CN108171067A - 一种硬盘加密方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬盘加密方法与装置，包括：使用国产BIOS进行身份认证；在第一次启动时，国产BIOS检测是否存在安全存储卡，当安全存储卡存在时国产BIOS从安全存储卡中读取密钥，当安全存储卡不存在时国产BIOS随机生成密钥；在非第一次启动时，国产BIOS获取上一次启动使用的密钥；国产BIOS配置加密模式和使用算法，并将密钥、加密模式和使用算法发送到硬盘加密芯片；硬盘加密芯片获取密钥、加密模式和使用算法，使用硬盘加密芯片对硬盘进行硬件层次的加解密。本发明能够提高加密速度，安全存储密钥并按需应用多种加密方式。

Description

一种硬盘加密方法与装置

技术领域

本发明涉及计算机安全领域，更具体地，特别是指一种硬盘加密方法与装置。

背景技术

企业和政府，尤其是涉密组织往往承载着大量涉密数据，这些数据的存储安全问题随着信息技术的发展而愈发突出。在复杂的网络环境下，数据泄密事件屡屡发生，用户迫切需要安全有效的数据保护系统。磁盘加密系统使用各种加密技术实现重要数据的密文存储，一定程度上保证了数据安全，但依然面临全盘加密速度慢、密钥容易丢失或窃取、加密算法单一等问题。

针对现有技术中磁盘加密系统的加密速度慢、密钥易丢失、加密算法单一等问题，目前尚未有有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种硬盘加密方法与装置，能够针对不同硬盘或不同类型的硬盘进行硬盘加密，提高加密速度，安全存储密钥并按需应用多种加密方式。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种硬盘加密方法，包括以下步骤：

使用国产BIOS进行身份认证；

在第一次启动时，国产BIOS检测是否存在安全存储卡，当安全存储卡存在时国产BIOS从安全存储卡中读取密钥，当安全存储卡不存在时国产BIOS随机生成密钥；在非第一次启动时，国产BIOS获取上一次启动使用的密钥；

国产BIOS配置加密模式和使用算法，并将密钥、加密模式和使用算法发送到硬盘加密芯片；

硬盘加密芯片获取密钥、加密模式和使用算法，使用硬盘加密芯片对硬盘进行硬件层次的加解密。

在一些实施方式中，当国产BIOS身份认证完成时，系统才继续启动。

在一些实施方式中，当国产BIOS在第一次启动时未检测到存在安全存储卡但是在后续启动时检测到存在安全存储卡时，国产BIOS仍然使用已经随机生成的密钥而不读取安全存储卡中存储的密钥。

在一些实施方式中，国产BIOS控制CPU引脚配置硬盘加密芯片，加密模式为全盘加密或分区加密；使用算法为AES算法或SM1算法。

在一些实施方式中，密钥从国产BIOS通过国产处理器和硬盘接口芯片发送到硬盘加密芯片；加密模式和使用算法从国产BIOS通过国产处理器直接发送到硬盘加密芯片。

在一些实施方式中，硬盘加密芯片对硬盘进行硬件层次的加解密并将数据通过硬盘接口芯片发送。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种硬盘加密装置，使用了上述方法。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器、至少一个处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时执行上述的方法。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行上述的方法。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算程序包括指令，当所述指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述方法。

本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的硬盘加密方法与装置，通过使用国产BIOS进行身份认证，在第一次启动时国产BIOS根据是否存在安全存储卡读取或生成密钥；在非第一次启动时国产BIOS获取上一次启动使用的密钥；配置加密模式和使用算法并将密钥发送到硬盘加密芯片，使用硬盘加密芯片对硬盘进行硬件层次的加解密的技术手段，能够针对不同硬盘或不同类型的硬盘进行硬盘加密，提高加密速度，安全存储密钥并按需应用多种加密方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的硬盘加密方法的流程示意图；

图2为本发明提供的硬盘加密方法的判断步骤示意图；

图3为本发明提供的硬盘加密方法的密钥传输通路示意图；

图4为本发明提供的硬盘加密方法的模式配置通路示意图；

图5为本发明提供的硬盘加密方法的数据加密通路示意图；

图6为本发明提供的执行所述硬盘加密方法的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种能够针对不同硬盘或不同类型的硬盘进行硬盘加密的方法。图1示出的是本发明提供的硬盘加密方法的流程示意图。

所述硬盘加密方法，包括以下步骤：

步骤S101，使用国产BIOS进行身份认证；

步骤S103，在第一次启动时，国产BIOS检测是否存在安全存储卡，当安全存储卡存在时国产BIOS从安全存储卡中读取密钥，当安全存储卡不存在时国产BIOS随机生成密钥；在非第一次启动时，国产BIOS获取上一次启动使用的密钥；

步骤S105，国产BIOS配置加密模式和使用算法，并将密钥、加密模式和使用算法发送到硬盘加密芯片；

步骤S107，硬盘加密芯片获取密钥、加密模式和使用算法，使用硬盘加密芯片对硬盘进行硬件层次的加解密。

在一些实施方式中，当国产BIOS身份认证完成时，系统才继续启动。

图2示出了具体的硬盘加密方法的判断步骤。如图2所示，当国产BIOS在第一次启动时未检测到存在安全存储卡但是在后续启动时检测到存在安全存储卡时，国产BIOS仍然继续使用已经随机生成的密钥而不读取安全存储卡中存储的密钥。已经使用过随机密钥则无法使用正式密钥、只能连续使用随机密钥的设置保证安全卡缺失时硬盘数据不被窃取，从而安全存储密钥。

应当注意，步骤S103和步骤S105可以在交换顺序，或将步骤S105插入步骤S103中执行。例如，国产BIOS配置加密模式和使用算法可以在获得密钥之后执行，也可以先配置加密模式和使用算法在获取密钥；在另一种实施方式中还可以如图2所示地仅在第一次启动时、检测安全存储卡之前执行。以上多种执行方式都可以达到本发明的技术效果，但是应当注意，图2所示的优选技术方案能够在获取上一次启动使用的密钥的同时还获取获取上一次启动使用的配置，这可以进一步提高国产BIOS的工作效率并维持国产BIOS配置的有效性。

另一方面，安全存储卡中存储着硬盘加密芯片的密钥，安全存储卡通过PCIE总线连接到系统，在初始化完成之后和国产BIOS通过特定的指令建立通信，并根据BIOS发的指令传递对应的密钥。这从另一方面实现了安全存储密钥的效果。

在一些实施方式中，国产BIOS控制CPU引脚配置硬盘加密芯片，加密模式为全盘加密或分区加密；使用算法为AES算法或SM1算法。硬盘加密芯片在硬件电路上设计模式配置接口，配合硬盘加密芯片固件以接收国产BIOS命令，从而改变加密模式的功能。使用低层次硬件而非软件实现加解密功能能够提高加解密处理速度，并且可以选择多种不同加密方式。

如图3和图4所示，密钥从国产BIOS通过国产处理器和硬盘接口芯片发送到硬盘加密芯片；加密模式和使用算法从国产BIOS通过国产处理器直接发送到硬盘加密芯片。由此可见，硬盘接口芯片不用于处理加密模式和使用算法等配置信息，这可以有效增加密钥和数据的交换速度，进而提升加解密速度。

如图5所示，硬盘加密芯片对硬盘进行硬件层次的加解密并将数据通过硬盘接口芯片发送。硬盘接口芯片通过接口直接连接外部设备，降低了中间经过的器件数量，间接提高了加解密速度与传输延迟。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的硬盘加密方法，通过使用国产BIOS进行身份认证，在第一次启动时国产BIOS根据是否存在安全存储卡读取或生成密钥；在非第一次启动时国产BIOS获取上一次启动使用的密钥；配置加密模式和使用算法并将密钥发送到硬盘加密芯片，使用硬盘加密芯片对硬盘进行硬件层次的加解密的技术手段，能够针对不同硬盘或不同类型的硬盘进行硬盘加密，提高加密速度，安全存储密钥并按需应用多种加密方式。

需要特别指出的是，上述硬盘加密方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于硬盘加密方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种能够针对不同计算机或不同类型的计算机进行硬盘加密的装置。所述硬盘加密装置使用了上述的硬盘加密方法。

本发明实施例提供的硬盘加密装置，通过使用国产BIOS进行身份认证，在第一次启动时国产BIOS根据是否存在安全存储卡读取或生成密钥；在非第一次启动时国产BIOS获取上一次启动使用的密钥；配置加密模式和使用算法并将密钥发送到硬盘加密芯片，使用硬盘加密芯片对硬盘进行硬件层次的加解密的技术手段，能够针对不同硬盘或不同类型的硬盘进行硬盘加密，提高加密速度，安全存储密钥并按需应用多种加密方式。

需要特别指出的是，上述硬盘加密装置的实施例采用了所述硬盘加密方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到所述硬盘加密方法的其他实施例中。当然，由于所述硬盘加密方法实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于所述硬盘加密装置也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种执行所述硬盘加密方法的计算机设备的一个实施例。

所述执行所述硬盘加密方法的计算机设备包括存储器、至少一个处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行上述任意一种方法。

如图6所示，为本发明提供的执行所述硬盘加密方法的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。

以如图6所示的计算机设备为例，在该计算机设备中包括一个处理器601以及一个存储器602，并还可以包括：输入装置603和输出装置604。

处理器601、存储器602、输入装置603和输出装置604可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器602作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的所述硬盘加密方法对应的程序指令/模块。处理器601通过运行存储在存储器602中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的硬盘加密方法。

存储器602可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据硬盘加密装置的使用所创建的数据等。此外，存储器602可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器602可选包括相对于处理器601远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置603可接收输入的数字或字符信息，以及产生与硬盘加密装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置604可包括显示屏等显示设备。

所述一个或者多个硬盘加密方法对应的程序指令/模块存储在所述存储器602中，当被所述处理器601执行时，执行上述任意方法实施例中的硬盘加密方法。

所述执行所述硬盘加密方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

基于上述目的，本发明实施例的第四个方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可执行上述任意方法实施例中的硬盘加密方法与实现上述任意装置/系统实施例中的硬盘加密装置/系统。所述计算机可读存储介质的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法与装置/系统实施例相同或者相类似的效果。

基于上述目的，本发明实施例的第五个方面，提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括指令，当该指令被计算机执行时，使该计算机执行上述任意方法实施例中的硬盘加密方法与实现上述任意装置/系统实施例中的硬盘加密装置/系统。所述计算机程序产品的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法与装置/系统实施例相同或者相类似的效果。

最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。所述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

此外，典型地，本发明实施例公开所述的装置、设备等可为各种电子终端设备，例如手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑(PAD)、智能电视等，也可以是大型终端设备，如服务器等，因此本发明实施例公开的保护范围不应限定为某种特定类型的装置、设备。本发明实施例公开所述的客户端可以是以电子硬件、计算机软件或两者的组合形式应用于上述任意一种电子终端设备中。

此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。

此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。

此外，应该明白的是，本文所述的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(RAM)，该RAM可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM(DRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)以及直接Rambus RAM(DRRAM)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。

结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里所述功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。

结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，所述存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性设计中，所述功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”(“a”、“an”、“the”)旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硬盘加密方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用国产BIOS进行身份认证；

在第一次启动时，所述国产BIOS检测是否存在安全存储卡，当所述安全存储卡存在时所述国产BIOS从所述安全存储卡中读取密钥，当所述安全存储卡不存在时所述国产BIOS随机生成密钥；在非第一次启动时，所述国产BIOS获取上一次启动使用的密钥；

所述国产BIOS配置加密模式和使用算法，并将所述密钥、所述加密模式和所述使用算法发送到硬盘加密芯片；

所述硬盘加密芯片获取所述密钥、所述加密模式和所述使用算法，使用硬盘加密芯片对硬盘进行硬件层次的加解密。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述国产BIOS身份认证完成时，系统才继续启动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述国产BIOS在第一次启动时未检测到存在所述安全存储卡但是在后续启动时检测到存在所述安全存储卡时，所述国产BIOS仍然使用已经随机生成的所述密钥而不读取所述安全存储卡中存储的所述密钥。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述国产BIOS控制CPU引脚配置所述硬盘加密芯片，所述加密模式为全盘加密或分区加密；所述使用算法为AES算法或SM1算法。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述密钥从所述国产BIOS通过国产处理器和硬盘接口芯片发送到所述硬盘加密芯片；所述加密模式和所述使用算法从所述国产BIOS通过所述国产处理器直接发送到所述硬盘加密芯片。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬盘加密芯片对硬盘进行硬件层次的加解密并将数据通过硬盘接口芯片发送。

7.一种硬盘加密装置，其特征在于，使用如权利要求1-6任意一项所述的方法。

8.一种计算机设备，包括存储器、至少一个处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时执行如权利要求1-6任意一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时执行权利要求1-6任意一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算程序包括指令，当所述指令被计算机执行时，使所述计算机执行权利要求1-6任意一项所述的方法。