CN1248743A - 一种计算机硬盘加密方法及装置 - Google Patents

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本发明公开一种计算机硬盘加密方法及装置,在常规的计算机基础上,通过加密芯片而组成加密电路,加密芯片是由控制单元电路、加解密单元电路、RAM存储器及控制开关K组成,对进出硬盘的数据流选择性的硬件加密,从而实现了所谓的介质加密。即使非法得到硬盘,没有合法的密钥,也只能读到加密后的文件,无法破译;有合法密钥,但不同组,虽然能看到D:盘,亦由于解码方式不同,仍不能得到有用信息。实现了计算机硬盘加密,增加了计算机的保密性。可广泛用于国防、党政机关、财务管理的计算机保密系统。

Description

一种计算机硬盘加密方法及装置
本发明涉及一种电子计算机加密技术，确切地说是公开一种计算机硬盘加密方法及装置，属于计算机技术领域。
目前，国内外在计算机加密的技术中是采用存取控制矩阵、存取控制表或密钥口令的方式通过软件进行加密的，上述技术处理都因与系统软件密切相关的，容易被破译，保密性差。
本发明公开一种计算机硬盘加密方法及装置，目的旨在解决常规的计算机软件加密方法，容易破译，保密性差的缺点。
为实现本发明的目的，具体解决方案如下：在常规的计算机基础上，增加了加密芯片而组成的加密电路，对进出硬盘的数据流选择性的加密，从而实现了所谓的介质加密。
加密芯片是由控制单元电路、加解密单元电路、RAM存储器及控制开关K1组成，其中，加解密单元电路的数据输出端接计算机硬盘，数据输入端通过控制开关K接I/O接口的OXIFO口，密钥输入端与存储器RAM的输出端相连，存储器RAM中存有用户输入的密钥，控制单元电路的输入端接I/O接口的OXIFO口，输出端分别接存储器RAM和控制开关K1，存储器RAM与系统总线相连。在加解密单元电路中，由密钥存储器、逻辑运算器、比较器、硬件加密处理器组成，从密钥输入端将密钥取到密钥存储器后，输入给比较器判定密钥的合法性，比较器判断合法后，输出信号打开逻辑运算器接收密钥存储器信号，逻辑运算器将密钥运算并输出信号去硬件加密处理器，对输入、输出的信号进行加密和解密。由堆栈存储器、扇区分离器和比较器组成控制电路，从I/O口取得数据串存在堆栈存储器中，通过扇区分离器将信号与RAM存储器的信号同时输入给比较器进行比较，输入控制开关K1，使数据流流向加解密单元电路，或直接流向硬盘。
本加密芯片为一块硬盘提供了两个系统的I/O接口：OXIEO、OXIFO，第一口(OXIEO)始终与硬盘相接，被系统认为第一硬盘，即称为“C：盘”，第二口(OXIFO)则仅当输入了合法密钥后，加密芯片才能将所连接的硬盘经过芯片中的加解密单元与系统相连，被系统认定为第二硬盘，即称为“D：盘”，“D：盘”的目录与“C：盘”完全一致，实质上是同一块硬盘的镜像，“D：盘”是“C：盘”的影子盘。
本发明的积极效果在于：由于采用加密芯片而组成的加密电路，对进出硬盘的数据流选择性的加密，从而实现了所谓的介质加密。即使非法得到硬盘，没有合法的密钥，也只能读到加密后的文件，无法破译；有合法密钥，但不同组，虽然能看到D：盘，亦由于解码方式不同，仍不能得到有用信息，实现了计算机硬盘加密，增加了计算机的保密性。可广泛用于国防、党政机关、财务管理的计算机保密系统。
图1为本发明保密芯片结构图。
图2为加解密单元结构原理图。
图3为控制单元结构原理图。
图4为本发明工作流程框图。
下面结合附图进一步说明本发明：参照图2，在加解密单元电路中，密钥存储器选用74LS363，比较器为74LS885，逻辑运算器采用PAL芯片，三态门74LS254的受控端接比较器，输入端和输出端分别接逻辑运算器和硬件加密处理器的密钥控制端，硬件加密处理器采用标准的CD12000芯片，硬件加密处理器的数据输入端、输出端分别接数据通道和硬盘，硬件加密处理器对流经的数据进行加密或解密。
在图3中，堆栈存储器4116中存储着系统对硬盘的操作命令，通过扇区分离器74LS363芯片分离出操作扇区值，输入给比较器74LS885与RAM中存储的加密数据扇区比较值进行比较，其结果送至开关K，控制数据是否流经加解密单元。
在图1中还设有自检自毁电路，当加密芯片被焊下时，控制电子开关K2，停止向RAM供电，使RAM内程序全部散失，防止泄密，还可以同时向加解密单元供附加电流，使加解密单元进入保护状态，不可逆的复位，使窃密企图失败。
加密计算机的工作原理为：
1、计算机开机上电BIOS自检POST过程中，BIOS程序自动搜索C800H～DFFFH段，检查是否有用户附加的ROM程序，由于加密芯片中只读RAM与PC总线相连，地址为D000H～D4000H段，并且头几个码符合附加ROM的要求，因此，BIOS的程序在检测加密芯片中RAM程序的完整性后，跳到加密芯片程序中，从第四字节开始运行加密芯片中的程序。
2、加密芯片中的程序首先控制芯片中的自检电路对芯片进行自检，如自检未通过，则报错进入死循环。自检通过后，在屏幕上提示用户输入密钥，如输入非法密钥，则程序返回到BIOS中，加密芯片只给系统提供I/O口OXIEO地址的第一硬盘口，加密芯片所连的硬盘被系统认定为C：盘，此时，加密计算机与普通计算机工作相同。
3、用户输入的密钥被程序通过I/O口OX300和OX301存入加密芯片的RAM中，由加密芯片中的加解密单元验证合法性，并将合法性标志反馈回I/O口OX300，供程序检查真假密钥。
4、若用户输入合法密钥，程序通过控制单元让电子开关K1将加密芯片所连的硬盘与第二硬盘接口OXIFO沟通，并计算出硬盘数据区的起始位置存入RAM中，而后返回到BIOS程序中，BIOS程序在接下来的运行中，检测到OXIFO口与硬盘相连，认定系统中装有第二块硬盘，将其指定为D：盘，实际上，C：盘D：盘都是一块硬盘，其目录完全一致，D：盘是C：盘的影子盘。
5、系统对C：盘读写时，与普通计算机完全一样，速度不受任何影响，因此，操作系统、用户程序等不需要加密的内容、文件、程序，都应从C：盘存盘。
6、系统对D：盘读写时，加密芯片内控制单元首先分析要写入的扇区位置，如果读写数据区，则电子开关K1使数据流流经加解密单元，以扇区(512字节)为一单位进行加解密过程。如果读写非数据区(目录区，分区表等)，控制单元控制电子开关，使数据流越过加解密单元，对数据不进行加密。
7、写向C：盘的内容是未加密的，写向D：盘的内容是加密的(但目录未加密)，由于C：盘D：盘是同一块硬盘，因此写向D：盘的内容从C：盘也能列出并读出。但是由于数据已被加密而读不出有用信息。写向D：盘的内容再从D：盘读出，则由于经过了加解密单元解密，信息被还原而能够解读。
8、加密计算机实现了介质加密，即使硬盘丢失，也不会失密。没有合法同组密钥的人，只能从C：盘得到加密数据文件，不会得到有用信息。有合法密钥不同组的人，虽然能看到D：盘，但由于解码方式不同，仍不能得到有用信息。只有合法同组密钥的人，才能从D：盘解读出有用信息。
9、在计算机网络中，把加密计算机的C：盘内容共享，只有拥有同组合法密钥的人，从对加密计算机的C：盘上将加密文件拷入本地加密计算机的C：盘，并能从本地加密计算机的D：盘读出有用信息，从而实现了信息的安全传输。
10、合法密钥可分成多个组，组之间互不兼容。合法密钥可分成不同层次级别，高级的权限较高，可共享相应组群，低级的只能在本组内使用。通过这些方法，使加密计算机应用更加广泛。

Claims (1)

1、一种计算机硬盘加密方法及装置，其特征在于：在常规的计算机基础上，增加了加密芯片而组成的加密电路，对进出硬盘的数据流选择性的硬件加密；
a、加密芯片是由控制单元电路、加解密单元电路、RAM存储器及控制开关K1组成，其中，加解密单元电路的数据输出端接计算机硬盘，数据输入端通过控制开关K接I/O接口的OXIFO口，密钥输入端与存储器RAM的输出端相连，存储器RAM中存有用户输入的密钥，控制单元电路的输入端接I/O接口的OXIFO口，输出端分别接存储器RAM和控制开关K1，存储器RAM与系统总线相连；
b、在加解密单元电路中，由密钥存储器、逻辑运算器、比较器、硬件加密处理器组成，从密钥输入端将密钥取到密钥存储器，输入给比较器判定密钥的合法性，比较器判断合法后，输出信号打开逻辑运算器接收密钥存储器信号，逻辑运算器将密钥运算并输出信号去硬件加密处理器，对输入、输出的信号进行加密和解密；
c、由堆栈存储器、扇区分离器和比较器组成控制电路，从I/O口取得数据串存在堆栈存储器中，通过扇区分离器将信号与RAM存储器的信号同时输入给比较器进行比较，输入控制开关K，使数据流流向加解密单元电路，或直接流向硬盘。
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