CN110310108A - 一种带拆机自毁的新型硬件钱包 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带拆机自毁的新型硬件钱包，包括电源模块、控制模块、安全监测模块、存储器安全保护模块、存储模块、安全模块、应用模块、通信模块，电源模块用于给整个硬件钱包供电，存储模块、安全模块、应用模块、通信模块分别与控制模块连接，实现硬件钱包功能；安全监测模块用于对各种类型的攻击进行监测，并将监测到的信号传递给控制模块，控制模块用于根据安全监测模块监测到的信号判断硬件钱包是否受到攻击，若确认硬件钱包受到攻击后，对使用flash作为私钥存储器的硬件钱包，控制模块用于控制存储器安全保护模块将flash中保存密钥信息、账户信息的区域清空。其提高了现有硬件钱包的安全性、可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及数字货币领域，具体涉及一种带拆机自毁的新型硬件钱包。
背景技术
数字货币，是一种电子形式的替代货币，例如现在流行的比特币、莱特币和PPCoin等。这些数字货币依赖于密码技术和校验技术，每位货币的持有者，需要保存至少一对私钥和公钥，这就是个人数字资产的证明。掌握了私钥，就相当于掌握了一个人的银行账户，一旦发生私钥盗窃事件，也就丢失了私钥所对应的所有财产。在数字货币领域，私钥的重要性不言而喻。
硬件钱包是保存私钥的一个容器，将私钥冷藏在本地，对外提供私钥生成的签名，从而有效避免了私钥暴露在网络环境中，防止被盗。相应的，针对保存在本地的硬件钱包也需要相应的防护措施，以防止私钥从本地中被盗取。硬件钱包一般使用flash作为存储私钥的容器，这就存在一种风险，即私钥可能通过拆机直接读取存储器中的内容获得，也就是私钥从本地中被盗取。另外，在面对外部环境特殊变化时，例如电压、温度、频率等变化下，硬件钱包有可能被干扰或内存篡改，从而引发安全问题。目前，市面上常见的硬件钱包有：Ledger、Trezor、keepKey、库神等，这些硬件钱包均不具备防拆自毁功能，无法防止硬件钱包中的私钥本地被盗。因此，需要针对硬件钱包本地安全防护进行研究，也是硬件钱包的迫切需求之一。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种带拆机自毁的新型硬件钱包，提高了现有硬件钱包的安全性、可靠性，一旦硬件钱包受到外部攻击，则将硬件钱包中的敏感信息如密钥信息、账户信息等信息擦除，防止引发更严重的安全问题。
本发明的目的是采用下述方案实现的：本发明公开了一种带拆机自毁的新型硬件钱包，包括电源模块、控制模块、安全监测模块、存储器安全保护模块、存储模块、安全模块、应用模块、通信模块，所述电源模块用于给整个硬件钱包供电，所述存储模块、安全模块、应用模块、通信模块分别与控制模块连接，实现硬件钱包功能；所述安全监测模块、存储器安全保护模块分别与控制模块连接，所述安全监测模块用于对各种类型的攻击进行监测，并将监测到的信号传递给控制模块，所述控制模块用于根据安全监测模块监测到的信号判断硬件钱包是否受到攻击，对使用flash作为私钥存储器的硬件钱包，若确认该硬件钱包受到攻击后，所述控制模块用于控制存储器安全保护模块将flash中保存包括密钥、账户信息在内的敏感信息的区域清空。所述敏感信息包括密钥信息、账户信息,其实就是密钥、账户密码。硬件钱包中的信息均保存在flash中，如用户的私钥信息等，可以部分擦除。
所述安全监测模块包括防拆顶针，防拆顶针安装在硬件钱包的电路板与外壳之间，防拆顶针通过硬件钱包的外壳将电路板上的电压、时钟信号回环联通，控制模块用于监测电压或/和时钟频率的变化；当外壳被破坏或被拆开后，触发防拆顶针，原有的完整回环路径被破坏，电压发生跳变或/和时钟信号发生变化，则控制模块判断发生了不安全事件，且控制模块根据不安全事件的触发控制存储器安全保护模块将flash中保存敏感信息的区域清空。
所述安全监测模块包括用于监测硬件钱包温度的温度检测模块，所述温度检测模块与控制模块连接，所述温度检测模块用于将实时检测的温度信号传递给控制模块，所述控制模块用于根据检测的温度信号，判断温度是否发生跳变，如果温度发生跳变，则触发控制模块控制存储器安全保护模块将flash中保存敏感信息的区域清空。
控制模块、存储器安全保护模块、通信模块、应用模块、安全模块、存储模块集成在MCU模块中。
所述MCU模块集成有USB接口，用于与手机建立通信连接，手机上安装交易APP，用于在手机上进行数字货币交易。
本发明的带拆机自毁的新型硬件钱包还包括指纹模块，所述指纹模块与控制模块连接。
本发明的带拆机自毁的新型硬件钱包还包括按键模块、显示模块，所述按键模块、显示模块与控制模块连接。显示模块采用OLED模块。
本发明的带拆机自毁的新型硬件钱包还包括报警模块，所述报警模块与控制模块连接，所述控制模块用于控制报警模块进行异常报警提示。
本发明具有的优点是：本发明针对硬件钱包存储模块进行保护，当硬件钱包受到外部攻击时，例如在物理上拆机开盖、在环境上利用电压、温度、频率的变化篡改存储内容等多种形式的攻击，会影响硬件钱包的正常操作，给金融交易过程带来危险。因此，本发明增设安全监测模块和存储器安全保护模块，在安全监测模块检测到不安全事件发生后，通过存储器安全保护模块强制擦除存储器中的敏感信息，例如密钥信息，账户信息等，从而保护硬件钱包密钥的安全。
本发明针对使用flash作为私钥存储器的硬件钱包，检测硬件钱包遭到外部攻击后，由MCU内置程序主动对flash内容进行部分擦除，即将flash中保存密钥等敏感信息的区域清空，将存储器中的内容擦除后，也就擦除了私钥，通过自毁的方式，防止了硬件钱包在暴力拆开后被读取存储器内容而导致私钥暴露或是遭受外部环境攻击使得硬件钱包内容被篡改的结果。通过上述方案，可以有效的满足硬件钱包本地安全防护的需求。
本发明专利与现有硬件钱包相比，在安全监测方面所涉及的监测范围更广，能监测到不同类型的攻击，由此来提高系统的安全性。硬件钱包作为金融交易的工具，对安全性、可靠性的要求比一般产品更高，本发明专利正是从硬件钱包的特性与使用环境触发，设计了硬件钱包的防拆自毁功能，提高了现有硬件钱包的安全性。
附图说明
图1为本发明的带拆机自毁的新型硬件钱包的实施例的模块连接图；
图2为本发明的带拆机自毁的新型硬件钱包的实施例的程序架构图；
图3为本发明的带拆机自毁的新型硬件钱包的安全监测原理图。
具体实施方式
实施例一
参见图1至图3，本实施例公开了一种带拆机自毁的新型硬件钱包，包括电池模块、控制模块、指纹模块、按键模块、OLED模块、安全监测模块、存储器安全保护模块、存储模块、安全模块、应用模块、通信模块，所述电池模块用于为硬件钱包所有模块供电，所述指纹模块、按键模块、OLED模块、存储模块、安全模块、应用模块、通信模块分别与控制模块连接，实现硬件钱包功能；所述安全监测模块、存储器安全保护模块分别与控制模块连接，所述安全监测模块用于对各种类型的攻击如对外部物理和环境进行监测，并将监测到的信号传递给控制模块，所述控制模块用于根据安全监测模块监测到的信号判断硬件钱包是否受到攻击，对使用flash作为私钥存储器的硬件钱包，若监测到不安全事件发生后，触发设备安全机制，所述控制模块用于控制存储器安全保护模块将flash中保存包括密钥、账户信息在内的敏感信息的区域清空。
所述通信模块主要解决硬件钱包与上位机之间的设备通信、通信协议、编解码以及通信安全保护。该模块包括编解码模块、通信协议模块、消息分发模块。所述编解码模块，实现了跨平台的数据交换。所述硬件钱包通过USB接口与上位机连接，通过编解码模块，将数据从嵌入式设备传到手机APP端，实现了跨平台的数据交互。所述通信协议模块，制定了硬件钱包与上位机数据交互的通信协议；所述消息分发模块，通过消息路由将消息分发到各个模块中进行处理。
所述安全模块提供硬件钱包中有关访问控制、密钥协商以及密码操作的相关功能。该模块包括密钥生成模块、散列函数模块、签名函数模块、加解密函数模块。所述密钥生成模块主要实现随机数发生器功能，是硬件钱包生成账户的主要模块。所述散列函数模块主要解决硬件钱包相关的密码学计算功能。所述签名函数模块用于生成交易签名函数。所述加解密模块实现了数据存储、数据传输的加解密功能，保障数据的安全。
所述存储模块保存了硬件钱包中的关键信息，包括密钥存储模块、账户备份模块、设备信息存储模块。所述密钥存储模块存储了硬件钱包的主要信息，即账户密钥；所述账户备份模块，为用户进行账户备份，防止发生数据以外丢失的情况；所述设备信息存储模块存储了与用户相关的设备设置信息等。存储模块是从软件架构的定义提出的，flash是一个硬件模块；可以说存储模块是flash；密钥存储模块是从软件架构的角度提出，属于存储模块。所述应用模块是硬件钱包面向用户应用层程序，包括账户管理模块、账户恢复模块、设备认证模块、交易确认模块。所述账户管理、账户恢复模块实现了硬件钱包的基本账户功能；所述设备认证模块实现了硬件钱包与上位机交易过程中的设备认证流程；所述交易确认模块是硬件钱包与软件钱包的核心区别，该模块离线完成交易的确认，由此保障了密钥信息一直处于本地的离线设备中，提高安全性。
所述安全监测模块包括防拆顶针，防拆顶针安装在硬件钱包的电路板与外壳之间，防拆顶针通过硬件钱包的外壳将电路板上的电压、时钟信号回环联通，控制模块用于监测电压、时钟频率的变化；当外壳被破坏或被拆开后，触发防拆顶针，原有的完整回环路径被破坏，电压发生跳变、时钟信号发生变化，则控制模块判断发生了不安全事件，且控制模块根据不安全事件的触发控制存储器安全保护模块将flash中保存敏感信息的区域清空。
所述安全监测模块包括用于监测硬件钱包温度的温度检测模块，所述温度检测模块与控制模块连接，所述温度检测模块用于将实时检测的温度信号传递给控制模块，所述控制模块用于根据检测的温度信号，判断温度是否发生跳变，如果温度发生跳变，则触发控制模块控制存储器安全保护模块将flash中保存敏感信息的区域清空。
控制模块、存储器安全保护模块、通信模块、应用模块、安全模块、存储模块集成在MCU模块中。通过MCU内置驱动模块驱动对应模块，实现所述硬件钱包功能。所述MCU模块内部存储器用于存储用户相关信息，最重要的私钥也就存储在这之中。所述硬件钱包将私钥存储在本地，通过本地计算产生签名用于交易，对外仅传输签名，由此来防止私钥暴露在网络环境中被黑客盗取。
所述MCU模块集成有USB接口，所述MCU模块集成的USB接口可以用来与手机建立通信连接，在用户手机上安装相关的交易APP，用户即可在手机上进行数字货币交易。
所述驱动模块包括OLED驱动模块、flash驱动模块、USB驱动模块、指纹驱动模块。
实施例二
本发明的带拆机自毁的新型硬件钱包还包括报警模块，所述报警模块与控制模块连接，所述控制模块用于控制报警模块进行异常报警提示。本实施例的其他技术特征与实施例一相同。
本发明专利主要对存储模块进行保护，如硬件钱包发生拆机事件后，本发明专利硬件钱包则通过拆机自毁的技术方案避免了这一问题发生，即擦除存储模块中的加密内容。
本发明的工作原理为：硬件钱包的电路板与外壳之间安装有防拆顶针，防拆顶针通过外壳将电路板上的电压、时钟等信号回环联通，MCU监测电压、时钟频率的变化；当外壳被破坏或被拆开后，触发了防拆顶针，原有的完整回环路径被破坏，电压发生跳变、时钟信号发生变化，则判断为发生了不安全事件，触发储存器安全保护机制。且控制模块还可监测硬件钱包的温度，当温度发生跳变(如采用高温破坏外壳时)，则判断为发生了不安全事件，触发储存器安全保护机制。本实施例可以通过MCU自带的温度监测功能。确认发生不安全事件后，则MCU内置程序主动擦除flash内容。监测到发生不安全事件后，MCU发起擦除flash命令，对flash指定位置进行擦除，将指定存储位置全部置成0xff以实现擦除。存储器中的敏感信息主要有密钥信息、账户信息、账户与密钥备份信息。在擦除flash区域时，仅需将存储了这些敏感信息的区域擦除，不破坏硬件钱包原有程序信息。
本发明结合了优选实施例，描述了两种不同方案，但本发明的保护范围不局限于此。例如安全监测模块监测范围与检测手段可以根据实际机型做出调整，但仍属于本发明保护范围；例如存储模块删除信息不局限于密钥信息、账户信息，对硬件钱包进行整体内存清空也属于本发明保护范围；所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种带拆机自毁的新型硬件钱包，其特征在于:包括电源模块、控制模块、安全监测模块、存储器安全保护模块、存储模块、安全模块、应用模块、通信模块，所述电源模块用于给整个硬件钱包供电，所述存储模块、安全模块、应用模块、通信模块分别与控制模块连接，实现硬件钱包功能；所述安全监测模块、存储器安全保护模块分别与控制模块连接，所述安全监测模块用于对各种类型的攻击进行监测，并将监测到的信号传递给控制模块，所述控制模块用于根据安全监测模块监测到的信号判断硬件钱包是否受到攻击，对使用flash作为私钥存储器的硬件钱包，若确认该硬件钱包受到攻击后，所述控制模块用于控制存储器安全保护模块将flash中保存敏感信息的区域清空，所述敏感信息包括密钥信息、账户信息。
2.根据权利要求1所述的带拆机自毁的新型硬件钱包，其特征在于：所述安全监测模块包括防拆顶针，防拆顶针通过硬件钱包的外壳将电路板上的电压、时钟信号回环联通，控制模块用于监测电压或/和时钟频率的变化；当外壳被破坏或被拆开后，触发防拆顶针，原有的完整回环路径被破坏，电压发生跳变或/和时钟信号发生变化，则控制模块判断发生了不安全事件，且控制模块根据不安全事件的触发控制存储器安全保护模块将flash中保存敏感信息的区域清空。
3.根据权利要求1所述的带拆机自毁的新型硬件钱包，其特征在于：所述安全监测模块包括用于监测硬件钱包温度的温度检测模块，所述温度检测模块与控制模块连接，所述温度检测模块用于将实时检测的温度信号传递给控制模块，所述控制模块用于根据检测的温度信号，判断温度是否发生跳变，如果温度发生跳变，则触发控制模块控制存储器安全保护模块将flash中保存敏感信息的区域清空。
4.根据权利要求1所述的带拆机自毁的新型硬件钱包，其特征在于：控制模块、存储器安全保护模块、通信模块、应用模块、安全模块、存储模块集成在MCU模块中。
5.根据权利要求1或4所述的带拆机自毁的新型硬件钱包，其特征在于：存储模块采用flash。
6.根据权利要求1或4所述的带拆机自毁的新型硬件钱包，其特征在于：所述通信模块包括编解码模块、通信协议模块、消息分发模块；所述应用模块包括账户管理模块、账户恢复模块、设备认证模块、交易确认模块；所述安全模块包括密钥生成模块、散列函数模块、签名函数模块、加解密函数模块；所述存储模块包括密钥存储模块、账户备份模块、设备信息存储模块。
7.根据权利要求4所述的带拆机自毁的新型硬件钱包，其特征在于：所述MCU模块集成有USB接口，用于与手机建立通信连接，手机上安装交易APP，用于在手机上进行数字货币交易。
8.根据权利要求1所述的带拆机自毁的新型硬件钱包，其特征在于：还包括指纹模块、按键模块、显示模块中的一个或多个，所述指纹模块与控制模块连接，所述按键模块与控制模块连接，所述显示模块与控制模块连接。
9.根据权利要求1所述的带拆机自毁的新型硬件钱包，其特征在于：还包括报警模块，所述报警模块与控制模块连接，所述控制模块用于控制报警模块进行异常报警提示。
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