CN104038345A - 一种实现usbkey与动态令牌之间协作的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制系统及控制方法，本方案通过USBKEY端实现令牌端的动态口令计算功能，并通过令牌端对USBKEY端进行信号控制和电源控制，USBKEY端对供电来源进行识别，并根据识别结果切换工作状态。本发明提供的方案能够非常稳定可靠的实现USBKEY与动态令牌之间协作控制，有效解决两款独立产品复合在一起使用时的干扰问题及相互合作问题。

Description

一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及网络交易数据的安全技术，具体涉及网络交易数据的安全认证技术。

背景技术

USBKEY和动态令牌是目前市场上主流的网银安全工具，两款在功能和使用上各具优势，集两款功能于一体的复合型产品已然成为发展趋势。这就需要在复合型产品上两款产品的功能既是独立的也是相互合作的。

现有的复合型产品中，在使用过程中存在以下问题：

1、现有采用的相互协作通信方案多为单一控制信息内容的传输，没有对相应IO控制口的切换及相应的供电控制和信号控制；

2、现有USBKEY与动态令牌之间由于共用显示及按键，芯片IO口之间会有信号干扰，公共的控制端口不能很好的控制会导致通信失败，信息传输错误，且会影响单独工作时的产品功能。

发明内容

针对现有复合型的网银安全工具中USBKEY功能和动态令牌功能之间存在相互干扰，无法实现相互协作的问题，本发明的目的之一在于提供一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制系统。

作为本发明的目的之二，本发明还提供一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

目的之一，一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制系统，所述控制系统包括令牌控制模块、USBKEY控制模块及显示模块，

所述令牌控制模块分别与USBKEY控制模块和显示模块通信相接，所述令牌控制模块与USBKEY控制模块之间建立双向通信，向USBKEY控制模块发送控制信号，并控制令牌端向USBKEY端供电；所述令牌控制模块接受USBKEY控制模块返回信息，通过显示模块在显示器上显示；

所述USBKEY控制模块与显示模块通信相接，该模块工作前对USBKEY端的供电来源进行识别，并根据识别结果切换USBKEY端的工作状态。

在该控制系统的优选方案中，所述令牌控制模块控制令牌端通过I/O口给USBKEY端供电。

进一步的，所述令牌控制模块与USBKEY控制模块之间通过UART串口通信。

进一步的，所述USBKEY控制模块根据令牌控制模块发送的控制信号来判断识别USBKEY端的供电来源。

目的之二，一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制方法，该控制方法中通过USBKEY端实现令牌端的动态口令计算功能，并通过令牌端对USBKEY端进行信号控制和电源控制，USBKEY端对供电来源进行识别，并根据识别结果切换工作状态。

在优选方案中，所述控制方法中令牌端和USBKEY端同时对公共控制口进行状态控制。

进一步的，所述控制方法中令牌端和USBKEY端之间的通信内容格式由信号长度段、功能代码段、数据段以及校验和段依次组合而成。

再进一步的，所述控制方法的具体过程如下：

1、控制令牌端给USBKEY端发送控制信号，同时控制令牌端给USBKEY端供电，完成后令牌端处于等待信号中断状态；

2、USBKEY端接收供电启动后，根据接收到的信号判断该供电是由令牌端提供，还是由USB供电；若检测到是由令牌供电后，USBKEY端关闭所有与显示器关联的控制端口，并进行模式切换及其它初始化处理，待均处理完毕之后，向令牌端串口发送就绪应答信号；

3、令牌端中断接收到USBKEY端的就绪应答信号后，准备串口发送命令，命令发送结束后令牌端处于等待数据接收中断状态；

4、USBKEY端串口接收到令牌端所发送的命令后，进行校验处理，并将处理结束后得到的结果通过串口发送给令牌端；

5、令牌端接收到USBKEY端发送的处理结果后，先进行校验，在校验通过后进行显示，并关闭相应的的供电口及切换控制信号。

再进一步的，所述步骤(4)中USBKEY端对接收到的数据进行校验处理的过程如下：

(41)首先进行长度确认，确认接收的数据实际长度与传输内容中的长度是否一致，若长度不一致会发出通信失败应答；若长度确认一致后，转入步骤(42)进行校验和的校验；

(42)计算相应的校验和，并与接收到数据中的校验和进行比对，若不一致，则发出通信失败应答；若一致，则默认接收数据正确，之后再依据对应的功能代码进行相应的数据处理或运算。

再进一步的，所述步骤(5)中令牌端在校验接收到的处理结果时，首先进行数据长度确认，在长度确认通过后再进行校验和确认，长度和校验均通过后确认数据正确。

本发明提供的方案能够非常稳定可靠的实现USBKEY与动态令牌之间协作控制，有效解决两款独立产品复合在一起使用时的干扰问题及相互合作问题。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制系统的框图；

图2为实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明方案可有效的将USEKEY和动态令牌两款独立产品复合在一起使用，同时有效避免两者之间的干扰问题。

通过本方案的控制，由USBKEY内实现USBKEY功能的安全芯片实现动态令牌的动态密码计算、重要信息的存储等。而USBKEY单独工作时由USB口给其供电，实现USBKEY功能；而在令牌工作时，整个复合产品处于脱机的状态，由于动态密码的计算由USBKEY内的安全芯片进行，此时该安全芯片工作所需的工作电源由令牌端提供。同时，控制USBKEY与动态令牌共用显示控制端，在通信时两款产品均处于工作状态，且分别控制公共的显示控制端口防止冲突，保证正常的通信。

据此，本方案中通过相应的协作控制系统来实现上述的USBKEY与动态令牌之间的协作。

参见图1，其所示本方案中协作控制系统的框图。由图可知该协作控制系统100主要由令牌控制模块101、USBKEY控制模102块及显示模块103三部分配合组成。

其中，令牌控制模块101主要用于实现对令牌端的控制，USBKEY控制模102主要用于实现对USBKEY端的控制，而显示模块103主要用于实现对USBKEY端和令牌端共用的显示器进行控制。

该令牌控制模块101分别与USBKEY控制模块102和显示模块103通信相接，而USBKEY控制模块102也与显示模块103通信相接。

在整个控制系统中，令牌控制模块101与USBKEY控制模102配合，实现令牌端向USBKEY端的信号控制和供电控制，以及两者之间的通信控制；同时，令牌控制模块101和USBKEY控制模102与显示模块103之间的配合，实现令牌端与USBKEY端之间的公共端控制，避免冲突。

具体的，令牌控制模块101控制令牌端通过UART串口与USBKEY端通信相接，继而实现与USBKEY控制模块102之间建立双向通信。

令牌控制模块101控制令牌端向USBKEY端中USBKEY控制模块发送控制信号，并控制令牌端通过I/O口给USBKEY端供电。

再者，令牌控制模块101还接受处理USBKEY控制模块102根据控制信号返回的信息，通过显示模块103在显示器上显示。

而USBKEY控制模块102在USBKEY端工作前对USBKEY端的供电来源进行识别，并根据识别结果切换USBKEY端的工作状态：

若由令牌端供电，则使得USBKEY端处于脱机状态，并切换为动态口令计算状态；

若由USB接口直接功能，则切换USBKEY端为USBKEY功能的工作状态。

再者根据确定的通信协议对令牌控制模块101发送的控制信号进行校验和确认，保证接收数据的正确性和完成性；接着，控制USBKEY端根据切换好的工作状态进行计算工作，若USBKEY端由令牌端供电，则将计算结果发送给令牌控制模块101；若USBKEY端由USB口直接供电，则将计算结果直接发送给显示模块103。

显示模块103，实现令牌端及USBKEY端对公共的显示屏分别进行控制，在令牌端需要进行显示时(即USBKEY控制模块102检测到为令牌端供电时)，USBKEY控制模块102将控制USBKEY端需关闭所有与显示屏关联的控制端口，此时USBKEY控制模块102与显示模块103断开连接，显示模块103只与令牌控制模块101保持通信相接。

由此系统控制的复合型动态令牌(或复合型USBKEY)能够实现USBKEY与动态令牌之间协作控制，包括如下内容：

1、在使用令牌功能时，需要令牌端给USBKEY端供电以启动USBKEY进行相应的运算及存储处理；

2、USBKEY端需要识别供电来源以进行后续的操作切换；

3、令牌端与USBKEY端的通信协议，按照指定的协议进行通信和相应校验和确认，保证接收数据的正确性和完整性。

4、令牌端及USBKEY端均需要对公共控制口进行状态控制，防止冲突。

以下具体说明一下，复合型动态令牌(或复合型USBKEY)在上述系统的控制下实现USBKEY与动态令牌之间协作的具体过程(参见图2)：

1、在开始工作时，令牌端通过一I/O口给USBKEY端一控制信号clk，并通过I/O口给USBKEY端供电，之后令牌端处于等待信号中断状态；

2、USBKEY端接受供电启动之后，首先根据此信号clk判断USBKEY是由令牌供电还是由USB供电：

其中当控制信号clk为高电平时，USBKEY由USB供电，当控制信号clk为低电平时，USBKEY由令牌供电；由此USBKEY端通过判断此clk信号的高低电平来判断USBKEY是由令牌供电还是由USBKEY供电。若检测到是由令牌供电后，USBKEY端将关闭并断开所有与显示屏关联的控制端口，并进行模式切换及其他初始化处理(即USBKEY端内算法模块初始化、系统时钟配置)，此时USBKEY端将切换为动态口令计算模式，待均处理完毕之后，向令牌端串口发送就绪应答信号。

若检测到是由USB供电，USBKEY端将进行如下处理：1.USBKEY系统时钟及初始化配置；

2.USBKEY中断，通信，算法模块初始化，USBKEY将初始化为USBKEY认证模式

3.USBKEY断电恢复初始化；

4.USBKEY定时器配置初始化；

5.USBKEY进入等待指令轮询模式。

3、令牌端中断接收到就绪应答信号后，准备串口发送命令，命令发送结束后令牌端处于等待数据接收中断状态。

其中，令牌端与USBKEY端之间通信过程中的通信内容采用如下格式形成：信号长度段+功能代码段+数据段+校验和段。具体为1byte长度段+1byte功能代码段+(0-44)byte数据段+1byte校验和段；其中长度段表示总传输数据内容的长度；功能代码段表示需要进行的功能操作，如06表示时间型口令申请，07表示时间型口令应答等；数据段为传输的操作键值、显示口令、成功与否标志灯内容；校验和段为截至校验和位前所传输的总的内容累加和。

在本步骤中，令牌端根据通信协议要求和通信内容的格式要求(如上所述)形成相应的命令，并根据与USBKEY之间建立好的通信协议发送至USBKEY端。

4、USBKEY端串口接收到所发送的命令后先进行长度确认，根据通信协议对接受到的命令内容进行校验和确认，具体校验和确认过程如下：

首先，确认接收的数据实际长度与传输内容中的长度是否一致，若长度不一致会发出通信失败应答；若长度确认一致后会进行数据校验；

接着，进行数据校验，即计算校验和，并将计算得到的校验和与接收命令中的校验和进行比较判断，若计算后的校验和与接收的校验和一致，即默认接收数据正确；

最后，再依据对应的功能代码进行相应的数据处理或运算，处理结束后将结果通过串口发送给令牌端。其中，对数据处理或运算的过程如下：

USBKEY端通过接收到的功能代码来判断需要进行处理的功能流程，再将接收到的数据安装对应的功能进行处理，最终得出一运算或比较结果再传给令牌。如06表示时间型口令申请代码，则USBKEY端将接收到的数据段数据与种子进行SM3运算并通过截短处理，最终得出6位的时间型动态口令，最后将此动态口令发送给令牌端进行显示。

5、令牌端接收到处理后的结果时首先也要进行数据长度确认及校验和确认，长度和校验均通过后，会将相应的结果进行显示，即将该结果发送至显示屏进行显示，并关闭相应的的供电口及切换控制信号。

由于在正常的数据通信过程中，所遵循的通信协议既包括总传输数据的长度也包括所有数据累加之后的校验和，本方案中使得接收方在接收到数据后通过数据长度和校验和两方面的确认，这样可大大提升通信数据的正确度。

通过上述的操作过程可知，本方案每次在USBKEY端与令牌端进行通信时，首先要保证USBKEY端电源的供应、信号的控制、公共端口的控制之后再进行串口通信，通信过程按指定的通信协议执行，两端接收到的数据均需进行长度判断及校验和判断，且通信结束之后要将相应的电源关闭并恢复信号控制。这样才能保证在令牌及USBKEY通信时数据的完整性及正确性，且通信结束之后恢复设置，令牌和USBKEY端仍可继续独立工作。

基于上述方案可形成动态令牌型智能密码钥匙这样的功能复合型动态令牌或USBKEY，其即可以单独充当令牌功能使用，也可以单独充当USBKEY工作。当令牌工作时，USBKEY由令牌供电，USBKEY仅作算法运算及数据处理，不做key功能使用，并将结果传输到令牌，在令牌端进行显示和控制；当USBKEY工作时，令牌处于休眠关机状态，令牌不对显示进行控制，仅检测按键的操作，并传输到USBKEY端，此时USBKEY由USB口供电。两者独立又相互协作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括令牌控制模块、USBKEY控制模块及显示模块，

所述令牌控制模块分别与USBKEY控制模块和显示模块通信相接，所述令牌控制模块与USBKEY控制模块之间建立双向通信，向USBKEY控制模块发送控制信号，并控制令牌端向USBKEY端供电；所述令牌控制模块接受USBKEY控制模块返回信息，通过显示模块在显示器上显示；

所述USBKEY控制模块与显示模块通信相接，该模块工作前对USBKEY端的供电来源进行识别，并根据识别结果切换USBKEY端的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制系统，其特征在于，所述令牌控制模块控制令牌端通过I/O口给USBKEY端供电。

3.根据权利要求1所述的一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制系统，其特征在于，所述令牌控制模块与USBKEY控制模块之间通过UART串口通信。

4.根据权利要求1所述的一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制系统，其特征在于，所述USBKEY控制模块根据令牌控制模块发送的控制信号来判断识别USBKEY端的供电来源。

5.一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制方法，其特征在于，所述控制方法中通过USBKEY端实现令牌端的动态口令计算功能，并通过令牌端对USBKEY端进行信号控制和电源控制，USBKEY端对供电来源进行识别，并根据识别结果切换工作状态。

6.根据权利要求5所述的一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制方法，其特征在于，所述控制方法中令牌端和USBKEY端同时对公共控制口进行状态控制。

7.根据权利要求5所述的一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制方法，其特征在于，所述控制方法中令牌端和USBKEY端之间的通信内容格式由信号长度段、功能代码段、数据段以及校验和段依次组合而成。

8.根据权利要求5或7所述的一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制方法，其特征在于，所述控制方法的具体过程如下：

1、控制令牌端给USBKEY端发送控制信号，同时控制令牌端给USBKEY端供电，完成后令牌端处于等待信号中断状态；

2、USBKEY端接收供电启动后，根据接收到的信号判断该供电是由令牌端提供，还是由USB供电；若检测到是由令牌供电后，USBKEY端关闭所有与显示器关联的控制端口，并进行模式切换及其它初始化处理，待均处理完毕之后，向令牌端串口发送就绪应答信号；

3、令牌端中断接收到USBKEY端的就绪应答信号后，准备串口发送命令，命令发送结束后令牌端处于等待数据接收中断状态；

4、USBKEY端串口接收到令牌端所发送的命令后，进行校验处理，并将处理结束后得到的结果通过串口发送给令牌端；

5、令牌端接收到USBKEY端发送的处理结果后，先进行校验，在校验通过后进行显示，并关闭相应的的供电口及切换控制信号。

9.根据权利要求8所述的一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中USBKEY端对接收到的数据进行校验处理的过程如下：

(41)首先进行长度确认，确认接收的数据实际长度与传输内容中的长度是否一致，若长度不一致会发出通信失败应答；若长度确认一致后，转入步骤(42)进行校验和的校验；

(42)计算相应的校验和，并与接收到数据中的校验和进行比对，若不一致，则发出通信失败应答；若一致，则默认接收数据正确，之后再依据对应的功能代码进行相应的数据处理或运算。

10.根据权利要求8所述的一种实现USBKEY与动态令牌之间协作的控制方法，其特征在于，所述步骤(5)中令牌端在校验接收到的处理结果时，首先进行数据长度确认，在长度确认通过后再进行校验和确认，长度和校验均通过后确认数据正确。