CN110737904A - 一种高性能加解密装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能加解密装置，所述装置包括：加密单元以及包括SATA接口模块的电脑；所述加密单元包括具有SATA端口的接口模块，所述SATA端口与所述电脑的SATA接口相插接；所述SATA接口模块还包括miniPCIe转以太网网卡、FPC柔性电路板以及SATA接口转接板；所述miniPCIe转以太网网卡插接在所述电脑的MINI PCI‑E插槽处，所述FPC柔性电路板一端与所述miniPCIe转以太网网卡的对应连接端相连，另一端与所述SATA接口转接板连接；所述电脑用于通过所述SATA接口模块与所述加密单元通信，完成本地数据的加密或解密后存储。所述装置通过对电脑SATA接口进行以太网接口改造同时采用嵌入式硬件加解密模块完成数据加解密，实现对大容量数据的快速、高安全性的保护。

Description

一种高性能加解密装置
技术领域
本发明涉及信息技术领域，更具体地，涉及一种高性能加解密装置。
背景技术
目前，针对笔记本数据的加解密通常采用外置U盘或软件加解密。使用外置U盘加解密方式接口采用USB接口，接口稳定性不高且传输速率较低，不适用大容量数据的加解密工作；采用系统软件加解密虽使用方便，但软件加解密速率受主机CPU性能影响较大，加解密计算速率相对较慢，且在加解密过程中使用的随机数为软件生成，其随机性较差，因此加密后数据的安全性较差，易被破解。
发明内容
为了解决背景技术存在的现有的通过外置U盘或软件加解密所造成的稳定性不高、传输速率低及安全性较差的问题，本发明提供了一种高性能加解密装置，所述装置通过对电脑SATA接口进行以太网接口改造，提高接口稳定性及传输速率；同时采用嵌入式硬件加解密模块完成数据加解密，加解密速率高，且其生成的真随机数可解决软件获取随机数的伪随机性差的问题，实现对大容量数据的快速、高安全性的保护，所述一种高性能加解密装置包括：
加密单元以及包括SATA接口模块的电脑；所述SATA接口模块包括SATA接口；
所述加密单元包括接口模块，所述加密单元用于数据加解密，并输出加解密数据；所述接口模块包括SATA端口，所述SATA端口与所述电脑的SATA接口相插接；所述接口模块用于将所述加密单元与所述电脑的SATA接口连接，并进行数据传输；所述SATA接口的数据端以及所述SATA端口的数据端的信号定义均为标准以太网接口定义；
所述SATA接口模块还包括miniPCIe转以太网网卡、FPC柔性电路板以及SATA接口转接板；
所述miniPCIe转以太网网卡插接在所述电脑的MINI PCI-E插槽处，所述FPC柔性电路板一端与所述miniPCIe转以太网网卡的对应连接端相连，另一端与所述SATA接口转接板连接；所述SATA接口与所述SATA接口转接板之间按照标准SATA接口信号定义一一对应连接；
所述FPC柔性电路板用于将符合标准以太网接口定义的加解密数据通过所述SATA接口转接板在所述SATA接口与所述miniPCIe转以太网网卡之间的传输；所述miniPCIe转以太网网卡用于将所述加解密数据传输至所述电脑；
所述电脑用于通过所述SATA接口模块与所述加密单元通信，完成本地数据的加密或解密后存储。
进一步的，所述加密单元还包括：算法模块和控制模块；
所述算法模块用于数据加解密运算，得到数据密文或明文；
所述控制模块用于系统控制，调度各模块实现加解密运算及数据传输；
所述算法模块与所述控制模块采用EMI总线连接，所述接口模块与所述算法模块采用GMI网口连接。
进一步的，所述算法模块包括软件加密或硬件加密。
进一步的，所述SATA接口的数据端以及所述SATA端口的数据端的信号定义为从左至右为1至7号引脚，分别对应RJ45接口信号定义的1至7号引脚；
所述引脚定义为1号引脚为Tranceive Data+，2号引脚为Tranceive Data-，3号引脚为Receive Data+，4号引脚为空脚，5号引脚为空脚，6号引脚为Receive Data-，7号引脚为空脚。
进一步的，所述FPC柔性电路板的一端与所述miniPCIe转以太网网卡的对应连接端以焊接方式连接，所述FPC柔性电路板的该端包括八个引脚，分别与所述miniPCIe转以太网网卡上的八个引脚对应焊接；所述FPC柔性电路板的另一端通过与所述SATA接口转接板的扁平电缆连接器插接连接，通过所述FPC柔性电路板及所述SATA接口转接板，使得SATA接口各引脚的信号定义与miniPCIe转以太网网卡的引脚的信号定义一一对应。
进一步的，所述电脑SATA接口供电接口仍使用原SATA接口供电接口的定义，由SATA接口转接板供电；
所述加密单元SATA端口的供电接口仍然使用原SATA接口供电接口的定义。
进一步的，所述加密单元采用FPGA架构，所述加密单元还包括硬件随机数产生器用于产生随机数计算加密密钥。
进一步的，所述加密单元可以插入所述电脑的光驱槽位，所述加密单元结构尺寸、电气接口、固定方式与所述电脑适配光驱一致。
本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种高性能加解密装置，所述装置通过将电脑SATA接口改造为千兆以太网接口，增加接口稳定性及传输速率；采用嵌入式硬件加解密模块完成数据高速率的加解密，且其生成随机数为真随机数，解决软件获取随机数的伪随机性差的问题。所述装置采用SATA接口改造及嵌入式硬件加解密模块的方式，实现大容量数据快速、安全的加解密及传输。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明具体实施方式的一种高性能加解密装置的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明具体实施方式的一种高性能加解密装置的结构图，所述加解密装置将原有SATA接口改造为以太网结构，增强数据传输速率及稳定性；采用嵌入式硬件加解密实现数据加解密，相比软件加解密而言其加解密速率高且安全性强，所述一种高性能加解密装置包括：
加密单元110以及包括SATA接口模块121的电脑120；所述SATA接口模块121包括SATA接口1211；
所述加密单元110包括接口模块111，所述加密单元110用于数据加解密，并输出加解密数据；所述接口模块111包括SATA端口1111，所述SATA端口1111与所述电脑的SATA接口1211相插接；所述接口模块111用于将所述加密单元110与所述电脑的SATA接口1211连接，并进行数据传输；所述数据端以及所述SATA端口1111的数据端的信号定义均为标准以太网接口定义；
进一步的，所述加密单元110还包括算法模块和控制模块；
所述算法模块用于数据加解密运算，得到数据密文或明文；
所述控制模块用于系统控制，调度各模块实现加解密运算及数据传输；
所述算法模块与所述控制模块采用EMI总线连接，所述接口模块111与所述算法模块采用GMI网口连接。
进一步的，所述算法模块包括软件加密或硬件加密，所述软件加密由CPU产生随机数做运算加密；
进一步的，所述加密单元110采用FPGA架构，所述加密单元110还包括硬件随机数产生器用于产生随机数计算加密密钥；所述算法模块采用硬件加密时，利用硬件随机数产生器产生随机数计算加密密钥，并基于FPGA架构完成加解密运算，从而大幅度提升了装置加解密速率。
进一步的，所述加密单元110可以插入所述电脑120的光驱槽位，所述加密单元110结构尺寸、电气接口、固定方式与所述电脑120适配光驱一致。
所述SATA接口模块121还包括miniPCIe转以太网网卡1212以及FPC柔性电路板1213以及SATA接口转接板1214；
所述miniPCIe转以太网网卡1212插接在所述电脑120的MINI PCI-E插槽处，所述FPC柔性电路板1213一端与所述miniPCIe转以太网网卡1212的对应连接端相连，另一端与所述SATA接口转接板1214连接；所述SATA接口1211与所述SATA接口转接板1214之间按照标准SATA接口信号定义一一对应连接；
所述FPC柔性电路板1213用于将符合标准以太网接口定义的加解密数据通过所述SATA接口转接板1214在所述SATA接口1211与所述miniPCIe转以太网网卡1212之间的传输；所述miniPCIe转以太网网卡1212用于将所述加解密数据传输至所述电脑120；
进一步的，所述SATA接口1211的信号定义为从左至右是1至7号引脚，分别对应RJ45接口信号定义的1至7号引脚；
所述引脚定义为1号引脚为Tranceive Data+，2号引脚为Tranceive Data-，3号引脚为Receive Data+，4号引脚为空脚，5号引脚为空脚，6号引脚为Receive Data-，7号引脚为空脚。
进一步的，所述FPC柔性电路板1213的一端与所述miniPCIe转以太网网卡1212的对应连接端以焊接方式连接，所述FPC柔性电路板1213的该端包括八个引脚，分别与所述miniPCIe转以太网网卡1212上的八个引脚对应焊接；所述FPC柔性电路板1213的另一端通过与所述SATA接口转接板1214的扁平电缆连接器插接连接，通过所述FPC柔性电路板1213及所述SATA接口转接板1214，使得SATA接口1211各引脚的信号定义与miniPCIe转以太网网卡1212的引脚的信号定义一一对应。
进一步的，所述SATA接口除数据端外还包括供电端，所述电脑SATA接口1211供电仍使用原SATA接口供电接口定义，由SATA接口转接板1214提供；所述加密单元SATA端口1111的供电接口仍然使用原SATA接口供电接口的定义。
所述电脑120用于通过所述SATA接口模块121与所述加密单元110之间的通信，完成本地数据的加密或解密后存储。
在本实施例中，通过改造笔记本电脑光驱口并设计一种嵌入式硬件加解密设备作为优选实施例，设计方案如下：
对笔记本光驱接口进行适应性改造，在电器接口方面保留原SATA接口不变，其电源接口的15个引脚信号定义保持不变；根据RJ45的接口定义，将SATA接口的数据接口的7个引脚信号定义为RJ451-7脚定义；所述引脚定义为1号引脚为Tranceive Data+，2号引脚为Tranceive Data-，3号引脚为Receive Data+，4号引脚为空脚，5号引脚为空脚，6号引脚为Receive Data-，7号引脚为空脚。
采用IO-MPCE8111-GLAN型号的miniPCIe转以太网网卡插于笔记本半高miniPCIE插槽处；所述miniPCIe转以太网网卡用于将所述加解密数据传输至所述笔记本。
自设计FPC柔性电路板，一端以焊接方式与miniPCIe转以太网网卡相连，所述自设计FPC柔性电路板有8个引脚，分别与所述miniPCIe转以太网网卡上的八个引脚对应焊接；另一端与通过FPC扁平电缆连接器插接至所述笔记本SATA接口转接板，所述FPC柔性电路板用于将符合标准以太网接口定义的加解密数据通过所述SATA接口转接板在所述SATA接口与所述miniPCIe转以太网网卡之间的传输；所述SATA接口与所述SATA接口转接板之间按照标准SATA接口信号定义一一对应连接，
所述笔记本光驱的SATA接口供电仍由SATA接口转接板提供。
设计嵌入式硬件加解密设备，所述嵌入式硬件加解密设备可以插入笔记本的光驱槽位，所述嵌入式硬件加解密设结构尺寸、电气接口、固定方式与所述笔记本适配光驱一致。
加解密设备由接口模块、算法模块、控制模块及硬件随机数产生器组成。采用FPGA架构实现硬件加解密，利用硬件随机数产生器产生随机数计算加密密钥，并基于FPGA架构完成加解密运算。
所述接口模块包括SATA端口，所述SATA端口与所述笔记本的光驱槽位的SATA接口相插接；所述SATA端口的数据端信号定义与笔记本光驱槽位SATA接口的数据接口一致，所述SATA端口的供电接口仍采用原供电接口定义。
笔记本终端提供一个加解密APP，可以选择需加解密处理的数据。以加密生成过程为例，点击生成加密数据按钮时系统调用加解密设备接口程序，所述接口模块接收笔记本传入的明文数据，经过算法模块进行处理，输出密文数据传回笔记本端并保存，快速完成本地数据的加密保护存储。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种高性能加解密装置，所述装置包括：加密单元以及包括SATA接口模块的电脑；所述SATA接口模块包括SATA接口；
所述加密单元包括接口模块，所述加密单元用于数据加解密，并输出加解密数据；所述接口模块包括SATA端口，所述SATA端口与所述电脑的SATA接口相插接；所述接口模块用于将所述加密单元与所述电脑的SATA接口连接，并进行数据传输；所述SATA接口的数据端以及所述SATA端口的数据端的信号定义均为标准以太网接口定义；
所述SATA接口模块还包括miniPCIe转以太网网卡、FPC柔性电路板以及SATA接口转接板；
所述miniPCIe转以太网网卡插接在所述电脑的MINIPCI-E插槽处，所述FPC柔性电路板一端与所述miniPCIe转以太网网卡的对应连接端相连，另一端与所述SATA接口转接板连接；所述SATA接口与所述SATA接口转接板之间按照标准SATA接口信号定义一一对应连接；
所述FPC柔性电路板用于将符合标准以太网接口定义的加解密数据通过所述SATA接口转接板在所述SATA接口与所述miniPCIe转以太网网卡之间的传输；所述miniPCIe转以太网网卡用于将所述加解密数据传输至所述电脑；
所述电脑用于通过所述SATA接口模块与所述加密单元通信，完成本地数据的加密或解密后存储。
2.根据权利要求1所述的一种高性能加解密装置，其特征在于，所述加密单元还包括：算法模块和控制模块；
所述算法模块用于数据加解密运算，得到数据密文或明文；
所述控制模块用于系统控制，调度各模块实现加解密运算及数据传输；
所述算法模块与所述控制模块采用EMI总线连接，所述接口模块与所述算法模块采用GMI网口连接。
3.根据权利要求2所述的一种高性能加解密装置，其特征在于，所述算法模块包括软件加密或硬件加密。
4.根据权利要求1所述的一种高性能加解密装置，其特征在于，所述SATA接口的数据端以及所述SATA端口的数据端的信号定义为从左至右为1至7号引脚，分别对应RJ45接口信号定义的1至7号引脚；
所述引脚定义为1号引脚为Tranceive Data+，2号引脚为Tranceive Data-，3号引脚为Receive Data+，4号引脚为空脚，5号引脚为空脚，6号引脚为Receive Data-，7号引脚为空脚。
5.根据权利要求4所述的一种高性能加解密装置，其特征在于：所述FPC柔性电路板的一端与所述miniPCIe转以太网网卡的对应连接端以焊接方式连接，所述FPC柔性电路板的该端包括八个引脚，分别与所述miniPCIe转以太网网卡上的八个引脚对应焊接；所述FPC柔性电路板的另一端通过与所述SATA接口转接板的扁平电缆连接器插接连接，通过所述FPC柔性电路板及所述SATA接口转接板，使得SATA接口各引脚的信号定义与miniPCIe转以太网网卡的引脚的信号定义一一对应。
6.根据权利要求1所述的一种高性能加解密装置，其特征在于：
所述SATA接口的供电接口仍使用原SATA接口供电接口的定义，由SATA接口转接板供电；
所述SATA端口的供电接口仍然使用原SATA接口供电接口的定义。
7.根据权利要求1所述的一种高性能加解密装置，其特征在于，所述加密单元采用FPGA架构，所述加密单元还包括硬件随机数产生器用于产生随机数计算加密密钥。
8.根据权利要求7所述的一种高性能加解密装置，其特征在于，所述加密单元可以插入所述电脑的光驱槽位，所述加密单元结构尺寸、电气接口、固定方式与所述电脑适配光驱一致。
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