CN110110505A - 基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备，包括USBkey及加密控制软件：所述USBkey为下位机，通过USB接口接入遥控前端处理计算机；所述加密控制软件为上位机，运行于遥控前端处理计算机；注册序列号由USBkey设计方根据用户方选定的遥控前端处理计算机给出。本发明能够有效地利用已有的遥控前端处理计算机完成遥控数据加密工作，无需增加专用计算机。通过注册序列号绑定，能够有效地提高加密控制软件的安全性及设计制造企业对加密控制软件的知识产权保护。

Description

基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备

技术领域

本发明所属的技术领域为航空航天、卫星地面系统，具体涉及一 种基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备。

背景技术

卫星地面系统是对整个航天器提供控制和数据支持的系统，上行 遥控数据的安全性将直接影响到整星的安全和在轨的正常运行。遥控 地面加密设备作为卫星地面系统的重要组成部分，主要完成对上传遥 控数据的加密处理工作。

当前遥控地面加密设备的组成为：加密处理卡+计算机+控制软 件。其中加密处理卡以PCI接口插入计算机内，计算机为定制工控机， 通用性较差。随着在轨卫星数量的增加及国内卫星产业面向国际市 场，传统的遥控地面加密设备越来越难以满足用户方的需求。

随着在轨卫星数目的增加，地面站控制设备的数量急剧上升，给 地面站的设备存放及设备运行管理工作带来了巨大的困难。精简卫星 地面测控设备的工作势在必行。目前我国卫星产业逐步进军国际市 场，面对国际竞争压力，航天产品对成本价格的敏感度显著提高。传 统的定制类生产模式越来越难以适应当前市场，标准化、模块化的新 型航天产品链不仅能够有效控制生产成本，更有利于设计制造企业对 产品版本的管控。

传统的遥控地面加密设备由加密处理卡、专用计算机、控制软件 三部分组成。其中加密处理卡通过PCI接口插在专用计算机内部，专 用计算机为定制类计算机，通用性较差，只能做到专机专用。所以每 个航天器均需配备一台专用计算机用于遥控数据的加密。因其为定制 类专用计算机，一但出现故障维修难度较大，一般需要加密设备制造 方另外定制提供，替换周期较长(尤其对于国外地面站)，在缺少加 密设备的真空期内，可能会给用户带来巨大的损失。

基于用户使用的便捷性及产品制造的标准性，新设计出一种基于 USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备。

发明内容

为解决上述矛盾，本发明设计出一种基于USBkey及注册序列号 绑定的遥控加密设备，能够有效地利用已有的遥控前端处理计算机完 成遥控数据加密工作，无需增加专用计算机。通过注册序列号绑定， 能够有效地提高加密控制软件的安全性及设计制造企业对加密控制 软件的知识产权保护。

本发明的基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备，该设 备在某通信卫星的地面站中用于对遥控数据的加密，属于卫星地面系 统的一部分。基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备包括两 个部分：USBkey及加密控制软件。其中USBkey为下位机，通过 USB接口接入遥控前端处理计算机；加密控制软件为上位机，运行 于遥控前端处理计算机。注册序列号由USBkey设计方根据用户方选 定的遥控前端处理计算机给出。

进一步，所述加密控制软件完成正常加密操作的三个必要条件为：

1)计算机插入正确的USBkey；

2)加密控制软件拥有正确的注册序列号；

3)运行加密控制软件的计算机为产品注册时候的计算机。

附图说明

以下将结合附图和实施对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备系统组 成框图；

图2是本发明实施例注册序列号授权初始化过程；

图3是本发明实施例加密授权过程。

具体实施方式

本发明实施例的基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设 备，，该设备在某通信卫星的地面站中用于对遥控数据的加密，属于 卫星地面系统的一部分。基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密 设备包括两个部分：USBkey及加密控制软件。其中USBkey为下位机，通过USB接口接入遥控前端处理计算机；加密控制软件为上位 机，运行于遥控前端处理计算机。注册序列号由USBkey设计方根据 用户方选定的遥控前端处理计算机给出。

1注册序列号授权初始化

为保证加密控制软件使用的安全性、不可复制性，加密控制软件 的正常工作需要进行注册授权以及下位机配合。其初次使用时的注册 授权过程描述如下：

1)授权认证过程中上位机通过随机函数产生一组64bit序列，记 为序列1。序列1通过加密授权认证发送给下位机。

2)下位机Flash中存储一组64bit序列，记为序列2。序列2与序 列1做相关运算产生一组64bit序列，记为序列3。序列3 通过加密授权认证返回给上位机。

3)上位机通过相对序列3做关运算，反演出序列2。序列2与主 机网卡的48bitMAC地址做相关运算后产生一组64bit序 列，记为序列4。

序列4可在用户界面显示，用户方把序列4传递给加密设备提供 方。加密设备提供方根据序列4推演出一组64bit授权码，记为序列 5。序列5用于上位机首次使用时的授权认证。用户方通过上位机把 序列5存储于本地计算机。至此注册完成。

2加密授权过程

加密授权过程与注册序列号授权初始化过程1)，2)，3)相同。其 具体工作过程描述如下：

1)加密授权请求中上位机通过随机函数F₀产生一组64bit序列， 记为序列1。序列1通过加密授权认证请求发送给下位机。

2)下位机Flash中存储一组64bit序列，记为序列2。序列2与序 列1通过函数F₁相关运算产生一组64bit序列，记为序列3。序列3通过加密授权认证信息返回给上位机。

3)上位机通过函数F₁'对序列3做关运算，反演出序列2。序列2 与主机网卡的48bitMAC地址通过函数F₂做相关运算后产生 一组64bit序列，记为序列4。

4)上位机通过函数F₃对序列4做相关运算产生一组64bit序列， 记为序列5’。

5)序列5’与本地存储的注册序列号，即序列5进行对比。如果比 对通过，则调用AES算法对明文数据加密，产生密文数据 返回给遥控前端控制软件。如果不通过，报错并结束此次加 密授权。

需要说明的是位机并不会在本地存储序列4，每次加密都会重复 1)～3)的工作过程，即保证只有在计算机插入正确的USBkey的情况 下上位机才能完成正常的加密操作。

即上位机完成正常加密操作的三个必要条件为：

1)计算机插入正确的USBkey

2)上位机拥有正确的注册序列号

3)运行加密软件的计算机为软件注册时候的计算机

Claims (4)

1.一种基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备，其特征在于，包括两个部分：USBkey及加密控制软件；

其中，所述USBkey为下位机，通过USB接口接入遥控前端处理计算机；所述加密控制软件为上位机，运行于遥控前端处理计算机；注册序列号由USBkey设计方根据用户方选定的遥控前端处理计算机给出。

2.如权利要求1所述的一种基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备，其特征在于，所述加密控制软件的正常工作需要进行注册授权以及下位机配合，其初次使用时的注册授权过程如下：

1)授权认证过程中上位机通过随机函数产生一组64bit序列，记为序列1；序列1通过加密授权认证发送给下位机；

2)下位机Flash中存储一组64bit序列，记为序列2；序列2与序列1做相关运算产生一组64bit序列，记为序列3；序列3通过加密授权认证返回给上位机；

3)上位机通过相对序列3做关运算，反演出序列2；序列2与主机网卡的48bitMAC地址做相关运算后产生一组64bit序列，记为序列4；序列4可在用户界面显示，用户方把序列4传递给加密设备提供方；加密设备提供方根据序列4推演出一组64bit授权码，记为序列5；序列5用于上位机首次使用时的授权认证；用户方通过上位机把序列5存储于本地计算机；至此注册完成。

3.如权利要求2所述的一种基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备，其特征在于，加密授权过程与注册序列号授权初始化过程1)，2)，3)相同。

4.如权利要求3所述的一种基于USBkey及注册序列号绑定的遥控加密设备，其特征在于，所述加密授权过程描述如下：

1)加密授权请求中上位机通过随机函数F0产生一组64bit序列，记为序列1；序列1通过加密授权认证请求发送给下位机；

2)下位机Flash中存储一组64bit序列，记为序列2。序列2与序列1通过函数F1相关运算产生一组64bit序列，记为序列3；序列3通过加密授权认证信息返回给上位机；

3)上位机通过函数F1'对序列3做关运算，反演出序列2；序列2与主机网卡的48bitMAC地址通过函数F2做相关运算后产生一组64bit序列，记为序列4；

4)上位机通过函数F3对序列4做相关运算产生一组64bit序列，记为序列5’；

5)序列5’与本地存储的注册序列号，即序列5进行对比；如果比对通过，则调用AES算法对明文数据加密，产生密文数据返回给遥控前端控制软件；如果不通过，报错并结束此次加密授权。