CN103942484A - 一种以手机为载体的安全辅助设备及身份认证方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以手机为载体的安全辅助设备和身份认证方法，包括用于与外部设备进行数据通信的对外接口模块；用于实现驱动功能的驱动模块；用于对驱动模块发送的封装后的请求数据进行解析，并根据解析结果进行相应处理，产生响应数据，将响应数据发送给驱动模块的安全芯片，用于当接收到驱动模块发送输入数据的请求时进行数据输入的输入模块；用于当接收到驱动模块发送的响应数据时进行显示的显示模块；该设备在手机内集成了安全芯片和对应的驱动程序，使整个手机变成了具备身份认证和加解密能力的安全辅助设备，这种方式使用户不必再使用U盾等专门的安全辅助设备就能对个人的信息安全作保障，贴身保护用户的信息安全，使用价值更高。

Description

一种以手机为载体的安全辅助设备及身份认证方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种以手机为载体的安全辅助设备及身份认证方法。

背景技术

近年来，移动通信行业发展迅速，据中国工信部统计数据，截至2013年3月底，中国共有移动通信服务用户11.46亿，中国人口总数扣除小孩和部分年迈老人的人数，几乎人人都是移动通信服务的用户，也就是说，几乎人人都有一部手机。随着科技的发展和3G网络的推广，手机已经不单单是用来“打电话”、“发短信”的社交工具，而是集“社交”、“娱乐”、“查询”、“购物”、“金融”、“存储”等多种功能于一身的全面使用的工具，手机成为人们随身必带的移动智能终端。

人们现在也越来越多的通过互联网进行信息交换，用户在进行信息交互的时候，为了在网络上证明身份和保证私密信息的安全性，通常会使用专门的安全辅助设备如：U盾、口令卡等，用于身份认证及对私密信息进行安全保护。这些安全辅助设备，如果用户随身携带，则会占用用户的随身空间，增添了用户的持有负担，如果用户不随身携带，那么在用户需要使用的时候，可能无法使用，耽误用户的事情。

人们随身携带的手机不能充当安全辅助设备，为保证安全还需要U盾等其他设备，给人们带来了很大的不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种以手机为载体的安全辅助设备及身份认证方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种以手机为载体的安全辅助设备，包括手机对外接口模块、驱动模块、安全芯片、输入模块和显示模块，所述驱动模块分别与手机对外接口模块、安全芯片、输入模块和显示模块连接；

所述手机对外接口模块，其用于与外部设备进行数据通信，接收外部设备发送的请求数据并发送给驱动模块，还用于将驱动模块反馈的响应数据发送给外部设备；

所述驱动模块，其用于将接收的请求数据进行封装并发送给安全芯片，还用于将安全芯片反馈的响应数据进行解封装，判断响应数据的类型，根据响应数据的类型将响应数据通过手机对外接口模块发送给外部设备，发送给显示模块或者向输入模块发送输入数据的请求；

所述安全芯片，其用于对驱动模块发送的封装后的请求数据进行解析，并根据解析结果进行相应处理，产生响应数据和状态码，将响应数据和状态码发送给驱动模块；

所述输入模块，其用于当接收到驱动模块发送输入数据的请求时进行数据输入；

所述显示模块，其用于当接收到驱动模块发送的响应数据时进行显示。

本发明的有益效果是：本发明以手机为载体，以安全芯片为加密核心，以手机的USB、蓝牙、wifi等接口为数据传输通道，以手机键盘为操作控制方法，以手机的屏幕作为显示窗口，既可以作为普通的手机使用，又可以作为安全辅助设备与其它外设连接，代替U盾等设备，作为用户的个人身份凭证，与他方进行交互，保证用户的信息的安全性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述驱动模块包括外部接口交互单元和打包/解包单元；

所述外部接口交互单元，其用于与手机对外接口模块进行数据交互，将接收的数据发送给打包/解包单元，将打包/解包单元反馈的响应数据发送给手机对外接口模块；

所述打包/解包单元，其用于将接收的请求数据进行封装发送给安全芯片；还用于将安全芯片反馈响应数据进行解封装，发送给外部接口交互单元。

进一步，所述安全芯片包括命令管理单元、应用处理单元、文件管理单元和算法接口单元；

所述命令管理单元，其用于接收打包/解包单元发送的请求数据并进行解析，根据解析结果调用应用处理单元；还用于将应用处理单元发送的响应数据和状态码发送给打包/解包单元；

所述应用处理单元，其用于根据命令管理的单元的解析结果进行相应处理；

所述文件管理单元，其用于管理安全芯片的文件系统，包括文件的创建、删除和修改，以及对存储在文件里的数据的添加、删除和修改；

所述算法接口单元，其用于提供各种算法接口。

进一步，所述安全芯片可以集成在SD卡里，通过SD接口与手机连接，或者焊接在手机主板上与手机连接。

进一步，所述手机对外接口模块包括USB接口、wifi接口、蓝牙接口或红外接口中的一种或几种。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种以手机为载体的安全身份认证方法，包括如下步骤：

步骤1：手机对外接口模块接收外部设备的请求数据并发送给驱动模块；

步骤2：所述驱动模块接收请求数据并进行封装，发送给安全芯片；

步骤3：所述安全芯片对请求数据进行解析，并根据解析结果进行相应处理，产生响应数据和状态码，将响应数据和状态码发送给驱动模块；

步骤4：所述驱动模块对响应数据进行解封装，判断响应数据的类型，根据响应数据的类型将响应数据通过手机对外接口模块发送给外部设备，发送给显示模块或者向输入模块发送输入数据的请求；

步骤5：当所述输入模块接收到驱动模块发送输入数据的请求时进行数据输入，当显示模块接收到驱动模块发送的响应数据时进行显示；

步骤6：当输入模块产生反馈数据时，会反馈给安全芯片，安全芯片进行相应处理，进而将响应数据通过驱动模块及机手机对外接口模块发送给外部设备。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤2中所述驱动模块接收请求数据并进行封装，发送给安全芯片的具体实现为：

步骤2.1：所述外部接口交互单元将接收的数据发送给打包/解包单元；

步骤2.2：所述打包/解包单元将接收的请求数据进行封装发送给安全芯片。

进一步，步骤3所述安全芯片对请求数据进行解析，并根据解析结果进行相应处理，产生响应数据和状态码，将响应数据和状态码发送给驱动模块的具体实现为：

步骤3.1:所述命令管理单元接收打包/解包单元发送的命令请求并进行解析，根据解析结果调用应用处理单元；

步骤3.2：所述应用处理单元根据命令管理的单元的解析结果，结合文件管理单元和算法接口单元进行相应处理，产生响应数据和状态码；

步骤3.3：通过命令管理单元将响应数据和状态码发送给打包/解包单元。

附图说明

图1为本发明所述一种以手机为载体的安全辅助设备内部结构框图；

图2为本发明所述驱动模块内部结构框图；

图3为本发明所述安全芯片内部功能模块结构框图；

图4为本发明所述一种以手机为载体的安全身份认证方法流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、手机对外接口模块，2、驱动模块，3、安全芯片，4、输入模块，5、显示模块；2-1、外部接口交互单元，2-2打包/解包单元，301，命令管理单元，302、应用处理单元，303、文件管理单元，304算法接口单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种以手机为载体的安全辅助设备，包括手机对外接口模块1、驱动模块2、安全芯片3、输入模块4和显示模块5，所述驱动模块2分别与手机对外接口模块1、安全芯片3、输入模块4和显示模块5连接；

所述手机对外接口模块1，其用于与外部设备进行数据通信，接收外部设备发送的请求数据并发送给驱动模块2，还用于将驱动模块2反馈的响应数据发送给外部设备；

所述驱动模块2，其用于将接收的请求数据进行封装并发送给安全芯片3，还用于将安全芯片3反馈的响应数据进行解封装，判断响应数据的类型，根据响应数据的类型将响应数据通过手机对外接口模块1发送给外部设备，发送给显示模块5或者向输入模块4发送输入数据的请求；

所述安全芯片3，其用于对驱动模块2发送的封装后的请求数据进行解析，并根据解析结果进行相应处理，产生响应数据和状态码，将响应数据和状态码发送给驱动模块2；

所述输入模块4，其用于当接收到驱动模块2发送输入数据的请求时进行数据输入；

所述显示模块5，其用于当接收到驱动模块2发送的响应数据时进行显示。

如图2所示，所述驱动模块包括外部接口交互单元2-1和打包/解包单元2-2；

所述外部接口交互单元2-1，其用于与手机对外接口模块1进行数据交互，将接收的数据发送给打包/解包单元2-2，将打包/解包单元2-2反馈的响应数据发送给手机对外接口模块1；

所述打包/解包单元2-2，其用于将接收的请求数据进行封装发送给安全芯片3；还用于将安全芯片3反馈响应数据进行解封装，发送给外部接口交互单元2-1。

所述安全芯片3的硬件逻辑主要由芯片对外接口模块(比如SD卡接口)、中央处理器、内部存储模块、安全协处理器及嵌入式FLASH等几个部分组成。芯片对外接口模块(比如，当安全芯片集成在SD卡中时，所述芯片对外接口模块指SD接口)提供安全芯片与手机间的通信功能，中央处理器和内部存储模块负责处理软件程序逻辑以及对整体资源进行调用，安全协处理器完成密码算法加速实现，嵌入式FLASH用于存储程序和安全数据。

如图3所示，所述安全芯片3的软件程序功能由包括命令管理单元301、应用处理单元302、文件管理单元303、算法接口单元304四个部分组成。安全芯片3的命令管理单元301用于与外部进行通信，负责外部数据的接收和发送及请求命令解析；应用处理单元302，负责处理外部的请求命令，可以实现数据加解密、签名验签、自毁等各种命令请求操作；文件管理单元303，负责管理安全芯片的文件系统，包括对DF、EF等文件的创建、删除、修改，以及存储在文件里的数据的添加、修改、删除等；算法接口单元304，负责提供各种算法接口。

如图4所示，一种以手机为载体的安全身份认证方法，包括如下步骤：

步骤1：手机对外接口模块接收外部设备的请求数据并发送给驱动模块；

步骤2：所述驱动模块接收请求数据并进行封装，发送给安全芯片；

步骤3：所述安全芯片对请求数据进行解析，并根据解析结果进行相应处理，产生响应数据和状态码，将响应数据和状态码发送给驱动模块；

步骤4：所述驱动模块对响应数据进行解封装，判断响应数据的类型，根据响应数据的类型将响应数据通过外接口模块发送给外部设备，发送给显示模块或者向输入模块发送输入数据的请求；

步骤5：当所述输入模块接收到驱动模块发送输入数据的请求时进行数据输入，当显示模块接收到驱动模块发送的响应数据时进行显示；

步骤6：当输入模块产生反馈数据返时，会反馈给安全芯片，安全芯片进行相应处理，进而将响应数据通过驱动模块及机手机对外接口模块发送给外部设备。

其中，步骤2中所述驱动模块接收请求数据并进行封装，发送给安全芯片的具体实现为：

步骤2.1：所述外部接口交互单元将接收的数据发送给打包/解包单元；

步骤2.2：所述打包/解包单元将接收的请求数据进行封装发送给安全芯片。

其中，所述步骤3所述安全芯片对请求数据进行解析，并根据解析结果进行相应处理，产生响应数据和状态码，将响应数据和状态码发送给驱动模块的具体实现为：

步骤3.1:所述命令管理单元接收打包/解包单元发送的请求数据并进行解析，根据解析结果调用应用处理单元；

步骤3.2：所述应用处理单元根据命令管理的单元的解析结果，结合文件管理单元和算法接口单元进行相应处理，产生响应数据和状态码；

步骤3.3：通过命令管理单元将响应数据和状态码发送给打包/解包单元。

其中，所述驱动模块2由两部分组成：外部接口交互单元2-1和打包/解包单元2-2。

外部接口交互单元2-1负责通过手机的通讯接口(手机对外接口模块1)，包括但不限于：USB接口、Wifi接口、蓝牙接口、红外接口等接口与手机之外的设备进行通信。

与安全芯片3通信，需要按照安全芯片3接口的通信格式，对数据进行封装。安全芯片3响应的数据也需要解除封装，去掉安全芯片3的封装格式。打包/解包单元2-2就是数据进行封装和解除封装的。此外，打包/解包单元还负责与手机屏幕、键盘进行交互。

其中，安全芯片3具备存储数字证书，提供身份认证和数据加解密的功能。它可以是集成在SD卡里，通过SD接口与手机连接，也可以焊接在手机主板上通过其他方式(比如SPi、GPIO等多种但不限)与手机连接,但不仅限于此。安全芯片3是整个装置的加密核心，它是由硬件逻辑和软件程序两大部分构成。

当该发明作为安全辅助设备与外部设备连接时，外部设备可以通过该发明的USB、wifi、蓝牙等接口，发送请求数据给该设备。此时，该发明的驱动模块2的外部接口交互单元2-1会获取到请求数据，然后将请求数据传递给打包/解包单元2-2。打包/解包单元2-2将请求数据按照安全芯片接口的通信格式打包封装后，转发给安全芯片3。安全芯片3的命令管理单元301，会解析请求数据，然后根据解析结果，调用安全芯片的应用处理单元302进行功能处理。而应用处理单元303，则会使用文件管理单元303和算法接口单元304，完成功能处理。处理完毕后，应用处理单元302产生响应数据和状态码，并由命令管理单元301发送响应数据和状态码给驱动模块的打包/解包单元2-2。打包/解包单元2-2解除安全芯片的响应数据和状态码的封装格式，然后判断响应数据的类型，如果数据类型显示该数据是给手机之外的设备，则通过手机对外接口模块1，发送给手机之外的设备，如果数据类型显示该数据是给手机的屏幕进行显示的，则发送给机的屏幕进行显示，或者数据类型显示该数据是要求从手机键盘接收数据的，则请求用户进行键盘输入，当输入模块4有数据返回时，会反馈给安全芯片3，安全芯片3进行相应处理，产生的响应数据通过驱动模块2及机手机对外接口模块1发送给外部设备。

本发明在常见的手机内添加了身份密钥功能，使整个手机可以作为安全辅助设备，用在其他能与手机连接的设备上，为用户做安全保证，使用户不必使用其他特定的身份认证设备如：U盾、蓝牙KEY，就能和信息交换方完成身份认证，并能对交互的信息做加解密，防止信息泄露。本发明是以手机为载体，内置安全芯片为加密核心，可以在不同的手机上做更换，适应用户更换手机的需求。

本发明以手机为载体，以安全芯片为加密核心，以手机的USB、蓝牙、wifi等接口为数据传输通道，以手机键盘为操作控制方法，以手机的屏幕作为显示窗口，既可以作为普通的手机使用，又可以作为安全辅助设备与其它外设连接，代替U盾等设备，作为用户的个人身份凭证，与他方进行交互，保证用户的信息的安全性。

这种将手机变成安全辅助设备的方法，本身就有很大的优势。

第一，手机具备USB、wifi、蓝牙等多种接口，可以顺利而方便的与外部设备进行连接；第二，手机具备按键、显示功能，可以让用户熟练的输入口令和显示私密交易信息；第三，手机内部具有SD接口、SIM接口等多种接口，且主板上也有空间，可以焊接安全芯片，可以使得手机成为安全核心；第四，手机对用户来说具备随身性，一般会走到那里带到那里，作为安全辅助设备，不会耽误用户事情；第五，手机的普遍性，如果作为个人安全辅助设备，易推广，不会对社会资源造成浪费。

所以，在手机里面以某种方式嵌入一颗安全芯片，就可以把人们随身携带的手机变成一个安全辅助设备，人们不必再携带U盾等其他的安全辅助设备。这样，人们在用手机上网时，内置的安全芯片可以为手机提供强有力的硬件安全保证，人们在用其它终端，如PC电脑、平板电脑时，也可以通过数据线、蓝牙、WIFI等各种方式连接手机，通过调用内嵌在手机中的安全芯片获得强有力的硬件安全防护。这将为用户提供极大的便利性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种以手机为载体的安全辅助设备，其特征在于，包括手机对外接口模块、驱动模块、安全芯片、输入模块和显示模块，所述驱动模块分别与手机对外接口模块、安全芯片、输入模块和显示模块连接；

所述手机对外接口模块，其用于与外部设备进行数据通信，接收外部设备发送的请求数据并发送给驱动模块，还用于将驱动模块反馈的响应数据发送给外部设备；

所述驱动模块，其用于将接收的请求数据进行封装并发送给安全芯片，还用于将安全芯片反馈的响应数据进行解封装，判断响应数据的类型，根据响应数据的类型将响应数据通过手机对外接口模块发送给外部设备，发送给显示模块或者向输入模块发送输入数据的请求；

所述安全芯片，其用于对驱动模块发送的封装后的请求数据进行解析，并根据解析结果进行相应处理，产生响应数据，将响应数据发送给驱动模块；

所述输入模块，其用于当接收到驱动模块发送输入数据的请求时进行数据输入；

所述显示模块，其用于当接收到驱动模块发送的响应数据时进行显示。

2.根据权利要求1所述一种以手机为载体的安全辅助设备，其特征在于，所述驱动模块包括外部接口交互单元和打包/解包单元；

所述外部接口交互单元，其用于与手机对外接口模块进行数据交互，将接收的数据发送给打包/解包单元，还用于将打包/解包单元反馈的响应数据发送给手机对外接口模块；

所述打包/解包单元，其用于将接收的请求数据进行封装发送给安全芯片；还用于将安全芯片反馈的响应数据进行解封装，发送给外部接口交互单元。

3.根据权利要求1所述一种以手机为载体的安全辅助设备，其特征在于，所述安全芯片包括命令管理单元、应用处理单元、文件管理单元和算法接口单元；

所述命令管理单元，其用于接收打包/解包单元发送的命令请求并进行解析，根据解析结果调用应用处理单元；还用于将应用处理单元发送的响应数据和状态码发送给打包/解包单元；

所述应用处理单元，其用于根据命令管理的单元的解析结果进行相应处理；

所述文件管理单元，其用于管理安全芯片的文件系统，包括文件的创建、删除和修改，以及对存储在文件里的数据的添加、删除和修改；

所述算法接口单元，其用于提供各种算法接口。

4.根据权利要求1所述一种以手机为载体的安全辅助设备，其特征在于，所述安全芯片可以集成在SD卡里，通过SD接口与手机连接，或者焊接在手机主板上与手机连接。

5.根据权利要求1所述一种以手机为载体的安全辅助设备，其特征在于，所述手机对外接口模块包括USB接口、wifi接口、蓝牙接口或红外接口中的一种或几种。

6.一种利用权利要求1-5中任一项所述以手机为载体的安全辅助设备进行身份认证方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：手机对外接口模块接收外部设备的请求数据并发送给驱动模块；

步骤2：所述驱动模块接收请求数据并进行封装，发送给安全芯片；

步骤3：所述安全芯片对请求数据进行解析，并根据解析结果进行相应处理，产生响应数据和状态码，将响应数据和状态码发送给驱动模块；

步骤4：所述驱动模块对响应数据进行解封装，判断响应数据的类型，根据响应数据的类型将响应数据通过手机对外接口模块发送给外部设备，发送给显示模块或者向输入模块发送输入数据的请求；

步骤5：当所述输入模块接收到驱动模块发送输入数据的请求时进行数据输入，当显示模块接收到驱动模块发送的响应数据时进行显示；

步骤6：当输入模块产生反馈数据时，会反馈给安全芯片，安全芯片进行相应处理，进而将响应数据通过驱动模块及机手机对外接口模块发送给外部设备。

7.根据权利要求6所述一种以手机为载体的安全身份认证方法，其特征在于，步骤2中所述驱动模块接收请求数据并进行封装，发送给安全芯片的具体实现为：

步骤2.1：所述外部接口交互单元将接收的数据发送给打包/解包单元；

步骤2.2：所述打包/解包单元将接收的请求数据进行封装发送给安全芯片。

8.根据权利要求6所述一种以手机为载体的安全身份认证方法，其特征在于，步骤3所述安全芯片对请求数据进行解析，并根据解析结果进行相应处理，产生响应数据和状态码，将响应数据和状态码发送给驱动模块的具体实现为：

步骤3.1:所述命令管理单元接收打包/解包单元发送的请求数据并进行解析，根据解析结果调用应用处理单元；

步骤3.2：所述应用处理单元根据命令管理的单元的解析结果，结合文件管理单元和算法接口单元进行相应处理，产生响应数据和状态码；

步骤3.3：通过命令管理单元将响应数据和状态码发送给打包/解包单元。