CN105243314A - 一种基于USB-key的安全系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于USB-key的安全系统及其使用方法，包括嵌入式设备和与嵌入式设备配套使用的USB-key，所述嵌入式设备包括显示模块、接收模块、认证模块和服务模块；所述显示模块用于显示系统状态和提醒操作步骤及结果；所述接收模块内置映射端口，接受和处理验证USB-key插入嵌入式设备所触发的信号，验证通过后发送信号开启认证模块；所述认证模块内置加密证书，对接收模块发送的信号进行身份验证，验证通过后开启服务模块；所述服务模块用于开启对外服务功能。本发明能增加嵌入式设备使用的安全性，节约安全系统后台资源，提高使用便捷度。
Description
技术领域
本发明涉及互联网技术领域，特别是涉及一种基于USB-key的安全系统及其使用方法。
背景技术
USB-key是一种具有USB接口的硬件设备，其形状与我们常见的U盘相同，与U盘不同的是，USB-key内置了CPU、存储器、芯片操作系统(COS)，可以存储用户的密钥或数字证书，利用USB-key内置的密码算法可以实现对用户身份的认证。每一个USB-key都具有硬件PIN码保护，PIN码和USB-key构成了用户使用USB-key的两个必要因素。用户只有同时取得了USB-key和用户PIN码，才可以通过PC等终端登录系统，从而使用USB-key进行相应的操作。
目前在实际应用中，当户需要对嵌入式设备进行运维配置时，常用的方式是用户用网线将终端计算机和嵌入式设备连接起来，在终端计算机的浏览器中输入嵌入式设备对外的服务器IP地址即可访问到嵌入式设备提供的身份认证界面；用户输入用户名和密码进行身份认证，身份认证完成后，可以使用被授权的功能。
在上述应用中，嵌入式设备对用户采用用户名/密码的方式进行身份验证，但是这种验证方式的问题在于，系统并不能保证获得授权的用户是合法用户，因此，部分设备需要采用USB-key来进行辅助登陆，但如果用户的USB-key丢失，则用户身份的安全将完全依赖用户设定的PIN码，而非法用户可将该USB-key与其它任何一台PC或者移动终端连接使用，在合法用户发现并通过上层管理员锁定系统访问权限前，非法用户可以采用穷举法等方式来破解用户的PIN码，或采用病毒盗取用户PIN码，因此也不能完全保证登录安全；此外，系统在设备运行期间会一直开启运维相关的服务接口，等待用户访问设备对外的服务器IP地址，之后进行身份认证。系统长时间开放对外的接口，让系统长期暴露在不确定的环境里，为系统的安全埋下了隐患，同时也造成了系统资源的浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于USB-key的安全系统及其使用方法，旨在解决由于系统一直开启运维相关服务接口的行为以及使用用户名/密码进行身份验证的方式所带来的系统资源浪费以及系统安全问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：一种基于USB-key的安全系统，包括嵌入式设备和插入嵌入式设备内的USB-key，所述嵌入式设备包括显示模块、接收模块、认证模块和服务模块；所述显示模块用于显示系统状态和提醒操作步骤及结果；所述接收模块内置映射端口，接受和处理验证USB-key插入嵌入式设备所触发的信号，验证通过后发送信号开启认证模块；所述认证模块内置加密证书，对接收模块发送的信号进行身份验证，验证通过后开启服务模块；所述服务模块用于开启运对外服务功能。
优选的，所述接收模块内置检测端口，检测接入USB口的硬件是否为对应USB-key类型，检测端口只对已设定的USB-key类型产生响应并发送信号至认证模块。
优选的，所述认证模块的加密证书实现的嵌入式设备和USB-key之间有4种映射模式：一对一、一对多、多对一或多对多。
优选的，所述认证模块在未接入USB-key时不开启，当接收模块检测到USB-key接入并验证后，发送信号至认证模块，认证模块开启，嵌入式设备读取USB-key所储存的用公钥加密的证书，认证模块用私钥对证书进行解密验证；验证完成后认证模块自动关闭。
优选的，认证模块验证USB-key成功后自行开启服务模块，使用对外服务功能；拔出USB-key后接收模块发送关闭指令，服务模块关闭。
优选的，所述USB-key内置外接接口，可安装外接指纹识别器、声纹识别器、虹膜识别器；USB-key内部留有相应空间，安装对应的分析模块。
一种基于上述USB-key的安全系统的方法，包括以下步骤：
（1）在嵌入式设备中录入USB-key的身份信息，形成一对一、一对多、多对一或多对多的捆绑关系，保存记录在认证模块后，关闭认证模块和服务模块；
（2）用户将USB-key接入嵌入式设备，触发接收模块检测端口，检测端口判断属于嵌入式设备对应USB-key类型后，接收模块发出信号；
（3）认证模块收到信号后，开启USB-key身份认证接口；
（4）USB-key身份认证接口对USB-key的身份信息进行认证，认证成功则系统开启对外服务功能，认证失败则提示用户USB-key无效；
（5）开启系统对外服务功能后，用户使用被授权的功能。
本发明的一种基于USB-key的安全系统及其使用方法和现有技术相比，有如下优点：
1.系统对用户接入的USB-key先进行身份认证，认证完成则开启对外服务功能，在系统未完成对USB-key认证的情况下，用户无法访问对外服务功能，增强系统安全性；
2.固定的嵌入式设备外人难以接触，系统登录时无需输入密码，简化登录步骤，防止遗忘密码带来的麻烦；
3.系统在未接入USB-key时，认证模块和服务模块不会后台运行，提高系统资源利用率；
4.对于部分特别重要的嵌入式设备，系统可外接其他安全辅助验证设备，进一步增加系统安全性。
附图说明
图1为本发明一种实施例的工作流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
所述一种基于USB-key的安全系统及其使用方法，包括嵌入式设备和插入嵌入式设备内的USB-key，所述嵌入式设备包括显示模块、接收模块、认证模块和服务模块；所述接收模块内置映射端口，接受和处理验证USB-key插入嵌入式设备所触发的信号，检测接入USB口的硬件是否为对应USB-key类型，只对所需USB-key类型产生响应，当检测到接入USB端口的硬件不是USB-key（如U盘或其他USB端口的硬件），或者不是本系统所使用的USB-key类型（如其他类型USB-key）后，显示模块发出未识别提醒，当接入硬件为本系统所使用的USB-key后，显示模块提示开始认证，同时发送信号到认证模块；认证模块在未接入USB-key时不开启，当接收模块检测验证所使用USB-key接入并发出指令后，认证模块自行开启，嵌入式设备读取USB-key中用公钥加密的证书，读取完成后，嵌入式设备使用自身保存的私钥解密读取的证书，验证证书是否合法，确保该USB-key为本台嵌入式设备所配套的USB-key；验证完成后认证模块自动关闭，对比验证认定所接入USB-key属于本套嵌入式设备的USB-key类型后，显示模块提醒认证成功，验证不通过显示模块则提醒验证失败，在验证成功后开启服务模块，服务模块用于开启对外服务功能，用户可对嵌入式设备进行修改等操作，如开启web配置界面、控制键盘等外接设备、修改设备参数等。
认证模块工作过程中，嵌入式设备的认证模块与USB-key的私钥进行映射识别，在映射过程中，本套系统采用在嵌入式设备内预先存储所需USB-key的一个硬件序列号UID，每个USB-key上的UID都具有唯一性；USB-key存储有用公钥加密的证书，证书里设有能标识USB-key的硬件序列号UID，嵌入式设备读取USB-key的公钥加密证书后，认证模块用私钥解密证书，验证存储在证书内的UID；本套系统采用4种映射模式：一台嵌入式设备存储一个USB-key的硬件序列号UID实现一对一映射，一台嵌入式设备存储多个USB-key的硬件序列号UID实现一对多映射，多台嵌入式设备存储一个USB-key的硬件序列号UID实现多对一映射，多台嵌入式设备存储多个USB-key的硬件序列号UID实现多对多映射；在使用对外服务功能的配置功能过程中，可调整添加或删除嵌入式设备和USB-key之间的映射关系，如当USB-key丢失以后，为避免出现安全问题，可用其他USB-key登陆系统，并操作系统对已丢失的USB-key和嵌入式设备之间的映射关系进行管理，暂时冻结或删除已丢失USB-key的使用权限。
在安全系统的实际使用过程中，所述嵌入式设备一般体积较大，不易丢失，其配套的USB-key即便丢失，如果不在经过配套认证的嵌入式设备上使用也无法访问系统，而外部人员若通过其他方式得到USB-key，也难以进入存放嵌入式设备的工作室，使用USB-key操作对应的嵌入式设备，因此USB-key的使用环境相对较安全，无需再额外使用PIN码登录，省去因遗忘密码或因其他原因多次输入密码错误造成当时无法进入系统的问题；认证模块验证USB-key成功后自行开启服务模块，使用对外服务功能；因对外服务功能在后台持续运行会占用部分后台资源，为节约后台资源，且保证只有USB-key使用者才能使用对外服务功能，在拔出USB-key后接收模块发送关闭指令，服务模块关闭。
在部分特别重要的嵌入式设备中，因保密需求更高，为避免非法用户使用，所述USB-key上设置外接接口，可安装更多生物识别设备，如外接指纹识别器、声纹识别器、虹膜识别器；同时USB-key内部留有相应空间，用于安装与其对应的分析模块；分析模块在初始设置的时候，将使用者的指纹、声纹或虹膜储存；当嵌入式设备插入USB-key，验证过程中需要使用识别器的时候，分析模块分析检测到的指纹、声纹和虹膜的生物数据，与之前所储存的生物数据进行比对，若比对成功，则显示模块提示成功，开启服务模块，若比对失败，则提示识别不成功，连续识别3次不成功以后，判断为USB-key可能被非法用户使用，嵌入式设备发送信息至USB-key管理员，方便管理员进行处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)
1.一种基于USB-key的安全系统，其特征在于，包括嵌入式设备和插入嵌入式设备内的USB-key，所述嵌入式设备包括显示模块、接收模块、认证模块和服务模块；所述显示模块用于显示系统状态和提醒操作步骤及结果；所述接收模块内置映射端口，接受和处理验证USB-key插入终端所触发的信号，验证通过后发送信号开启认证模块；所述认证模块内置加密证书，对接收模块发送的信号进行身份验证，验证通过后开启服务模块；所述服务模块用于开启对外服务功能。
2.如权利要求1所述的基于USB-key的安全系统，其特征在于，所述接收模块内置检测端口，检测接入USB口的硬件是否为对应USB-key类型，检测端口只对已设定的USB-key类型产生响应并发送信号至认证模块。
3.如权利要求1或2所述的基于USB-key的安全系统，其特征在于，所述认证模块的加密证书实现的嵌入式设备和USB-key之间有4种映射模式：一对一、一对多、多对一或多对多。
4.如权利要求1或2所述的基于USB-key的安全系统，其特征在于，所述认证模块在未接入USB-key时不开启，当接收模块检测到USB-key接入并验证后，发送信号至认证模块，认证模块开启，嵌入式设备读取USB-key所储存的用公钥加密的证书，认证模块用私钥对证书进行解密验证；验证完成后认证模块自动关闭。
5.如权利要求1-4所述的基于USB-key的安全系统，其特征在于，认证模块验证USB-key成功后自行开启服务模块，使用对外服务功能；拔出USB-key后接收模块发送关闭指令，服务模块关闭。
6.如权利要求1-5所述的基于USB-key的安全系统，其特征在于，所述USB-key内置外接接口，安装外接指纹识别器、声纹识别器、虹膜识别器；USB-key内部留有相应空间，安装对应的分析模块。
7.一种基于USB-key的基于USB-key的安全系统的方法，包括以下步骤：
（1）在嵌入式设备中录入USB-key的身份信息，形成一对一、一对多、多对一或多对多的捆绑关系，保存记录在认证模块后，关闭认证模块和服务模块；
（2）用户将USB-key接入嵌入式设备，触发接收模块检测端口，检测端口判断属于嵌入式设备对应USB-key类型后，接收模块发出信号；
（3）认证模块收到信号后，开启USB-key身份认证接口；
（4）USB-key身份认证接口对USB-key的身份信息进行认证，认证成功则系统开启对外服务功能，认证失败则提示用户USB-key无效；
（5）开启系统对外服务功能后，用户使用被授权的功能。
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