CN112700598A - 一种基于国产操作系统的涉密文件交换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于国产操作系统的涉密文件交换系统，包括柜体单元，柜体单元包括操作控制单元、协议转换单元、外设模块，操作控制单元与协议转换单元之间通过通信连接，协议转换单元与外设模块进行通信连接，操作控制单元中异步建立并维护了一组与协议转换单元之间的Socket长连接，Socket长连接一一对应外设模块，通过定时发送心跳包的方式，确定操作控制单元与协议转换单元、协议转换单元与外设模块之间的通信连接状态；通过使用国产操作系统代替原有的Windows操作系统，使得整个涉密交换柜自主可控、不存在泄密的风险；通过使用协议转换单元进行中转，使得操作控制单元能更好的进行连接和控制。

Description

一种基于国产操作系统的涉密文件交换系统

技术领域

本发明属于信息安全领域，具体涉及一种基于国产操作系统的涉密文件交换系统。

背景技术

随着信息技术的发展，中国的网络通信在不断的发展壮大，在网络通信快速发展的过程中，网络空间安全领域还存在许多的不足。在党政军及关系国计民生的重要应用领域信息系统中，超过80％依赖于国外的技术、产品及服务，信息化核心能力不强、核心技术严重受制于人，这与维护国家安全的矛盾日益凸显，并且严重威胁着国家安全。自主可控是信息安全的基础和必要条件，没有自主可控，信息安全的根基不牢。只有发展自主可控的技术，推进国产化替代工程实施，才能扭转信息技术长期受制于人的格局，从而解决国家信息安全的核心问题。目前，国产化计算机芯片、操作系统的发展已初具规模，在政策导向下已优先在军队、政府机要单位开始逐步实行国产化替代。

目前大部分地区机要与保密局日常办公电脑及软件已完成国产化方案替代，但日常办公中所用到的部分设备尚未实现国产化替代，依然存在着信息安全风险。传统的涉密文件交换柜是基于Intel和Windows操作系统来控制整个存取档的过程，由于Windows操作系统是国外的操作系统，存在着不可控和泄密的风险，另外，涉密文件交换柜换为国产操作系统控制时，操作系统中的操作控制单元与外设模块之间通信不兼容。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于国产操作系统的涉密文件交换系统，解决传统基于Intel和Windows操作系统涉密文件交换柜存在着不可控和泄密的风险、以及涉密文件交换柜换为国产操作系统控制时，操作系统中的操作控制单元与外设模块之间通信不兼容等问题。

本发明的一个目的在于提供一种基于国产操作系统的涉密文件交换系统。

一种基于国产操作系统的涉密文件交换系统，包括柜体单元，所述柜体单元包括操作控制单元、协议转换单元、外设模块，所述操作控制单元与所述协议转换单元之间通过通信连接，所述协议转换单元与所述外设模块进行通信连接，所述操作控制单元中异步建立并维护了一组与所述协议转换单元之间的 Socket长连接，所述Socket长连接一一对应所述外设模块，通过定时发送心跳包的方式，确定所述操作控制单元与所述协议转换单元、所述协议转换单元与所述外设模块之间的通信连接状态。

通过使用协议转换单元进行中转，设计或开放现有的TLV格式的控制指令协议，所述操作控制单元将依据指令协议拼接对外设模块的控制指令、并解析外设模块响应的结果消息，与此同时，建立并维护消息队列，统一维护通过Socket 长连接实现的指令下发与结果响应，实现对于外设模块的统一控制。

优选的，所述操作控制单元包括主机模块、触控显示屏模块、功放喇叭模块，所述主机模块用于搭载并运行涉密文件存取管理系统及存取件操作，所述触控显示屏模块用于显示信息并进行界面操作，所述功放喇叭模块用于存取件过程中语音提示播报。

优选的，所述协议转换单元包括串口转网口服务器模块、交换机模块、电源模块，所述串口转网口服务器模块用于与所述操作控制单元、所述外设模块连接，所述交换机模块用于完成串口转网口过程中信息功能交换，所述电源模块用于对所述协议转换单元供电。

优选的，所述外设模块包括信息采集单元、感应指示单元、门锁控制单元，所述信息采集单元用于对取件员的身份进行多重安全验证，所述感应指示单元用于对柜体内档案存取状态进行检测，所述门锁控制单元用于在接收到所述操作控制单元指令后执行开锁的步骤。

优选的，所述信息采集单元包括CPU卡读卡器模块、双目活体摄像头模块、二维码扫描模块、指静脉采集模块、身份证阅读模块，所述CPU卡读卡器模块、所述二维码扫描模块、所述指静脉采集模块、所述身份证阅读模块分别通过 RS-232串口与所述操作控制单元进行通信连接，所述双目活体摄像头模块通过 USB 3.0接口与所述操作控制单元进行通信连接。

优选的，所述感应指示单元包括LED灯珠模块、灯控板模块、红外传感器模块、主控制板模块，所述操作控制单元通过TCP/IP协议与所述协议转换单元连接，所述所述协议转换单元通过RS-232串口与所述灯控板模块连接，所述灯控板模块通过RS-485串口与所述LED灯珠模块连接，所述操作控制单元通过 RS-232串口与所述主控制板模块连接，所述主控制板模块通过RS-485串口与所述红外传感器模块连接。

优选的，所述门锁控制单元包括电磁门锁模块、锁控板模块、UPS模块、应急按钮模块，所述操作控制单元通过TCP/IP协议与所述协议转换单元连接，所述所述协议转换单元通过RS-232串口与所述锁控板模块连接，所述锁控板模块通过RS-485串口与所述电磁门锁模块连接。

优选的，所述柜体单元还包括文件格模块、储物格模块、检修门模块，所述文件格模块用于储存涉密文档，所述储物格模块用于储存其他重要物件，所述检修门模块用于当系统出现故障时方便检修。

本发明的另一个目的在于提供一种根据权利要求1-8所述的任一项基于国产操作系统的涉密文件交换系统存取涉密文档的方法。

所述存取涉密文档的方法包括如下步骤：

1)存档：存取涉密文档的人员通过二维码扫描模块扫描档案袋上的二维码，此时所述操作控制单元中异步建立并维护了一组与所述协议转换单元之间的 Socket长连接，所述Socket长连接一一对应所述外设模块，通过定时发送心跳包的方式，确定所述操作控制单元与所述协议转换单元、所述协议转换单元与所述外设模块之间的通信连接状态。当通信连接状态稳定时，所述操作控制单元发送指令，经过所述协议转换单元中转，所述电磁门锁模块中接收到指令、文件格门自动弹开，存取人员将档案放入文件格门中并关闭柜门，然后取出取件回执单，完成整个存档过程；

2)取档：存取人员通过二维码扫描模块扫描取件回执单进行身份信息的认证，此时所述操作控制单元中异步建立并维护了一组与所述协议转换单元之间的Socket长连接，所述Socket长连接一一对应所述外设模块，通过定时发送心跳包的方式，确定所述操作控制单元与所述协议转换单元、所述协议转换单元与所述外设模块之间的通信连接状态。当通信连接状态稳定时，所述操作控制单元发送指令，经过所述协议转换单元中转，所述信息采集单元接收到指令并进行信息身份的认证，当身份信息认证通过之后，打开对应的所述电磁门锁模块中的文件格门并取出档案，然后关闭文件格门，完成整个取档过程。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)通过使用国产操作系统代替原有的Windows操作系统，使得整个涉密交换柜自主可控、不存在泄密的风险；

2)通过使用协议转换单元进行中转，使得操作控制单元能更好的进行连接和控制。

附图说明

图1是本发明涉密文件交换系统的组成示意图。

图2是本发明操作控制单元和信息采集单元通信连接原理图。

图3是本发明操作控制单元和感应指示单元通信连接原理图。

图4是本发明操作控制单元和门锁控制单元通信连接原理图。

图5是本发明涉密文件交换系统存档时整个系统逻辑控制原理图。

图6是本发明涉密文件交换系统取档时整个系统逻辑控制原理图。

图中附图标记的含义：1：操作控制单元；101：主机模块；102：触控显示屏模块；103：功放喇叭模块；2：信息采集单元；201：CPU卡读卡器模块；202：双目活体摄像头模块；203：二维码扫描模块；204：指静脉采集模块；205：身份证阅读模块；3：感应指示单元；301：LED灯珠模块；302：灯控板模块；303：红外传感器模块；304：主控制板模块；4：门锁控制单元；401：电磁门锁模块； 402：锁控板模块；403：UPS模块；404：应急按钮模块；5：协议转换单元； 501：串口转网口服务器模块；502：交换机模块；503：电源模块；6：柜体单元；601：文件格模块；602：储物格模块；603：检修门模块；7：外设模块。

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，下面结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明使用的芯片为龙芯CPU芯片，该芯片是由中国科学院计算所自主研发；

本发明使用的国产操作系统为麒麟系统，该系统由中国电子信息产业集团旗下麒麟软件公司自主研发。

如图1所示，一种基于国产操作系统的涉密文件交换系统，包括柜体单元6，所述柜体单元6包括操作控制单元1、协议转换单元5、外设模块7，所述操作控制单元1与所述协议转换单元5之间通过通信连接，所述协议转换单元5与所述外设模块7进行通信连接，所述操作控制单元1中异步建立并维护了一组与所述协议转换单元5之间的Socket长连接，所述Socket长连接一一对应所述外设模块7，通过定时发送心跳包的方式，确定所述操作控制单元1与所述协议转换单元5、所述协议转换单元5与所述外设模块7之间的通信连接状态。

通过使用协议转换单元5进行中转，设计或开放现有的TLV格式的控制指令协议，所述操作控制单元1将依据指令协议拼接对外设模块7的控制指令、并解析外设模块7响应的结果消息，与此同时，建立并维护消息队列，统一维护通过Socket长连接实现的指令下发与结果响应，实现对于外设模块7的统一控制。

优选的，所述操作控制单元1包括主机模块101、触控显示屏模块102、功放喇叭模块103，所述主机模块101用于搭载并运行涉密文件存取管理系统及存取件操作，所述触控显示屏模块102用于显示信息并进行界面操作，所述功放喇叭模块103用于存取件过程中语音提示播报，所述功放喇叭模块103通过USB 2.0接口和所述主机模块101进行通信连接。

优选的，所述协议转换单元5包括串口转网口服务器模块501、交换机模块 502、电源模块503，所述串口转网口服务器模块501用于与所述操作控制单元 1、所述外设模块7连接，所述交换机模块502用于完成串口转网口过程中信息功能交换，所述电源模块(503)用于对所述协议转换单元5供电。

优选的，所述柜体单元6还包括文件格模块601、储物格模块602、检修门模块603，所述文件格模块601用于储存涉密文档，所述储物格模块602用于储存其他重要物件，所述检修门模块603用于当系统出现故障时方便检修。

需要说明的是，所述操作控制单元1、所述协议转换单元5、所述外设模块 7位于所述柜体单元6上的任意位置，且所述操作控制单元1、所述协议转换单元5、所述外设模块7午相对位置关系，彼此之间通过通信连接即可。

如图1和图2所示，所述信息采集单元2包括CPU卡读卡器模块201、双目活体摄像头模块202、二维码扫描模块203、指静脉采集模块204、身份证阅读模块205，所述CPU卡读卡器模块201、所述二维码扫描模块203、所述指静脉采集模块204、所述身份证阅读模块205分别通过RS-232串口与所述操作控制单元1进行通信连接，所述双目活体摄像头模块202通过USB 3.0接口与所述操作控制单元1进行通信连接。

如图1和图3所示，所述感应指示单元3包括LED灯珠模块301、灯控板模块302、红外传感器模块303、主控制板模块304，所述操作控制单元1通过 TCP/IP协议与所述协议转换单元5连接，所述所述协议转换单元5通过RS-232 串口与所述灯控板模块302连接，所述灯控板模块302通过RS-485串口与所述 LED灯珠模块301连接，所述操作控制单元1通过RS-232串口与所述主控制板模块304连接，所述主控制板模块304通过RS-485串口与所述红外传感器模块 303连接。

如图1和图4所示，所述门锁控制单元4包括电磁门锁模块401、锁控板模块402、UPS模块403、应急按钮模块404，所述操作控制单元1通过TCP/IP 协议与所述协议转换单元5连接，所述所述协议转换单元5通过RS-232串口与所述锁控板模块402连接，所述锁控板模块402通过RS-485串口与所述电磁门锁模块401连接。

当使用单位突发停电时，所述UPS模块403介入并发出警报声，这时管理员打开检修门模块603中的检修门，按压应急按钮模块404中的应急按钮，所有文件格门全部弹开；管理员取走所有文件，系统自动更改该批次文件状态并保存记录，之后关闭柜门。这样能避免保密局断电时监控不可用，发生人为暴力开启柜体盗取秘密资料的情况，以及解决断电后档案被锁在柜子内无法人为流转的问题。

如图1和图5所示，所述存档过程为：存取涉密文档的人员通过二维码扫描模块203扫描档案袋上的二维码，此时所述操作控制单元1中异步建立并维护了一组与所述协议转换单元5之间的Socket长连接，所述Socket长连接一一对应所述外设模块7，通过定时发送心跳包的方式，确定所述操作控制单元1与所述协议转换单元5、所述协议转换单元5与所述外设模块7之间的通信连接状态。当通信连接状态稳定时，所述操作控制单元1发送指令，经过所述协议转换单元5中转，所述电磁门锁模块401中接收到指令、文件格门自动弹开，存取人员将档案放入文件格门中并关闭柜门，然后取出取件回执单，完成整个存档过程；

具体存档时系统整个逻辑控制原理图如下：首先开始存档、监听并解析二维码扫描，然后查询交换柜存档状态、并进行是否有空格的判断，如果判断为否、则系统页面及语音提示文档已满，结束存档过程；如果判断为是，则生成存档记录，并通知灯控板点亮LED灯，同时通知锁控板打开电磁阀、并进行是否开门的判断，如果判断为否，就将文件格标记为不可用、此时语音及页面提示开门失败，然后显示是否进行尝试其他操作，如果判断为是，则返回到是否有空格判断，如果判断为否，结束存档过程；如果对是否开门判断为是的话，此时语音及页面提示存档，然后监听并解析传感器的消息，判断是否有文件，如果判断为否，则继续进行是否超时的判断，如果判断为是超时，则存档失败并保存存档记录，然后在进行是否重试判断，如果重试判断为是，则返回监听并解析传感器消息步骤，如果重试判断为否，就结束存档过程；如果对是否有文件判断为是，则页面及语音提示关门，然后监听并解析锁控板消息，进行是否关门的判断，如果判断为否，则返回到页面及语音提示关门步骤；如果对是否关门判断为是，则存档成功并保存存档记录，然后打印存件回执单，完成整个存档过程。

需要说明的是，交换柜的存档状态在客户端本地维护并同步至数据库，客户端启动初始化时，以数据库中记录为准，客户端运行过程中，以客户端本地维护的记录为准；文档对应的二维码为PDF147码，存储的数据包括取档权限标识、文档编号、文档名称等；存档记录包括存档时间、文档信息、存档位置等，存档位置由程序从可用文件格中随机自动分配；标记为不可用的文件格，不再参与存档位置分配，可由维护人员检修后，在系统设置中恢复；每一个文件格都对应独立的电磁门、LED灯珠以及红外感应器，LED灯珠用于提示文件格位置，存档时绿灯常量，红外感应器在文件格底部，用于感应是否有文件放入。

如图1和图6所示，所述取档过程为：存取人员通过二维码扫描模块203 扫描取件回执单进行身份信息的认证，此时所述操作控制单元1中异步建立并维护了一组与所述协议转换单元5之间的Socket长连接，所述Socket长连接一一对应所述外设模块7，通过定时发送心跳包的方式，确定所述操作控制单元1 与所述协议转换单元5、所述协议转换单元5与所述外设模块7之间的通信连接状态。当通信连接状态稳定时，所述操作控制单元1发送指令，经过所述协议转换单元5中转，所述信息采集单元2接收到指令并进行信息身份的认证，当身份信息认证通过之后，打开对应的所述电磁门锁模块401中的文件格门并取出档案，然后关闭文件格门，完成整个取档过程。

具体取档时系统整个逻辑控制原理图如下：首先开始取档、监听并解析二维码扫描，然后判断是否已存档，如果判断为否，则页面及语音提示未存件，如果判断为是，则采集用户照片，并进行活体检测，如果活体检测不通过，则返回到采集用户照片步骤；如果通过活体检测，就读取并解析CPU卡信息，然后进入到取件鉴权步骤，如果取件鉴权不通过，则页面及语音提示鉴权失败；如果通过取件鉴权，则生成取档记录，然后通知锁控板打开电磁门、并进行是否开门判断，如果判断为否，则将文件格标记为不可用，然后取档失败并保存取档记录，语音及页面提示开门失败，并进行是否重试判断，如果判断为是，则返回通知锁控板打开电磁门步骤；如果是否重试判断为否，则使用应急按钮打开柜门取档，然后更新取档记录，结束取档过程；如果是否开门判断为是，则语音及页面提示取档，然后监听并解析传感器消息，进行是否有文件判断，如果判断为是，则继续进行是否超时判断，如果超时判断为是，则取档失败并保存取档记录，然后继续进行是否重试判断，如果是否重试判断为是，则返回监听并解析传感器消息步骤；如果是否重试判断为否，则结束取档过程；如果是否有文件判断为否，则页面及语音提示关门，然后监听并解析锁控板消息，继续进行是否关门判断，如果判断为否，则返回页面及语音提示关门步骤；如果是否关门判断为是，则取档成功并保存取档记录，然后结束整个取档过程。

需要说明的是，CPU卡中的信息包括工号、权限标识等以及员工登记照等；取件鉴权需判断CPU卡中的权限标识是否与文档的取件权限标识匹配，并通过人脸识别比对算法比较采集的用户照片与CPU卡中登记照的人脸相似度；活体检测使用双目摄像头中的近红外摄像头实现，该摄像头无法从平面的照片中采集并检测到人脸信息；取档记录中包括取档时间、取档人信息、文档编号以及采集的用户照片等；应急按钮开发为物理开锁方式，须由指定的维护人员操作并在系统设置中维护取档记录；取档时，文件格对应的LED灯珠红灯常亮，红外感应器用于感应是否还有文件在文件格中。

以上所述，仅仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种基于国产操作系统的涉密文件交换系统，包括柜体单元(6)，其特征在于，所述柜体单元(6)包括操作控制单元(1)、协议转换单元(5)、外设模块(7)，所述操作控制单元(1)与所述协议转换单元(5)之间通过通信连接，所述协议转换单元(5)与所述外设模块(7)进行通信连接，所述操作控制单元(1)中异步建立并维护了一组与所述协议转换单元(5)之间的Socket长连接，所述Socket长连接一一对应所述外设模块(7)，通过定时发送心跳包的方式，确定所述操作控制单元(1)与所述协议转换单元(5)、所述协议转换单元(5)与所述外设模块(7)之间的通信连接状态。

2.如权利要求1所述的基于国产操作系统的涉密文件交换系统，其特征在于，所述操作控制单元(1)包括主机模块(101)、触控显示屏模块(102)、功放喇叭模块(103)，所述主机模块(101)用于搭载并运行涉密文件存取管理系统及存取件操作，所述触控显示屏模块(102)用于显示信息并进行界面操作，所述功放喇叭模块(103)用于存取件过程中语音提示播报。

3.如权利要求1所述的基于国产操作系统的涉密文件交换系统，其特征在于，所述协议转换单元(5)包括串口转网口服务器模块(501)、交换机模块(502)、电源模块(503)，所述串口转网口服务器模块(501)用于与所述操作控制单元(1)、所述外设模块(7)连接，所述交换机模块(502)用于完成串口转网口过程中信息功能交换，所述电源模块(503)用于对所述协议转换单元(5)供电。

4.如权利要求1所述的基于国产操作系统的涉密文件交换系统，其特征在于，所述外设模块(7)包括信息采集单元(2)、感应指示单元(3)、门锁控制单元(4)，所述信息采集单元(2)用于对取件员的身份进行多重安全验证，所述感应指示单元(3)用于对柜体内档案存取状态进行检测，所述门锁控制单元(4)用于在接收到所述操作控制单元(1)指令后执行开锁的步骤。

5.如权利要求4所述的基于国产操作系统的涉密文件交换系统，其特征在于，所述信息采集单元(2)包括CPU卡读卡器模块(201)、双目活体摄像头模块(202)、二维码扫描模块(203)、指静脉采集模块(204)、身份证阅读模块(205)，所述CPU卡读卡器模块(201)、所述二维码扫描模块(203)、所述指静脉采集模块(204)、所述身份证阅读模块(205)分别通过RS-232串口与所述操作控制单元(1)进行通信连接，所述双目活体摄像头模块(202)通过USB3.0接口与所述操作控制单元(1)进行通信连接。

6.如权利要求4所述的基于国产操作系统的涉密文件交换系统，其特征在于，所述感应指示单元(3)包括LED灯珠模块(301)、灯控板模块(302)、红外传感器模块(303)、主控制板模块(304)，所述操作控制单元(1)通过TCP/IP协议与所述协议转换单元(5)连接，所述所述协议转换单元(5)通过RS-232串口与所述灯控板模块(302)连接，所述灯控板模块(302)通过RS-485串口与所述LED灯珠模块(301)连接，所述操作控制单元(1)通过RS-232串口与所述主控制板模块(304)连接，所述主控制板模块(304)通过RS-485串口与所述红外传感器模块(303)连接。

7.如权利要求4所述的基于国产操作系统的涉密文件交换系统，其特征在于，所述门锁控制单元(4)包括电磁门锁模块(401)、锁控板模块(402)、UPS模块(403)、应急按钮模块(404)，所述操作控制单元(1)通过TCP/IP协议与所述协议转换单元(5)连接，所述所述协议转换单元(5)通过RS-232串口与所述锁控板模块(402)连接，所述锁控板模块(402)通过RS-485串口与所述电磁门锁模块(401)连接。

8.如权利要求1所述的基于国产操作系统的涉密文件交换系统，其特征在于，所述柜体单元(6)还包括文件格模块(601)、储物格模块(602)、检修门模块(603)，所述文件格模块(601)用于储存涉密文档，所述储物格模块(602)用于储存其他重要物件，所述检修门模块(603)用于当系统出现故障时方便检修。

9.一种根据权利要求1-8所述的任一项基于国产操作系统的涉密文件交换系统存取涉密文档的方法，其特征在于，所述存取涉密文档的方法包括如下步骤：

1)存档：存取涉密文档的人员通过二维码扫描模块(203)扫描档案袋上的二维码，此时所述操作控制单元(1)中异步建立并维护了一组与所述协议转换单元(5)之间的Socket长连接，所述Socket长连接一一对应所述外设模块(7)，通过定时发送心跳包的方式，确定所述操作控制单元(1)与所述协议转换单元(5)、所述协议转换单元(5)与所述外设模块(7)之间的通信连接状态；当通信连接状态稳定时，所述操作控制单元(1)发送指令，经过所述协议转换单元(5)中转，所述电磁门锁模块(401)中接收到指令、文件格门自动弹开，存取人员将档案放入文件格门中并关闭柜门，然后取出取件回执单，完成整个存档过程；

2)取档：存取人员通过二维码扫描模块(203)扫描取件回执单进行身份信息的认证，此时所述操作控制单元(1)中异步建立并维护了一组与所述协议转换单元(5)之间的Socket长连接，所述Socket长连接一一对应所述外设模块(7)，通过定时发送心跳包的方式，确定所述操作控制单元(1)与所述协议转换单元(5)、所述协议转换单元(5)与所述外设模块(7)之间的通信连接状态；当通信连接状态稳定时，所述操作控制单元(1)发送指令，经过所述协议转换单元(5)中转，所述信息采集单元(2)接收到指令并进行信息身份的认证，当身份信息认证通过之后，打开对应的所述电磁门锁模块(401)中的文件格门并取出档案，然后关闭文件格门，完成整个取档过程。

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