CN102508794B - 数字节目盘加密系统 - Google Patents

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李林
牟敦箫
王国强
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Abstract

本发明公开了一种数字节目盘加密系统，包括SATA接口的数字节目硬盘、加密电路和不可拆解的密封硬盘盒，数字节目硬盘和加密电路固化封装在密封硬盘盒内；加密电路接口CN1的1至7脚、13脚和17至22脚和接口CN2的1至7脚、13脚和17至22脚对应连接，接口CN2的11、12和13脚接地；接口CN1上的ICSPDAT和ICSPCLK与加密芯片U1的1、3脚对应连接；加密芯片U1的1脚经电阻R3接3.3V电源；加密芯片U1的3脚经电阻R4接3.3V电源；加密芯片U1的2脚接地；加密芯片U1的5脚接3.3V电源；加密芯片U1的6脚接场效应管Q1的栅极G、电阻R2的一端；场效应管Q1的源极S接电阻R2的另一端和+5V电源；场效应管Q1的漏极D接接口CN2的V5端，有效地保护了数字节目盘里面的数据，安全性高。

Description

数字节目盘加密系统
技术领域
本发明涉及一种数字节目盘加密系统，属于电子技术领域。
背景技术
市场上数字电影流动放映的设备很多，放映设备中的硬盘内存有软件包和节目数据，如果硬盘数据没有经过加密，就会被非法用户窃取、阅读、篡改和删除而得不到有效的保护，从而给厂家造成无法挽回的巨大损失；数据加密是保护数字资产信息安全的重要手段；所以，越来越多的厂家都在积极地寻求硬盘数据加密的最有效方法。 
目前，硬盘中采用的数据保护技术一般分软件和硬件两种，前者利用软件进行加密，后者将专用加密芯片做到硬盘中，从硬件层面进行加密。以软件程序方式进行的硬盘加密很容易被读取并通过修改程序破解，所以目前认为硬件加密更为可靠，现有技术中的传统硬件加密方法的安全性仍然不理想，硬盘数据的安全仍存在很大的隐患。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对以上的缺陷，提供一种安全性高的数字节目盘加密系统。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：数字节目盘加密系统，其特征在于：所述数字节目盘加密系统包括SATA接口的数字节目硬盘、加密电路和不可拆解的密封硬盘盒，数字节目硬盘和加密电路固化封装在密封硬盘盒内；
加密电路包括接口CN1、接口CN2、加密芯片U1、场效应管Q1，电阻R2、电阻R3和电阻R4；
接口CN1，用来与外部设备连接；接口CN2，用来连接加密电路与数字节目硬盘；接口CN1的1至7脚、13脚和17至22脚和接口CN2的1至7脚、13脚和17至22脚对应连接，接口CN2的11、12和13脚接地；接口CN1上的ICSPDAT和ICSPCLK与加密芯片U1的1、3脚对应连接；加密芯片U1的1脚经电阻R3接3.3V电源；加密芯片U1的3脚经电阻R4接3.3V电源；加密芯片U1的2脚接地；加密芯片U1的5脚接3.3V电源；加密芯片U1的6脚接场效应管Q1的栅极G、电阻R2的一端；场效应管Q1的源极S接电阻R2的另一端和+5V电源；场效应管Q1的漏极D接接口CN2的V5端。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述数字节目盘加密系统包括：
接口电路，包括接口CN3、加密芯片U3、通讯接口JP1、电容C4和电容C5；通讯接口JP1的1、2、3、5、6脚与接口CN3的1、2、3、5、6脚对应连接；接口CN3的11、12脚与加密芯片U3的1、3脚对应连接；加密芯片U3的2脚接地；加密芯片U3的5脚连接通讯接口JP1上的3.3V电源；接口CN3的14、15和16脚连接通讯接口JP1上的+5V并经电容C4接地；接口CN3的20、21和22脚连接通讯接口JP1上的+12V并经电容C5接地；接口CN3与接口CN1采用标准SATA接头线缆进行连接；
所述加密电路包括：
3.3V电源电路，包括稳压芯片U2、电阻R1、电容C1、电容C2和电容C3；稳压芯片U2的1脚接稳压芯片U2的3脚、电阻R1的一端、电容C3的一端和+5V电源，电阻R1的另一端接稳压芯片U2的4脚，稳压芯片U2的2脚接地，稳压芯片U2的5脚为3.3V输出端，经并联的电容C1、电容C2接地，电容C3的另一端接地。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：将数字节目硬盘和加密电路进行固化的方式和硬件加密的方式有效地结合在一起，数字节目硬盘不能被随意的取出和读取数据，如果强行取出，硬盘将遭到破坏，导致不可修复性损坏，从而保护数字节目盘里面的数据不被非法窃取。如果要读取数字节目盘里面的数据，必须经过系统验证；也就是加密芯片U1产生随机数发送给加密芯片U3；加密芯片U3对其进行加密运算后回传给加密芯片U1；加密芯片U1将自身经过加密算法得到的数据与加密芯片U3返回的数据进行比较，数据匹配时，数字节目盘才可以正常通信。有效地保护了数字节目盘里面的数据，这种方法安全性高，具有很好的实用价值。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
附图说明
附图1为本发明实施例中节目盘加密系统的结构框图；
附图2为本发明实施例中加密电路的电路原理图；
附图3为本发明实施例中接口电路的电路原理图；
附图4为本发明实施例中3.3V电源电路的电路原理图；
图中，
1-数字节目硬盘，2-加密电路，3-接口电路，4-密封硬盘盒，5-解码板。
具体实施例
实施例，如图1所示，数字节目盘加密系统，其特征在于：所述数字节目盘加密系统包括SATA接口的数字节目硬盘1、加密电路2、接口电路3、不可拆解的密封硬盘盒4，用高强度密封胶将数字节目硬盘1和加密电路2固化封装在密封硬盘盒4内，使为一体化结构，只外漏加密电路2上的接口CN1，用户不能将硬盘随意的取出，如果强行取出，硬盘将遭到破坏，导致不可修复性损坏，从而保护数字节目盘里面的数据；数字节目硬盘1与加密电路2通过SATA接口连接；加密电路2和接口电路3通过SATA接口线缆进行连接。 
如图2所示，加密电路2包括接口CN1、接口CN2、加密芯片U1、场效应管Q1，电阻R2、电阻R3和电阻R4；加密芯片U1选用MicroChip 公司生产的 PIC10F202，该芯片是一种CMOS工艺结构的8位单片机。选用此款芯片有以下几个原因：①其内部自带OTP型ROM，将内设的程序保密熔丝熔断后，存在内部ROM中的程序不会被外界读取。②低功耗。③其内部有可编程设置的看门狗，增加了可靠性。④芯片体积小，占用线路板空间很少；
接口CN1，型号为SATA-Femail_22p，用来与外部设备连接，是密封硬盘盒4的外部接口，用来与接口电路3上的接口CN3进行连接；接口CN2，型号为SATA-Femail_22p，是加密电路2与数字节目硬盘1对接的接口，用来连接加密电路2与数字节目硬盘1；接口CN1的1至7脚、13脚和17至22脚和接口CN2的1至7脚、13脚和17至22脚对应连接，接口CN2的11、12和13脚接地；接口CN1上的ICSPDAT和ICSPCLK与加密芯片U1的1、3脚对应连接；加密芯片U1的1脚经电阻R3接3.3V电源；加密芯片U1的3脚经电阻R4接3.3V电源；加密芯片U1的2脚接地；加密芯片U1的5脚接3.3V电源；加密芯片U1的6脚接场效应管Q1的栅极G、电阻R2的一端；场效应管Q1的源极S接电阻R2的另一端和+5V电源；场效应管Q1的漏极D接接口CN2的V5端，接口CN1上的＋5V与加密芯片U1上的＋5V进行连接。
如图3所示，接口电路3，包括接口CN3、加密芯片U3、通讯接口JP1、电容C4和电容C5；接口CN3的型号为SATA-Femail_22p，加密芯片U3的型号为PIC10F202，通讯接口JP1的型号为MHDR1X8，通讯接口JP1的1、2、3、5、6脚与接口CN3的1、2、3、5、6脚对应连接；接口CN3的11、12脚与加密芯片U3的1、3脚对应连接；加密芯片U3的2脚接地；加密芯片U3的5脚连接通讯接口JP1上的3.3V电源；接口CN3的14、15和16脚连接通讯接口JP1上的+5V并经电容C4接地；接口CN3的20、21和22脚连接通讯接口JP1上的+12V并经电容C5接地；接口CN3与接口CN1采用标准SATA接头线缆进行连接；通讯接口JP1是与解码板5进行通信的端口，接口CN3的1、4和7脚接地，所有电路部分共地。
如图4所示，加密电路2还包括3.3V电源电路，包括稳压芯片U2、电阻R1、电容C1、电容C2和电容C3；稳压芯片U2的1脚接稳压芯片U2的3脚、电阻R1的一端、电容C3的一端和+5V电源，电阻R1的另一端接稳压芯片U2的4脚，稳压芯片U2的2脚接地，稳压芯片U2的5脚为3.3V输出端，经并联的电容C1、电容C2接地，电容C3的另一端接地。
工作原理：加密芯片U3与加密芯片U1之间使用一根时钟线ICSPCLK和一根数据线ICSPDAT进行通信，加密芯片U1产生随机数x后，发送到加密芯片U3；加密芯片U1使用加密算法ym=f(x)进行运算，得到加密后的数据y1；与此同时，加密芯片U3使用同样的加密算法yn=f(x)对接收到的x进行加密，得到y2。并进行回传数据y2给加密芯片U1；加密芯片U1将y1与y2进行比较，如果一致可以继续执行程序，将产生一个低电平信号，使场效应管Q1导通，通过接口CN2为数字节目硬盘1供电，启动硬盘。否则程序执行延时程序，再循环返回到主程序，继续产生随机数x后，发送到加密芯片U3；进入下一个循环。加密芯片U1产生随机数，随机数经过加密芯片U1和加密芯片U3上的加密算法得到的数据，进行比较匹配后，硬盘才能正常使用，有效地保护了硬盘数据。
通讯接口JP1是与其他设备进行通信的端口，本例中为解码板5，解码板5用来读取硬盘里面的数据，进行音视频解码处理，转换为可被显示设备和音频设备识别和播放的电信号；但不限于解码板，只要能与SATA硬盘建立正常通信的设备都可以与通讯接口JP1连接应用。

Claims (3)

1.数字节目盘加密系统，其特征在于：所述数字节目盘加密系统包括SATA接口的数字节目硬盘（1）、加密电路（2）和不可拆解的密封硬盘盒（4），数字节目硬盘（1）和加密电路（2）固化封装在密封硬盘盒（4）内；
加密电路（2）包括接口CN1、接口CN2、加密芯片U1、场效应管Q1，电阻R2、电阻R3和电阻R4；
接口CN1，用来与外部设备连接；接口CN2，用来连接加密电路（2）与数字节目硬盘（1）；接口CN1的1至7脚、13脚和17至22脚和接口CN2的1至7脚、13脚和17至22脚对应连接，接口CN2的11、12和13脚接地；接口CN1上的ICSPDAT和ICSPCLK与加密芯片U1的1、3脚对应连接；加密芯片U1的1脚经电阻R3接3.3V电源；加密芯片U1的3脚经电阻R4接3.3V电源；加密芯片U1的2脚接地；加密芯片U1的5脚接3.3V电源；加密芯片U1的6脚接场效应管Q1的栅极G、电阻R2的一端；场效应管Q1的源极S接电阻R2的另一端和+5V电源；场效应管Q1的漏极D接接口CN2的V5端；
所述接口CN1、接口CN2的型号为SATA-Femail_22p。
2.如权利要求1所述的数字节目盘加密系统，其特征在于：所述数字节目盘加密系统包括：
接口电路（3），包括接口CN3、加密芯片U3、通讯接口JP1、电容C4和电容C5；通讯接口JP1的1、2、3、5、6脚与接口CN3的1、2、3、5、6脚对应连接；接口CN3的11、12脚与加密芯片U3的1、3脚对应连接；加密芯片U3的2脚接地；加密芯片U3的5脚连接通讯接口JP1上的3.3V电源；接口CN3的14、15和16脚连接通讯接口JP1上的+5V并经电容C4接地；接口CN3的20、21和22脚连接通讯接口JP1上的+12V并经电容C5接地；接口CN3与接口CN1采用标准SATA接头线缆进行连接；
所述接口CN3的型号为SATA-Femail_22p。
3.如权利要求1或2所述的数字节目盘加密系统，其特征在于：所述加密电路（2）包括：
3.3V电源电路，包括稳压芯片U2、电阻R1、电容C1、电容C2和电容C3；稳压芯片U2的1脚接稳压芯片U2的3脚、电阻R1的一端、电容C3的一端和+5V电源，电阻R1的另一端接稳压芯片U2的4脚，稳压芯片U2的2脚接地，稳压芯片U2的5脚为3.3V输出端，经并联的电容C1、电容C2接地，电容C3的另一端接地；
所述稳压芯片U2的型号为SP6201。
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