CN105653986B - 一种基于microSD卡的数据保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据处理领域，尤其是一种基于microSD卡的数据保护方法及装置。本发明针对现有技术存在的问题，提供一种基于microSD卡的数据保护方法及装置，通过对用户数据加密以及文件系统加密的方式保护数据安全，通过身份认证的方式将卡与终端进行绑定，绑定完成后该卡只能被该终端识别，同时还能通过microSD身份认证模块对用户身份进行认证以及程序访问权限进行控制，进一步提高移动终端的安全性。本发明具有使用简单方便，安全高效等特点，可广泛应用于移动终端设备等具有microSD卡插槽的设备中。

Description

一种基于microSD卡的数据保护方法及装置

技术领域

本发明涉及数据处理领域，尤其是一种基于microSD卡的数据保护方法及装置。

背景技术

随着手机功能的丰富以及移动互联网的快速发展，手机早已从单纯的通话设备变成了强大的“瑞士军刀”。工作之余用手机播放音乐视频、拍照片或是上网看看新闻早已司空见惯，智能手机已然取代了我们身边很多常用的电子设备，改变着我们的生活方式以及周边的行业。但就在智能手机改变我们生活的同时，频频爆发的个人信息泄露事件也让人担忧，美国某网络安全软件商近日在一个中国网络论坛发现了一款针对苹果产品的恶意软件“WireLurker”，它能在在用户不知情的情况下，轻易获取用户的隐私信息，包括网银账号密码、网购用户密码以及聊天记录等，风险极大。另外有研究人员曝出安卓系统也存在重大安全漏洞，黑客通过制造一个冒牌的验证代码，窃取用户个人手机隐私。在网络环境如此复杂的情况下，如何强有力的保护个人信息的安全，成为社会关注度焦点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种基于microSD卡的数据保护方法技装置，通过对用户数据加密以及文件系统加密的方式保护数据安全，通过身份认证的方式将卡与终端进行绑定，绑定完成后该卡只能被该终端识别，同时还能通过microSD身份认证模块对用户身份进行认证以及程序访问权限进行控制，进一步提高移动终端的安全性。本发明具有使用简单方便，安全高效等特点，可广泛应用于移动终端设备等具有microSD卡插槽的设备中。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于microSD卡的数据保护方法包括：

步骤1：首次使用时，microSD卡的管理模块将microSD卡与移动终端进行绑定设置，若绑定成功，则执行步骤2；否则，绑定失败；

步骤2：microSD卡的管理模块将microSD卡划分为非密区、加密区和隐藏加密区，并建立地址映射表；每个分区对应一个用户；所述地址映射表存储每个用户访问逻辑空间地址和该地址对应的公私钥对，该公私钥对在终端进行区域划分时生成，并将所述私钥反馈给移动终端；移动终端将该私钥与对应用户进行加密绑定存储； microSD卡管理模块将前述的非密区、加密区和隐藏加密区分别分成多个子区，每个子区使用不同的密钥进行加解密处理，所述密钥在划分子区时随机生成，将生成密钥存储在microSD的安全区域，保证密钥的安全性；所述用户包括N普通用户和1个超级用户，普通用户根据权限访问既定的区域，但不能访问隐藏加密区，超级用户访问区域包括隐藏加密区在内的所有区域；

步骤3：当需要进行数据加密处理时，首先microSD卡的认证服务模块要对用户进行身份验证；当完成用户身份验证通过之后，microSD卡的数据加解密模块进行文件系统和业务数据加密，否则，不进行处理；当需要进行数据解密时，首先microSD卡的认证服务模块要进行身份认证过程，完成身份认证过程通过之后，microSD卡的数据加解密模块进行数据解密；否则，不进行处理。

进一步的，所述步骤1 中microSD卡的管理模块将microSD卡与移动终端进行绑定设置具体包括：

步骤11：移动终端发送公私钥对生成请求；microSD卡接收到该请求后，根据密码算法生成公私钥对，并将私钥对返回给移动终端，公钥被microSD卡本地存储；

步骤12：移动终端获取该私钥后，使用用户口令和加密算法对其进行加密，并将加密后的私钥存储至移动终端的保护区域中，该保护区域由移动终端自行配置管理；

步骤13：移动终端利用用户口令和解密算法解密加密后的私钥，利用解密后的私钥对随机数进行加密，该随机数为随机生成的真随机数，然后将加密后的随机数发送至microSD卡并请求microSD卡进行验证，microSD卡接收到加密数据后，使用所述私钥对应的公钥进行验证，若验证成功，则表明绑定成功，microSD卡关闭绑定请求，执行步骤2；否则，反馈验证失败消息，当连续n次验证失败后，则绑定过程失败，所述n大于等于3。

进一步的，所述步骤3中microSD卡的数据加解密模块进行文件系统和业务数据加密具体过程是对文件系统和业务数据进行加密时，数据加密模块获取存储区域所在子区的密钥信息，使用该密钥对接收的数据进行加密，并通过数据存储模块存储加密数据到存储区域；同时，数据加密模块使用前述密钥对该分区的地址映射表进行加密，并通过数据存储模块存储加密数据到存储区域；其中存储区域为移动终端指定区域；

进一步的，所述步骤3中microSD卡的数据加解密模块进行数据解密具体过程是microSD卡的数据解密模块获取需要解密子区的密钥信息，然后读取该分区对应的加密后的地址映射表，使用该密钥进行地址映射表的解密流程，构建文件系统，然后从地址映射表中获取数据存储地址，读取该地址中的加密数据，使用前述密钥进行解密，将解密的数据反馈至移动终端。

进一步的，一种基于microSD卡的数据保护方法还包括步骤4：microSD卡的安全监控装置监控microSD卡的访问情况，当有用户程序试图访问microSD卡时，认证服务模块对用户进行身份验证，当验证成功后，允许该用户程序访问microSD卡。

一种基于microSD卡的数据保护装置microSD卡及移动终端；所述microSD卡包括管理模块、身份认证模块、数据加解密模块、数据存储模块；

管理模块，用于首次使用时，将microSD卡与移动终端进行绑定设置，若绑定成功，将microSD卡划分为非密区、加密区和隐藏加密区，并建立地址映射表；每个分区对应一个用户；所述地址映射表存储每个用户访问逻辑空间地址和该地址对应的公私钥对，该公私钥对在终端进行区域划分时生成，并将所述私钥反馈给移动终端；移动终端将该私钥与对应用户进行加密绑定存储； microSD卡管理模块将前述的非密区、加密区和隐藏加密区分别分成多个子区，每个子区使用不同的密钥进行加解密处理，所述密钥在划分子区时随机生成，将生成密钥存储在microSD的安全区域，保证密钥的安全性；否则，绑定失败；所述用户包括N普通用户和1个超级用户，普通用户根据权限访问既定的区域，但不能访问隐藏加密区，超级用户访问区域包括隐藏加密区在内的所有区域；

认证服务模块，用于当需要进行数据加密处理时，对用户进行身份验证；当完成用户身份验证通过之后，数据加解密模块进行文件系统和业务数据加密，否则，不进行处理；当需要进行数据解密时， microSD卡的认证服务模块要进行身份认证过程，完成身份认证过程通过之后，microSD卡的数据加解密模块进行数据解密；否则，不进行处理。

进一步的，所述microSD卡的管理模块将microSD卡与移动终端进行绑定设置具体过程：

步骤11：移动终端发送公私钥对生成请求；microSD卡接收到该请求后，根据密码算法生成公私钥对，并将私钥对返回给移动终端，公钥被microSD卡本地存储；

步骤12：移动终端获取该私钥后，使用用户口令和加密算法对其进行加密，并将加密后的私钥存储至移动终端的保护区域中，该保护区域由移动终端自行配置管理；

步骤13：移动终端利用用户口令和解密算法解密加密后的私钥，利用解密后的私钥对随机数进行加密，该随机数为随机生成的真随机数，然后将加密后的随机数发送至microSD卡并请求microSD卡进行验证，microSD卡接收到加密数据后，使用所述私钥对应的公钥进行验证，若验证成功，则表明绑定成功，microSD卡关闭绑定请求，执行步骤2；否则，反馈验证失败消息，当连续n次验证失败后，则绑定过程失败，所述n大于等于3。

进一步的，所述步骤3中microSD卡的数据加解密模块进行文件系统和业务数据加密具体过程是对文件系统和业务数据进行加密时，数据加密模块获取存储区域所在子区的密钥信息，使用该密钥对接收的数据进行加密，并通过数据存储模块存储加密数据到存储区域；同时，数据加密模块使用前述密钥对该分区的地址映射表进行加密，并通过数据存储模块存储加密数据到存储区域；其中存储区域为移动终端指定区域。

进一步的，所述步骤3中microSD卡的数据加解密模块进行数据解密具体过程是microSD卡的数据解密模块获取需要解密子区的密钥信息，然后读取该分区对应的加密后的地址映射表，使用该密钥进行地址映射表的解密流程，构建文件系统，然后从地址映射表中获取数据存储地址，读取该地址中的加密数据，使用前述密钥进行解密，将解密的数据反馈至移动终端

进一步的，所述microSD卡还包括安全监控装置，所述安全监控装置用于监控microSD卡的访问情况，当有用户程序试图访问microSD卡时，认证服务模块对用户进行身份验证，当验证成功后，允许该用户程序访问microSD卡。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

利用本发明可以将microSD卡与移动终端进行绑定，绑定完成后该卡只能被该终端识别，使得他人无法使用其他终端设备对卡进行访问，同时还能通过microSD身份认证模块对用户身份进行认证以及程序访问权限进行控制，进一步保证卡内数据的安全性。另外，本发明的数据加解密均在microSD卡端进行，主机端应用程序只需要进行身份认证及相关的管理工作，减少了主机端应用程序实现的复杂度，同时提高了加解密的效率。本发明具有使用简单方便，安全高效等特点，可广泛应用于移动终端设备等具有microSD卡插槽的设备中。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1 是microSD卡结构示意图。

图2 是micoSD卡与终端绑定过程流程图。

图3 是microSD卡身份认证公私钥信息存储示意图。

图4 是microSD卡分区表示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

在本发明中，提供了一种数据保护方法，该方法依赖于microSD卡，如图1所示，该microSD卡内部集成了身份认证模块、加解密模块、存储模块和管理模块。身份认证模块完成对设备身份的认证、用户身份认证及应用程序的访问权限进行控制。加解密模块对用户存储的数据进行加密和解密操作。存储模块可以划分为非密区、加密区和加密隐藏区，对用户的数据进行分类保护。管理模块负责整个microSD卡内资源的调度和管理，并且记录重要的日志信息。

在本发明中，首次使用时需要对microSD卡进行绑定操作，流程如图2所示。首先移动终端提示用户设置自定义口令，该口令用于运行移动终端。口令设置成功后，移动终端发送公私钥对生成请求，microSD接收到该请求后，生成公私钥对，该过程只进行一次并且生成的公私钥对是随机的，生成完成后，将私钥反馈至移动终端，移动终端在获取该私钥之后，使用之前设置的口令和加密算法对其进行加密，存储至指定地址，该地址应属于保护空间，保证私钥信息的安全性。与私钥一同生成的公钥不反馈移动终端，存储在microSD卡中，保证了公钥的安全性。移动终端在获取了私钥之后，利用私钥对签名数据进行签名，然后将签名数据下发至microSD卡并请求microSD卡进行验证，microSD卡接收到签名数据之后，使用卡内存储的公钥进行验证，验证成功表明绑定成功。若验证失败，则反馈验证失败消息，当连续3次验证失败之后，则绑定过程失败。由于经过绑定的microSD卡只有该终端的公钥，能够保证该microSD只能与绑定的终端进行正确的验证，确定了microSD卡会且只会被绑定的终端识别。microSD卡在生成了公私钥对之后即关闭该功能，除非收到销毁指令，否则不再开启该功能，保证了公私钥对的唯一性，如图3所示。

在本发明中，将microSD卡与终端绑定成功之后，需要对microSD卡进行逻辑分区划分和权限设置，如图4所示，可将microSD在逻辑上划分为非密区、加密区和隐藏加密区。每个分区对应一个用户，可以存在N普通用户和1个超级用户，普通用户可以根据权限访问既定的区域，但不能访问隐藏加密区，超级用户可以访问包括隐藏加密区在内的所有的区域。在本发明中，实现以上功能依赖microSD卡上的分区表，该分区表中存储着每个用户的可以访问的逻辑空间地址和该地址对应的公私钥对，该公私钥对在终端进行逻辑区划分时生成，并反馈私钥至终端，终端将该私钥与对应的用户进行加密绑定存储。在对用户进行身份认证时，终端使用该用户端私钥进行签名，将签名数据发送至microSD卡，microSD使用该用户的公钥进行验证，若验证成功，则身份认证成功，进行下一步的业务流程，若身份验证失败且超出既定的认证次数，则销毁该区域全部数据。

在本发明中，对用户的数据加密首先需要进行身份认证过程，完成身份认证过程之后，才能进行进一步的数据传输和业务处理，若身份认证失败，则不进行后续的业务处理。在本发明中，对数据的保护分为对业务数据的加密过程和对文件系统的加密，对业务数据进行加密时，microSD卡通过加密模块对接收的数据进行加密，存储加密数据到指定地址，同时，microSD卡对内部的地址映射表也进行加密，存储到指定的地址。为进一步保证数据的安全性，本发明提供一种策略，将microSD卡分成N个逻辑区，每个逻辑区使用不同的密钥进行加密处理，将N个密钥存储在microSD的安全区域，保证密钥的安全性，如图3所示。

在本发明中，首先需要进行身份认证过程，完成身份认证过程之后，才能进行进一步的数据传输和业务处理，若身份认证失败，则不进行后续的业务处理。在本发明中，对数据的解密为加密过程的逆向处理。对业务数据进行解密时，首先获取该区域的密钥信息，然后读取指定的地址的地址映射表信息，进行解密流程，构建文件系统，然后从地址映射表中获取数据存储地址，读取加密数据，进行解密，将解密的数据反馈至移动终端。

在本发明中，移动终端在启动后，后台自动运行安全监控进程，该进程监控对microSD卡的访问情况，当有用户程序试图访问microSD卡时，会自动启动如图2所示的认证服务过程，当认证成功后，才能允许该用户程序访问microSD卡，若认证不成功，则拒绝该请求 。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种基于microSD卡的数据保护方法，其特征在于包括：

步骤1：首次使用时，microSD卡的管理模块将microSD卡与移动终端进行绑定设置，若绑定成功，则执行步骤2；否则，绑定失败；

步骤2：microSD卡的管理模块将microSD卡划分为非密区、加密区和隐藏加密区，并建立地址映射表；每个分区对应一个用户；所述地址映射表存储每个用户访问逻辑空间地址和该地址对应的公私钥对，该公私钥对在终端进行区域划分时生成，并将所述私钥反馈给移动终端，将私钥对返回给移动终端，公钥被microSD卡本地存储；移动终端将该私钥与对应用户进行加密绑定存储；microSD卡管理模块将前述的非密区、加密区和隐藏加密区分别分成多个子区，每个子区使用不同的密钥进行加解密处理，所述密钥在划分子区时随机生成，将生成密钥存储在microSD的安全区域，保证密钥的安全性；所述用户包括N普通用户和1个超级用户，普通用户根据权限访问既定的区域，但不能访问隐藏加密区，超级用户访问区域包括隐藏加密区在内的所有区域；

步骤3：当需要进行数据加密处理时，首先microSD卡的认证服务模块要对用户进行身份验证；当完成用户身份验证通过之后，microSD卡的数据加解密模块获取存储区域所在子区的密钥信息，使用该密钥对接收的数据进行加密，使用前述密钥对该分区的地址映射表进行加密，否则，不进行处理；当需要进行数据解密时，首先microSD卡的认证服务模块要进行身份认证过程，完成身份认证过程通过之后，microSD卡的数据解密密模块获取需要解密子区的密钥信息，然后读取该分区对应的加密后的地址映射表，使用该密钥进行地址映射表的解密流程，构建文件系统，然后从地址映射表中获取数据存储地址，读取该地址中的加密数据，使用前述密钥进行解密，将解密的数据反馈至移动终端；否则，不进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于microSD卡的数据保护方法，其特征在于所述步骤1中microSD卡的管理模块将microSD卡与移动终端进行绑定设置具体包括：

步骤11：移动终端发送公私钥对生成请求；microSD卡接收到该请求后，根据密码算法生成公私钥对；

步骤12：移动终端获取该私钥后，使用用户口令和加密算法对其进行加密，并将加密后的私钥存储至移动终端的保护区域中，该保护区域由移动终端自行配置管理；

步骤13：移动终端利用用户口令和解密算法解密加密后的私钥，利用解密后的私钥对随机数进行加密，该随机数为随机生成的真随机数，然后将加密后的随机数发送至microSD卡并请求microSD卡进行验证，microSD卡接收到加密数据后，使用所述私钥对应的公钥进行验证，若验证成功，则表明绑定成功，microSD卡关闭绑定请求，执行步骤2；否则，反馈验证失败消息，当连续n次验证失败后，则绑定过程失败，所述n大于等于3。

3.根据权利要求1所述的一种基于microSD卡的数据保护方法，其特征在于所述步骤3中microSD卡的数据加解密模块进行文件系统和业务数据加密具体过程是对文件系统和业务数据进行加密时，通过数据存储模块存储加密数据到存储区域；同时通过数据存储模块存储加密数据到存储区域；其中存储区域为移动终端指定区域。

4.根据权利要求1至3之一所述的一种基于microSD卡的数据保护方法，其特征在于还包括步骤4：microSD卡的安全监控装置监控microSD卡的访问情况，当有用户程序试图访问microSD卡时，认证服务模块对用户进行身份验证，当验证成功后，允许该用户程序访问microSD卡。

5.一种基于microSD卡的数据保护装置，其特征在于包括microSD卡及移动终端；所述microSD卡包括管理模块、身份认证模块、数据加解密模块、数据存储模块；

管理模块，用于首次使用时，将microSD卡与移动终端进行绑定设置，若绑定成功，将microSD卡划分为非密区、加密区和隐藏加密区，并建立地址映射表；每个分区对应一个用户；所述地址映射表存储每个用户访问逻辑空间地址和该地址对应的公私钥对，该公私钥对在终端进行区域划分时生成，并将所述私钥反馈给移动终端，将私钥对返回给移动终端，公钥被microSD卡本地存储；移动终端将该私钥与对应用户进行加密绑定存储；microSD卡管理模块将前述的非密区、加密区和隐藏加密区分别分成多个子区，每个子区使用不同的密钥进行加解密处理，所述密钥在划分子区时随机生成，将生成密钥存储在microSD的安全区域，保证密钥的安全性；否则，绑定失败；所述用户包括N普通用户和1个超级用户，普通用户根据权限访问既定的区域，但不能访问隐藏加密区，超级用户访问区域包括隐藏加密区在内的所有区域；

认证服务模块，用于当需要进行数据加密处理时，对用户进行身份验证；当完成用户身份验证通过之后，数据加解密模块获取存储区域所在子区的密钥信息，使用该密钥对接收的数据进行加密，使用前述密钥对该分区的地址映射表进行加密，否则，不进行处理；当需要进行数据解密时，microSD卡的认证服务模块要进行身份认证过程，完成身份认证过程通过之后，microSD卡的数据加解密模块获取需要解密子区的密钥信息，然后读取该分区对应的加密后的地址映射表，使用该密钥进行地址映射表的解密流程，构建文件系统，然后从地址映射表中获取数据存储地址，读取该地址中的加密数据，使用前述密钥进行解密，将解密的数据反馈至移动终端；否则，不进行处理。

6.根据权利要求5所述的一种基于microSD卡的数据保护装置，其特征在于所述microSD卡的管理模块将microSD卡与移动终端进行绑定设置具体过程：

步骤11：移动终端发送公私钥对生成请求；microSD卡接收到该请求后，根据密码算法生成公私钥对；

步骤12：移动终端获取该私钥后，使用用户口令和加密算法对其进行加密，并将加密后的私钥存储至移动终端的保护区域中，该保护区域由移动终端自行配置管理；

步骤13：移动终端利用用户口令和解密算法解密加密后的私钥，利用解密后的私钥对随机数进行加密，该随机数为随机生成的真随机数，然后将加密后的随机数发送至microSD卡并请求microSD卡进行验证，microSD卡接收到加密数据后，使用所述私钥对应的公钥进行验证，若验证成功，则表明绑定成功，microSD卡关闭绑定请求，执行步骤2；否则，反馈验证失败消息，当连续n次验证失败后，则绑定过程失败，所述n大于等于3。

7.根据权利要求5所述的一种基于microSD卡的数据保护装置，其特征在于microSD卡的数据加解密模块进行文件系统和业务数据加密具体过程是对文件系统和业务数据进行加密时，通过数据存储模块存储加密数据到存储区域；同时通过数据存储模块存储加密数据到存储区域；其中存储区域为移动终端指定区域。

8.根据权利要求5至7之一所述的一种基于microSD卡的数据保护装置，其特征在于所述microSD卡还包括安全监控装置，所述安全监控装置用于监控microSD卡的访问情况，当有用户程序试图访问microSD卡时，认证服务模块对用户进行身份验证，当验证成功后，允许该用户程序访问microSD卡。