD、手机、笔记本、PC等各类具有内置或外置SD卡槽的终端。

Description

一种硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定的方法

技术领域

本发明涉及一种国际专利分类中的H04M电话通信技术中移动通信SIM/USIM/UIM卡与TF存储卡绑定后作为整体产品销售和应用的技术，特别是一种硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定的方法。

背景技术

目前，普遍应用的SD卡，即Secure Digital Memory Card，中文翻译为安全数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，广泛地于便携式装置上使用，例如手机、数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量只有2克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。SD卡在24mm×32mm×2.1mm的体积内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与MLC，即Multilevel Cell技术和东芝Toshiba 0.16u及0.13u的NAND技术，通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏。

随着3G时代的来临，手机用途的迅速开发，使得手机从单纯的语音、信息通讯终端逐步发展成为个人信息业务终端，如网上移动支付系统、移动办公、手机电视、手机付费、手机联网等，手机内部信息的泄露、被窃取、遗失或被盗，都会给人们带来不便甚至重大损失。同时，手机的高普及率使得手机与个人的生活隐私、商业活动紧密相关，手机的使用安全和隐私安全问题已经突显出来。手机作为一个日益重要的信息载体，如何对其内部及通讯过程中的敏感信息进行有效保护，已经成为亟待解决的问题。

目前，以SD卡为代表的数据卡存储器，均不具备自带安全加密功能，如，普通TF卡外观TF封装，由FLSHA+32位SDIO组成，1-32G存储；在一个传统的SD存储卡里，SD控制芯片只能连接闪存，而没有办法再外接一个安全模块，只能实现存储功能，无法进行功能扩展，而如果采用手机端软件加密，后台很容易破解。

作为现在手机上使用层面也有一些使用的加密技巧，如现在一般大家手机里都会有些文件不希望被别人随便翻看，本来短信可以直接放在加密短信文件夹里，图片之类的可以放在TF卡里，加锁就可以了。但是在实际使用中现有用TF卡加密的方式不是很方便，原因如下：1.设置了TF卡加密之后，只要输入一次密码，那么TF的密码锁就失效了，想再给TF卡加锁就只能关机再开机；2.用43P版本的手机，在进入相机时会直接提示把文件保存到TF卡上，同样，摄像机、录音机都可以设置为保存到TF卡上，可是如果加锁保护了TF卡，并且开机时不输入TF卡的密码，那么当启用相机功能时，文件就只能保存到手机内存中；3.墙纸或者联系人图片如果只用的是TF上的图片，那么，在没有输入TF卡密码的情况下，也是不能使用的。另外，借鉴使用NEC N800的经验文件加密操作方法是：写彩信，把需要保存的文件添加进去，这里只能通过插入图片、插入视频、插入音频的方式添加，不能用附加其他文件的方式添加，然后选择保存到“草稿箱”，再从草稿箱移动到已经设置好的加密短信文件夹里即可，这时就可以到“我的收藏”里把这个文件删除，不用担心，刚才保存的彩信里面的内容不会一起被删除的，以后需要查看就直接到短信文件夹里预览就可以，这样既可以让别人看不到，还不影响TF卡的使用；想把文件还原到“我的收藏”里时，只需进入加密短信文件夹，查看彩信，然后选择保存到“常用范本”，接着直接在短信息初始界面下按左下角的“三”，选择“编辑常用范本”，找到刚才保存的范本，用触笔点住想要还原的文件，直到出现菜单，选择“保存”，然后设置文件名和保存路径，接着到你的目的文件夹里就可以找到这个文件了。此时这个文件会在三个地方同时存在，“我的收藏”、“短信文件夹”和“常用范本”。但是，这个方法也有缺点：1.事先需要设置加密的短信文件夹；2.操作较为繁琐，且还原之后同个文件多处存在，皆独立占用内存，并且如果想删除时必须在上述三个地方都进行删除，会一不小心留下证据的，并且“常用范本”这个地方一般是没有密码保护的；3.因为短信占用的是手机内存，所以用这样的方式保存文件不能存很多；4.每条彩信最大容量是300k，保存文件的大小不能超过这个限制；5.现在只能做到保存图片、音频文件和视频文件，其他格式的文件尚不能进行。

本申请在先发明公开了一种硬件加密TF卡，其加密算法的相关特点包括：1）安全加密：卡可分区，根据需要可设定不同的加密方式和权限；2）支持采用AES，DESB和3DES的对称密钥身份验证；3）基于X.509证书链的RSAC非对称密钥身份验证；4）卡及内容本身硬件加密并有防篡改功能；5）主机与卡的通道加密，主机与运营商的服务通道加密。

在此基础上，如果有大量的文件要加密存储，而直接存贮于SIM卡的方式，由于SIM卡本身的一些限制，仍然存在着一些困难。

SIM卡存储的数据可分为四类：第一类是固定存放的数据。这类数据在ME（Mobile Equipment）被出售之前由SIM卡中心写入，包括国际移动用户识别号（IMSI）、鉴权密钥（KI）等；第二类是暂时存放的有关网络的数据。如位置区域识别码（LAI）、移动用户暂时识别码（TMSI）、禁止接入的公共电话网代码等；第三类是相关的业务代码，如个人识别码（PIN）、解锁码（PUK）、计费费率等；第四类是电话号码簿，是手机用户随时输入的电话号码。

虽然，中国移动推出4G SIM卡，这种SIM卡绝非仅仅只是单纯地扩充了SIM卡的容量，而是希望将来通过这种SIM卡向用户提供更加细致的服务。2008中国国际通信展在北京展出最大内存可达4G 移动海量SIM卡。但是，现阶段SIM+TF的组合方式仍将被广泛使用，因此，针对具有较强的加密功能的TF卡使用时，与SIM卡进行绑定使用将会进一步提高保密和安全效能。

已公开的相关专利申请技术也较少，如专利号200920215022公开了一种集成SIM卡和ＴＦ卡的连接器，其包括：一一体成型的SIM卡卡座和ＴＦ卡卡座；一铜片走线，该铜片走线包括依次电连接的一SIM卡走线、ＴＦ卡走线和PIN脚，该SIM卡走线和ＴＦ卡走线分别镶嵌于所述SIM卡卡座和ＴＦ卡卡座中，所述PIN脚从SIM卡卡座伸出。又如，专利号200810182918, 提供一种数据卡与使用设备绑定的方法、设备及系统。所述方法包括以下步骤：检查使用设备激活绑定功能时，发送绑定请求至所述使用设备；接收使用设备发送的绑定标识；所述绑定标识保存于所述使用设备上；保存所述使用设备发送的绑定标识于绑定文件。再次使用数据卡时，使用设备发送保存的绑定标识至数据卡。数据卡检测使用设备发送的绑定标识与绑定文件中保存的绑定标识一致时，才允许使用设备使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种绑定应用的加密TF和SIM卡，以及其相关的绑定方法。

实现本发明的发明目的措施在于：硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定，实现硬件加密TF卡与SIM卡的唯一配对；主机或手机只需升级软件来支持TF卡硬件加密技术，不需要增加和更改硬件；可应用于数据安全存取，身份认证及移动电子商务；实现终端远程查询中心服务器信息；当SIM卡改变后，硬件加密TF卡程序自动关闭，拒绝外部对TF卡的任何访问。

本发明的优点在于，在TF卡存储介质上加装加解密模块硬件，与SIM卡对应绑定后，具备密钥生成，数据存储和数据加解密，支持目前所有加密算法，对存储、传输、接收、备份全程加密，加密文件可靠，处理速度快，难以破解，可采用StandardSD、MiniSD、MicroSD等多种封装形式，和普通SD卡一样具备超强的设备接入能力，数据存储量大，可同步升级扩展，使用方便灵活，节省了设计成本，简化了制作工艺和结构，有效防止了当数据卡丢失或被盗后，非法任意使用设备，获取数据卡里保存的资料。能广泛应用于PAD、手机、笔记本、PC等各类具有内置或外置SD卡槽的终端。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定，实现硬件加密TF卡与SIM卡的唯一配对的功能。

主机或手机只需升级软件来支持TF卡硬件加密技术，不需要增加和更改硬件；可应用于数据安全存取，身份认证及移动电子商务；实现终端远程查询中心服务器信息；当SIM卡改变后，硬件加密TF卡程序自动关闭，拒绝外部对TF卡的任何访问。

采用Micro SD即TF卡15mm×11mm×1mm外观封装前，内置SD/SDIO模块、加解密模块、COS模块、NandFlash管理模块和NandFlash介质，其中，SD/SDIO模块分别通过加解密模块和COS模块连接NandFlash管理模块，并进而与NandFlash介质连接。

其中，NandFlash介质上有oug加密分区和私有分区，NandFlash管理模块分别与NandFlash介质只读分区、加密分区和私有分区连接。

本发明中的硬件加密TF卡同时具备密钥生成，数据存储和数据加解密三大功能，卡内置的安全模块通过SD接口提供各种安全应用，包括身份认证、数字签名、访问权限和数据加解密等。

本发明支持Windows2000/2003/XP/VISTA，MAC，Linux，Android，Symbian，Palms，Nucleus，WindowsMobile等操作系统。

本发明中涉及的接口协议和标准符合SD2.0规范，容量512MB～32GB，数据传输速度为写＞4MB/s，读＞10MB/s；支持SPI模式和SD模式，数据错误校正，工作电压范围2.7V～3.6 V，工作频率范围为0～60MHz，工作温度范围为-25C～85℃，卡片带点插拔保护、写保护特性、卡密码保护特性；安全功能指示支持3DES、RSA、ECC等算法引擎，客户定制私有读写操作；功耗指标，读操作＜40mA，写操作＜40mA，安全操作＜70mA，空闲＜0.2mA。

本发明利用全新设计的SD安全控制内置安全模块，可以同时连接闪存模块，并且可以实现同步的读写访问，即客户可以一边使用闪存空间，一边进行身份认证的操作。

本发明中，SD/SDIO模块通过Windows/WinCE/Linux/Android标准读写命令与加解密模块实现通讯；SD/SDIO模块通过COS私有读写命令与COS模块通讯；COS模块从加解密模块获取密钥；COS模块通过COS私有读写命令与NandFlash管理模块通讯；NandFlash管理模块通过NandFlash读写命令与NandFlash介质通讯；NandFlash管理模块通过Windows/Linux标准读写命令与NandFlash介质只读分区通讯，NandFlash管理模块通过Windows/Linux标准读写命令或COS私有读写命令与NandFlash介质加密分区通讯，NandFlash管理模块通过COS私有读写命令与NandFlash介质私有分区通讯。

本发明能够实现应用的高安全性的原理在于：使用基于RSA /DES/3DES算法的硬件IC高级加密信息卡，安全性可达32位动态密码，密码将会不断改变、升级，安全性能相对可靠，相对于软件加密，有突出优势；由硬件内部产生公钥和私钥，私钥安全保存在本发明的数码卡内，不进入计算机或手机等应用环境，私钥永远不会泄漏，数据的签名和加密操作全部在高级加密信息卡内部完成；硬件加密，以及在加密数据中采用的密钥质量、技术比软件加密更为先进；生成的密钥使开发者能获得由亚原子层才有的真正随机乱码，从而用它生成真正的随机密钥，这对于依赖软件乱码和后续密钥生产的数据重复性来盗取安全密码的黑客而言，无疑是致命打击，硬件加密和软件加密的最大不同之处在于：前者在安全数据的应用能力上更快更高效。

本发明支持多应用环境的原理在于：可以支持多个密钥和应用,每个应用相互独立，采用防火墙技术进行隔离；犹如室内有一个柜子，柜子上每个抽屉都可以单独加锁；支持多种安全访问方式和权限，即可以使用个人外部认证或者他们的组合形式认证获得权限；支持多种通用加密算法，如RSA1024、DES、3DES、SHA-1、MD5、RC4、RC2 等；便于集成，如ODM厂商可以利用专用加密软件包将加密信息存储卡集成到其它的PKI 应用中去,可以在笔记本电脑、PC 和移动设备之间互通使用；支持多种操作系统，如Windows Mobile，Andriod，Symbian，Nucleus 等；

此外，本发明中的硬件加密TF卡可以预置各种应用软件，并实现动态加载功能，可以内嵌杀毒程序，并实现远程动态更新；支持手机网路备份及恢复，以及丢失回取功能；支持手机移动支付，移动鉴权等等安全认证机制；增加手机短信，通讯录等海量存储空间；可以实现对语音加密功能；同时还可以开发完备的用户二次开发包SDK 及其帮助文档，如可以提供DLL/CSP/PKCS11，以便提供给用户在系统卡上进行二次开发使用。在使用时，必须与绑定的SIM卡同时使用，当其中之一变化时，另一硬件也同时丧失功能，例如，当手机遗失时，机主补新SIM卡并启用新机，遗失的手机中的SIM被终止通信，随之绑定的加密TF卡也就同时不能解读，以保护原机主的私密资料库安全。

在以上实施例中，未及叙述的技术，以及涉及实施的其他必要技术等采用现有技术，不再依次列举详述。

Claims

1.一种硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定的方法，其特征是：硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定，实现硬件加密TF卡与SIM卡的唯一配对；主机或手机只需升级软件来支持TF卡硬件加密技术，不需要增加和更改硬件；可应用于数据安全存取，身份认证及移动电子商务；实现终端远程查询中心服务器信息；当SIM卡改变后，硬件加密TF卡程序自动关闭，拒绝外部对TF卡的任何访问。

2.如权利要求1所述的一种硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定的方法，其特征在于，采用Micro SD即TF卡15mm×11mm×1mm外观封装前，内置SD/SDIO模块、加解密模块、COS模块、NandFlash管理模块和NandFlash介质，其中，SD/SDIO模块分别通过加解密模块和COS模块连接NandFlash管理模块，并进而与NandFlash介质连接。

3.如权利要求2所述的一种硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定的方法，其特征在于，NandFlash介质上有oug加密分区和私有分区，NandFlash管理模块分别与NandFlash介质只读分区、加密分区和私有分区连接。

4.如权利要求1所述的一种硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定的方法，其特征在于，硬件加密TF卡同时具备密钥生成，数据存储和数据加解密三大功能，卡内置的安全模块通过SD接口提供各种安全应用，包括身份认证、数字签名、访问权限和数据加解密等。

5.如权利要求1所述的一种硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定的方法，其特征在于，接口协议和标准符合SD2.0规范，容量512MB～32GB，数据传输速度为写＞4MB/s，读＞10MB/s；支持SPI模式和SD模式，数据错误校正，工作电压范围2.7V～3.6 V，工作频率范围为0～60MHz，工作温度范围为-25C～85℃，卡片带点插拔保护、写保护特性、卡密码保护特性；安全功能指示支持3DES、RSA、ECC等算法引擎，客户定制私有读写操作；功耗指标，读操作＜40mA，写操作＜40mA，安全操作＜70mA，空闲＜0.2mA。

6.如权利要求1所述的一种硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定的方法，其特征在于，利用全新设计的SD安全控制内置安全模块，可以同时连接闪存模块，并且可以实现同步的读写访问，即客户可以一边使用闪存空间，一边进行身份认证的操作。

7.如利要求2所述的一种硬件加密TF卡与手机SIM卡绑定的方法，其特征在于，SD/SDIO模块通过Windows/WinCE/Linux/Android标准读写命令与加解密模块实现通讯；SD/SDIO模块通过COS私有读写命令与COS模块通讯；COS模块从加解密模块获取密钥；COS模块通过COS私有读写命令与NandFlash管理模块通讯；NandFlash管理模块通过NandFlash读写命令与NandFlash介质通讯；NandFlash管理模块通过Windows/Linux标准读写命令与NandFlash介质只读分区通讯，NandFlash管理模块通过Windows/Linux标准读写命令或COS私有读写命令与NandFlash介质加密分区通讯，NandFlash管理模块通过COS私有读写命令与NandFlash介质私有分区通讯。