CN103297399A

CN103297399A - 提高智能密钥设备安全性的方法和系统

Info

Publication number: CN103297399A
Application number: CN2012100507267A
Authority: CN
Inventors: 董建飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明提供了一种提高智能密钥设备安全性的方法和系统，属于信息安全领域。上述方法包括以下步骤：连接智能密钥设备到主机，智能密钥设备验证用户身份，用户通过智能密钥设备连接的键盘输入交易关键数据，智能密钥设备处理包含交易关键数据的交易信息。上述系统包括以下模块：控制模块、通讯模块、智能密钥模块、身份认证模块、键盘管控模块；身份认证方法为用户口令认证或生物特征认证。所述键盘管控模块用于连接键盘，用户通过所述键盘直接输入交易关键数据，以及输入口令。所述智能密钥设备所需的用户口令和交易关键数据来自所述键盘，并非由主机设置，主机中的恶意软件无法窃取用户口令、无法篡改交易数据，极大提高了智能密钥设备的安全性。

Description

提高智能密钥设备安全性的方法和系统

技术领域

本发明涉及信息安全领域，特别涉及提高智能密钥设备安全性的方法和系统。

背景技术

随着互联网技术的发展，身份认证技术越来越受到人们的关注，身份认证技术是互联网中确定操作者身份的技术，互联网是一个数字的世界，这个世界的一切都用数字来表示，包括操作者的身份。

近年来，基于智能密钥装置实现的网络身份认证得到了较大发展；智能密钥装置内置一颗微处理器，一般通过USB(Universal Serial Bus)总线连接到计算机，智能密钥装置的微处理器具有物理抗攻击特性，安全性很高。

这种智能密钥装置连接到计算机使用时，其配套软件会弹出用户口令输入界面，用户通过计算机连接的键盘输入用户口令到操作系统中的应用软件，应用软件再把用户口令发送到智能密钥装置；在这个过程中，用户口令在操作系统的内核和应用层中进行传输，系统中的木马或病毒可以通过键盘钩子等技术轻松窃取用户口令，然后木马或病毒可完全控制智能密钥装置，给用户带来极大风险。

当用户通过计算机连接的键盘输入交易关键数据时，例如输入交易账号、交易密码、交易金额，也同样存在被计算机系统中的木马或病毒窃取的问题。

这种智能密钥装置在进行数字签名的时候，计算机中的软件把交易信息通过USB接口发送到智能密钥装置，因而操作系统中的木马或病毒可以替换交易信息，让智能密钥装置对非法的交易关键数据签名，而用户毫不知情。

现在市场上还出现了一种具有交互功能的智能密钥装置，能分析交易数据签名的关键字段(例如交易金额、交易账号)，并通过其自带的液晶模块或喇叭，显示或者播放交易关键数据，请求操作者确认。这种智能密钥装置首先没有解决用户口令易被木马病毒窃取的问题，其次没有解决病毒或木马把非法签名数据发送给智能密钥装置的问题；它只是在最后一刻把审核交易关键数据合法性的机会交给了用户，而用户很有可能因为工作疲劳或判断失误选择了错误的操作，造成不必要损失。因此这种具用户交互功能的智能密钥装置没有尽到其应承担的责任。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出的发明内容如下：

本发明提出了一种提高智能密钥设备安全性的方法，具体包括以下步骤：

步骤A：把连接有键盘的智能密钥设备连接到主机；把所述智能密钥设备连接到主机后、所述智能密钥设备的工作状态初始化为空闲态；

步骤B：所述智能密钥设备对用户身份进行认证；其认证用户身份的方法为用户口令认证或指纹特征认证；

步骤C：用户通过所述智能密钥设备连接的键盘输入交易关键数据，所述智能密钥设备的智能密钥模块对交易关键数据进行处理。

所述智能密钥设备通过用户口令认证用户身份的步骤B，具体如下：

步骤B11：所述智能密钥设备进入用户口令认证态；

步骤B12：用户通过所述智能密钥设备连接的键盘输入用户口令；

步骤B13：口令输入完毕，所述智能密钥设备的智能密钥模块进行口令验证；验证成功后所述智能密钥设备进入安全态，验证失败后所述智能密钥设备返回空闲态。

所述智能密钥设备通过指纹特征认证用户身份的步骤B，具体如下：

步骤B21：所述智能密钥设备进入生物特征认证态；

步骤B22：所述智能密钥设备的生物特征认证模块通过用户生物特征验证用户身份；验证成功后所述智能密钥设备进入安全态，验证失败后所述智能密钥设备返回空闲态。

所述步骤C，具体如下：

步骤C1：所述智能密钥设备从安全态进入交易态；

步骤C2：用户通过所述键盘输入交易关键数据；

步骤C3：交易关键数据输入完毕，开始提交交易；所述智能密钥模块把包括交易关键数据的交易信息加密或进行数字签名、得到交易数据包、并提交交易数据包到所述主机；交易结束后所述智能密钥设备进入安全态；所述智能密钥设备从安全态可返回空闲态。

在如上所述的空闲态，所述智能密钥设备将所述智能密钥设备连接的键盘的输出数据转发到所述主机，不改变用户键盘操作包含的信息。

在如上所述的安全态，所述智能密钥设备将所述智能密钥设备连接的键盘的输出数据转发到所述主机，不改变用户键盘操作包含的信息。

在如上所述的用户口令认证态，所述智能密钥设备接收到用户通过所述键盘输入的口令字符后，发送特定键盘操作信息到所述主机；所述特定键盘操作信息为输入常见的通配符，所述通配符包括：字符*、字符#、或字符？。

在如上所述的交易态，所述智能密钥设备根据交易关键数据的安全属性处理用户的键盘输入操作；所述安全属性为保密或公开；所述保密是指交易关键数据需对所述主机保密、所述智能密钥设备不能发送保密的交易关键数据到所述主机；所述公开是指交易关键数据不对所述主机保密、所述智能密钥设备可发送公开的交易关键数据到所述主机；在接收到用户输入的保密交易关键数据的字符时，所述智能密钥设备发送特定键盘操作信息到所述主机；所述特定键盘操作信息为输入常见的通配符，所述通配符包括：字符*、字符#、或字符？。

本发明还提出了一种提高智能密钥设备安全性的系统，所述系统包括，控制模块、通讯模块、智能密钥模块、身份认证模块，其特征在于，所述系统进一步包括键盘管控模块；

通讯模块，连接控制模块，控制模块通过该通信模块跟所述主机通讯；

智能密钥模块，连接控制模块，用于对交易关键数据进行数字签名或加密；

身份认证模块，连接到控制模块，用于识别用户的身份；

键盘管控模块，连接到控制模块，用于连接键盘；

控制模块，用于连接和控制上述：通讯模块、智能密钥模块、身份认证模块，键盘管控模块；

所述身份认证模块，具体实现为用户口令认证模块或生物特征认证模块；

所述控制模块，连接和控制键盘管控模块，接收用户操作所述键盘产生的键盘操作信息并由控制模块进行处理，处理后通过通讯模块发送到所述主机。

所述智能密钥设备的具体实现形式之一为：所述键盘管控模块置有USB端口或PS2端口、用于连接常见的计算机键盘；所述通讯模块置有USB端子、用于连接所述智能密钥设备到计算机。

所述智能密钥设备的具体实现形式之二为：所述键盘管控模块实现有键盘功能、不连接外部的计算机键盘；所述通讯模块置有USB端子、用于连接所述智能密钥设备到计算机。

所述智能密钥设备的具体实现形式之三为：所述通讯模块通过特定接口连接特定主机、所述键盘管控模块连接所述特定主机的机械式按键键盘；所述特定接口为USB接口、SPI接口、I2C接口、或UART接口；所述特定主机为移动通话设备、移动上网设备、或笔记本电脑。

用户通过本发明的智能密钥设备连接的键盘进行操作、所述智能密钥设备首先获取用户输入，但不把用户口令和保密的交易关键数据发送到主机，因而主机中的木马病毒无法窃取用户口令、无法篡改关键交易数据，有效阻止了非法数字签名或加密，极大提高了智能密钥设备的安全性。

在应用于计算机时、所述智能密钥设备实现为复合USB设备，所述复合USB设备的功能设备之一为计算机键盘设备。

附图说明

图1是本发明的提高智能密钥设备安全性的系统的结构图，其身份认证方式为口令验证。

图2是本发明的提高智能密钥设备安全性的系统的结构图，其身份认证方式为指纹认证。

图3是本发明的使用口令验证用户身份的智能密钥设备的工作流程图。

图4是本发明的使用指纹验证用户身份的智能密钥设备的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面参照附图对本发明进一步详细描述。

图1、图3属于实施例一、其身份认证方式为口令认证；

图2、图4属于实施例二、其身份认证方式为指纹认证；

实施例一：

实施例一的提高智能密钥设备安全性的系统的结构图，如图1所示：

所述智能密钥设备包含：控制模块101，通讯模块102，智能密钥模块103，用户口令认证模块104，键盘管控模块105。

控制模块101，用于连接和控制：通讯模块102，智能密钥模块103，用户口令认证模块104，键盘管控模块105；

通讯模块102，连接到控制模块101，还用于连接所述智能密钥装置到主机，在本实施例中具体为通过USB接口连接所述智能密钥装置到计算机；

智能密钥模块103，连接到控制模块101，用于对交易关键数据进行数字签名或加密；

用户口令认证模块104，连接到控制模块101，用于验证用户通过键盘管控模块105输入的口令；

键盘管控模块105，连接到控制模块101，在本实施例中、键盘管控模块105连接常见的USB接口计算机键盘；

在本实施例中，用户操作键盘管控模块105连接的计算机键盘，键盘管控模块105把键盘操作信息发送到控制模块101进行处理；控制模块101根据智能密钥设备的设备状态、处理从键盘管控模块105接收到的键盘操作信息、产生处理结果；最后将处理结果通过通讯模块102、发送到智能密钥设备所连接的计算机。

实施例一的使用口令验证用户身份的智能密钥设备的工作流程图，如图3所示：

步骤301，操作开始，然后执行步骤302；

步骤302，把连接有键盘的智能密钥设备连接到主机，所述智能密钥设备进入空闲态；然后执行步骤303；

步骤303，所述智能密钥设备监控其所连接的键盘是否有输出数据，如果有数据则将键盘的输出信息发送到主机；然后执行步骤304；

步骤304，若用户要进行交易，则执行步骤305，否则返回步骤303；用户一般通过运行特定软件来使用所述智能密钥设备进行交易；

步骤305，如果所述智能密钥设备的工作状态已经是安全态，则跳转到步骤310执行；否则执行步骤306验证用户身份；

步骤306，所述智能密钥设备从空闲态进入用户口令认证态；用户通过所述智能密钥设备连接的键盘输入口令；口令输入完毕后、所述智能密钥设备的口令认证模块对用户口令进行验证；然后执行步骤307；

步骤307，如果用户身份认证成功则执行步骤309，否则执行步骤308；

步骤308，用户身份认证失败，所述智能密钥设备进入空闲态，然后返回步骤303；

步骤309，用户身份认证成功，所述智能密钥设备进入安全态；然后执行步骤310；

步骤310，智能密钥设备从安全态进入交易态，用户操作智能密钥设备连接的键盘，智能密钥设备根据键盘输出得到交易关键数据；交易关键数据输入完毕后，执行步骤311；

步骤311，交易关键数据输入完毕，用户确认提交交易；然后执行步骤312；

步骤312，所述智能密钥设备把包含交易关键数据的交易信息加密或签名，产生交易数据包并将其发送到主机；然后执行步骤313；

步骤313，交易结束、所述智能密钥设备进入安全态；然后执行步骤314；

步骤314，所述智能密钥设备的当前工作状态为安全态，如果决定返回空闲态，则执行步骤315，否则返回步骤303；

步骤315，所述智能密钥设备返回空闲态，然后返回步骤303；

如图3所示，所述工作流程图包括以下三个主要工作流程：

工作流程一：所述智能密钥设备检测是否有键盘输出数据、如果有数据则将键盘输出信息发送到主机；

其工作步骤为：依次执行步骤303、304；

在该工作流程中，所述智能密钥设备的工作状态为空闲态或安全态；

循环往复的执行该工作流程，能把用户的键盘操作完整的接入到主机，实现：用户通过所述智能密钥设备连接的计算机键盘操作所述智能密钥设备连接的计算机。

工作流程二：所述智能密钥设备从空闲态开始、执行身份认证、进行交易关键数据录入、最终提交交易；

其工作步骤为：依次执行步骤305、306、307、309、310、311、312、313、314；

交易结束后所述智能密钥设备的工作状态为安全态或空闲态、是否返回空闲态是可选项；

所述智能密钥设备从空闲态开始执行交易，都要使用工作流程二。

工作流程三：所述智能密钥设备从安全态开始、进行交易关键数据录入、最终提交交易；

其工作步骤为：依次执行步骤305、310、311、312、313、314；

所述智能密钥设备从安全态开始执行交易，使用工作流程三即可，免去重新验证用户身份的步骤，提高了效率。

实施例二：

实施例二的提高智能密钥设备安全性的系统的结构图，如图2所示：

系统包含：控制模块201，通讯模块202，智能密钥模块203，指纹认证模块204，键盘管控模块205。

实施例二结构图在实施例一结构图的基础上进行了修改，删除了用户口令认证模块并添加了生物特征认证模块，所添加的生物特征认证模块205用于根据用户的指纹特征验证用户的身份；

进一步的，在实施例二中，所述智能密钥设备的键盘管控模块205实现有键盘功能，所述智能密钥设备的通讯模块202通过USB总线连接所述智能密钥设备到计算机。

跟其他模块保持不变，不再赘叙。

实施例二的使用指纹验证用户身份的智能密钥设备的工作流程图，如图4所示：

实施例二工作流程图在实施例一工作流程图基础上进行了修改，把图3中的通过口令认证用户身份的步骤306替换为通过指纹特征认证用户身份的步骤406；其他步骤未发生变化，不再赘述；使用指纹代替口令来验证用户身份，其优越性在于：

一、可将智能密钥设备跟合法用户绑定，不存在口令泄露问题；

二、轻轻触摸指纹即可使用智能密钥设备，不存在遗忘口令问题；

三、方便用户使用智能密钥设备、不用输入繁琐的口令。

综上所述，所述智能密钥设备直接分析用户键盘输入以获取用户口令和保密的交易关键数据、并对直接获得的交易关键数据进行数字签名或加密；操作系统中的木马病毒既得不到用户口令和保密的交易关键数据、也无法把用户口令和交易关键数据发送到所述智能密钥设备，极大提高了所述系统安全性。

以上所有说明只是用来帮助理解本发明提出的方法，本领域的技术人员可以依据本发明的思想，实现本发明提出和包括的所有技术方案；本说明书内容并不用于限制本发明。

Claims

1.一种提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤A：把连接有键盘的智能密钥设备连接到主机；

步骤B：所述智能密钥设备对用户身份进行认证；

2.根据权利要求1所述的提高智能密钥设备安全性的方法，在所述步骤A，其特征在于，把所述智能密钥设备连接到主机后、所述智能密钥设备的工作状态初始化为空闲态。

3.根据权利要求2所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，所述智能密钥设备通过用户口令认证用户身份、所述步骤B具体包含以下步骤：

步骤B11：所述智能密钥设备进入用户口令认证态；

4.根据权利要求2所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，所述智能密钥设备通过生物特征认证用户身份、所述步骤B具体包含以下步骤：

步骤B21：所述智能密钥设备进入生物特征认证态；

5.根据权利要求3、4任意权利要求所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，所述步骤C具体包含以下步骤：

步骤C1：所述智能密钥设备从安全态进入交易态；

步骤C2：用户通过所述键盘输入交易关键数据；

步骤C3：交易关键数据输入完毕，开始提交交易；所述智能密钥模块把包括交易关键数据的交易信息加密或进行数字签名、得到交易数据包、并提交交易数据包到所述主机；交易结束后所述智能密钥设备进入安全态。

6.根据权利要求5所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，所述智能密钥设备从安全态可返回空闲态。

7.根据权利要求2所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，在所述空闲态，所述智能密钥设备将所述智能密钥设备连接的键盘的输出数据转发到所述主机，不改变用户键盘操作包含的信息。

8.根据权利要求3、4任意权利要求所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，在所述安全态，所述智能密钥设备将所述智能密钥设备连接的键盘的输出数据转发到所述主机，不改变用户键盘操作包含的信息。

9.根据权利要求3所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，在所述用户口令认证态，所述智能密钥设备接收到用户通过所述键盘输入的口令字符后，发送特定键盘操作信息到所述主机。

10.根据权利要求9所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，所述特定键盘操作信息为输入常见的通配符，所述通配符包括：字符*、字符#、或字符？。

11.根据权利要求5所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，在所述交易态，所述智能密钥设备根据交易关键数据的安全属性处理用户的键盘输入操作；所述安全属性为保密或公开；所述保密是指交易关键数据需对所述主机保密、所述智能密钥设备不能发送保密的交易关键数据到所述主机；所述公开是指交易关键数据不对所述主机保密、所述智能密钥设备可发送公开的交易关键数据到所述主机。

12.根据权利要求11所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，在接收到用户输入的保密交易关键数据的字符时，所述智能密钥设备发送特定键盘操作信息到所述主机；所述特定键盘操作信息为输入常见的通配符，所述通配符包括：字符*、字符#、或字符？。

13.一种提高智能密钥设备安全性的系统，所述系统包括，控制模块、通讯模块、智能密钥模块、身份认证模块，其特征在于，所述系统进一步包括键盘管控模块；

身份认证模块，连接到控制模块，用于识别用户的身份；

键盘管控模块，连接到控制模块，用于连接键盘；

14.根据权利要求13所述的智能密钥装置，其特征在于，所述键盘管控模块置有USB端口或PS2端口、用于连接常见的计算机键盘；所述通讯模块置有USB端子、用于连接所述智能密钥设备到计算机。

15.根据权利要求13所述的智能密钥装置，其特征在于，所述键盘管控模块实现有键盘功能、不连接外部的计算机键盘；所述通讯模块置有USB端子、用于连接所述智能密钥设备到计算机。

16.根据权利要求13所述的智能密钥装置，其特征在于，所述通讯模块通过特定接口连接特定主机、所述键盘管控模块连接所述特定主机的机械式按键键盘；所述特定接口为USB接口、SPI接口、I2C接口、或UART接口；所述特定主机为移动通话设备、移动上网设备、或笔记本电脑。

17.根据权利要求14、15任意权利要求所述的提高智能密钥设备安全性的方法，其特征在于，在应用于计算机时、所述智能密钥设备实现为复合USB设备，所述复合USB设备的功能设备之一为计算机键盘设备。