CN1912884A

CN1912884A - 基于生物特征识别技术的移动钥匙盘实现方法及装置

Info

Publication number: CN1912884A
Application number: CNA2006100305005A
Authority: CN
Inventors: 王洁民; 朱光友; 顾啸; 刘俊; 叶戟文
Original assignee: Shanghai Huashen Smart IC Card Application System Co Ltd
Current assignee: Shanghai Huashen Smart IC Card Application System Co Ltd
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2007-02-14

Abstract

本发明提供一种基于生物特征识别技术的移动钥匙盘实现方法及装置，既能以生物特征识别的方式取代PIN，由IC芯片完成指纹采集、压缩和比对功能；又能通过IC卡芯片同时完成智能卡操作系统和支持闪速大容量芯片功能的基于安窠技术的生物特征识别U盘密码钥匙实现方法及装置，该装置保护带有智能卡的闪速存储器中的数据不被泄漏和恶意访问，可以实现对智能卡或闪速存储器进行访问和存储时保护数据安全性和授权访问性的目的，提升对移动式大容量电子存储器的存储控制和安全管理的装置及实现方法。

Description

基于生物特征识别技术的移动钥匙盘实现方法及装置

技术领域

本发明涉及一种基于生物特征识别技术的存储控制方法，尤指一种应用于U盘密码钥匙进行生物特征识别的基于安窠技术的生物特征识别U盘密码钥匙实现方法及装置。

背景技术

近年来，智能卡产业在世界各国取得了长足的发展，已经形成了一定规模，广泛渗透到通信、金融、商业、军事、保险等的多个领域。

智能卡的典型应用之一是USB智能密码钥匙，即USB接口的内置智能卡读写器。目前，USB智能密码钥匙技术已经成熟，国内外已经有相关成熟产品出现，并且应用于需要身份识别的领域。

时下，智能卡类产品都是通过PIN输入来确保用户合法身份，但是，PIN输入过程中，存在被偷窥，截取等风险，而且PIN也存在被合法用户遗忘后不能正常使用的问题。此外，PIN被盗以后，系统很难、甚至无法区分真正拥有者和取得身份标识物的冒充者，一旦他人获取上述身份标识物和PIN，就可以拥有相同的权力。所以，当前国外也正在研究采用生物特征识别技术作为验证个人身份的方法。

所谓生物特征识别是指通过计算机，将人体所固有的生理特征或行为特征收集并进行处理来进行个人身份鉴定的技术。而指纹识别技术是生物特征识别的典型应用，其不仅具有众多信息安全优点，还具有实用性、可行性，具体体现在以下几个方面：

(1)每个人的指纹是独一无二的，两人之间不存在着相同的手指指纹；

(2)每个人的指纹区别于人的其他特征如身音等，是相当固定的，不会随着人的年龄的增长或身体健康程度的变化而变化；

(3)指纹样本便于获取，易于开发识别系统，实用性强。

(4)一个人的十指指纹各不相同，则可以方便地利用多个指纹构成多重口令，提高系统的安全性，避免口令遗忘问题；

(5)指纹识别中所提取的模板并非是图像信息，而是提取的关键特征点，降低了模板库对数据存储载体的要求。

指纹技术已经日趋成熟，市场上也已经有了指纹U盘等产品，但是，上述产品都未和智能卡操作系统实现无缝结合，基本只是集成了采集模块，指纹压缩和比对都是通过先传送到PC(或DSP芯片)，由PC(或DSP芯片)来运算，PC(或DSP)把运算结果再返回给U盘或智能卡操作系统，这样指纹信息存在被篡改、截获、攻击等威胁，无法提供网上身份验证等高安全性的保障。

因此，迫切需要一种内置采集模块，自动完成指纹压缩和比对，与智能卡操作系统完全整合的高安全产品。加紧寻求一种能够满足高安全指纹识别、移动式电子存储器的扩容、存储控制安全性提升要求，推出具有市场竞争力的、性价比高、实用性好、成本低、操作便捷的指纹U盘密码钥匙已是当务之急。

发明内容

为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种基于生物特征识别技术的移动钥匙盘实现方法及装置；既能以生物特征识别的方式取代PIN，由IC芯片完成指纹采集、压缩和比对功能；又能通过IC卡芯片同时完成COS(智能卡操作系统)和支持闪速大容量芯片功能的基于安窠技术的生物特征识别U盘密码钥匙实现方法及装置，该装置保护带有智能卡的闪速存储器中的数据不被泄漏和恶意访问，可以实现对智能卡或闪速存储器进行访问和存储时保护数据安全性和授权访问性的目的，提升对移动式大容量电子存储器的存储控制和安全管理的装置及实现方法。

本发明要解决的技术问题是：仅仅集成采集模块，指纹压缩和比对都是通过先传送到PC进行运算，再由PC将运算结果返回给U盘而产生的指纹信息受到被篡改、截获、攻击等威胁，无法提供高安全性的保障等技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由电脑、微处理器CPU及具有数据信息处理能力的芯片等硬件环境组成，本发明为一种复合设备，其功能优于两种独立设备简单的叠加。具体方案是：

由控制芯片CPU，分别与指纹采集模块、闪速存储模块、SRAM模块、晶振模块和USB接口连接，与指纹采集模块是通过单向数据线连接，与USB接口模块通过串行双向线连接，与其余模块都是通过双向数据线连接；指纹采集模块取代PIN，由IC芯片完成指纹采集、压缩和比对，并通过IC芯片同时完成与智能卡操作系统的整合。

其中所述的控制芯片固设为存储器本体，USB接口、指纹采集芯片和Nand Flash芯片、SRAM、晶振作为物理上独立的存储部件与本体结合，与控制芯片电气连接。

本发明的实现方法设计有三个软件模块程序，包括：总程序模块、执行初始化程序模块、执行响应智能卡的请求操作程序模块和及执行Nand Flash访问请求操作的程序模块，其中：总程序模块的工作步骤是：

步骤1.开始；

准备开始；

步骤2.上电配置；

进行上电配置，系统会自动进行配置；

步骤3.检查相应中断，实现控制与计算机之间的通讯检测相应的中断，实现控制与计算机之间的通讯；

步骤4.判断是否有响应初始化设备的请求？

如果有请求，则进入执行初始化设备的操作模块；

如果无请求，则进入判断响应智能卡的请求模块；

步骤5.判断是否有响应智能卡的请求？

如果有请求，则进入执行响应智能卡的请求操作后，再进入设备移除模块；

如果无请求，则进入判断响应Nand Flash访问请求模块；

步骤6.判断是否有响应Nand Flash访问请求？

如果有请求，则执行响应Nand Flash访问请求操作后，再进入设备移除模块；

如果无请求，则进入步骤4的判断是否有响应初始化设备的请求操作模块；

步骤7.设备移除；

若移除本设备，则结束程序；

步骤8.结束。

所述的执行初始化设备操作程序模块的具体工作步骤是：

步骤1.准备开始；

控制器解析完毕，其结果为执行初始化设备的操作；

步骤2.判断是否对Nand Flash执行初始化操作？

如果执行初始化操作，则进入采集指纹、初始化Nand Flash操作模块；

如果不执行初始化操作，则进入采集指纹、初始化智能卡操作模块；

步骤3.执行采集指纹、初始化Nand Flash操作；

执行采集指纹、初始化Nand Flash操作后，则进入到总体软件模块的设备移除操作模块；

步骤4.执行采集指纹、初始化智能卡操作执行采集指纹、初始化智能卡操作后，则进入到总体软件模块的设备移除操作模块。

所述的执行响应智能卡的请求操作程序模块的具体工作步骤是：

步骤1.准备开始；

如果有响应智能卡的请求，则进入执行响应智能卡的请求操作；

步骤2.判断是否需要指纹验证？

如果需要指纹验证，则进入验证指纹的操作模块；

如果不需要指纹验证，则进入执行智能卡所请求的操作模块；

步骤3.执行验证指纹操作；

执行验证指纹操作；

步骤4.执行智能卡操作；

执行智能卡操作后，则进入到总体软件模块的设备移除操作模块。

所述的基于安窠技术的生物特征识别U盘密码钥匙实现方法的执行响应Nand Flash访问请求操作的具体工作步骤是：

步骤1.准备开始；

如果有响应Nand Flash访问请求，则执行响应Nand Flash访问请求操作；

步骤2.判断是否需要指纹验证；

如果需要指纹验证，则进入执行验证指纹的操作模块；如果不需要指纹验证，则进入执行Nand Flash操作的操作模块；

步骤3.执行验证指纹操作；

执行验证指纹操作；

步骤4.执行Nand Flash操作；

执行Nand Flash操作后，则进入到总体软件模块的设备移除操作模块；

本发明的有益效果是：综合运用了存储技术、生物特征识别、信息编码科技、密码技术和通讯技术等现代信息技术，实现指纹识别、移动电子存储器的扩容、存储控制安全性提升的目的。不仅方便了用户、一卡多用，同时也有力的确保了信息的安全性、机密性、完整性和准确性，并且由于使用单芯片达到了硬件的减少，大大减低成本，节约器件资源。其电路设计简单、体积小巧，操作便捷，适用面广，具有很强的市场发挥空间，同时也带来了无限商机。

此外，本发明还具有如下特点：

(1)指纹比对取代PIN输入，用户无需强行记住PIN，也避免窃取PIN。

(2)指纹皆由U盘密码钥匙进行采集和压缩，不需要传送到他处，指纹数据由IC卡芯片直接压缩和保存，无需读取到外部(如PC)，无人知晓实际指纹数据，避免指纹数据被盗。

(3)指纹数据皆在IC卡芯片中保存和比对，比对结果直接对IC卡状态产生作用，不需要外界传入指纹比对结果，完全避免指纹比对结果被篡改的威胁，极大提高安全性。

(4)具有高安全性USB KEY的功能。USB KEY是内置了IC卡和IC卡读卡机功能、具有USB接口的体积小巧型、低成本产品，能广泛用于网银，国家政务，网上报税等网上身份验证领域。

(5)IC卡芯片同时完成智能卡操作系统功能，即将指纹识别功能完全整合到COS中，无缝兼容COS现有功能。

(6)具有普通U盘所有功能。

(7)具有安窠技术独有的安全扩容功能，是安窠技术的应用和提升。

(8)采用单芯片来完成，最大限度降低成本，缩减体积，节约资源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图1为本发明电气方框图。

附图2为本发明的总程序流程图。

附图3为本发明响应初始化设备请求的程序流程图。

附图4为本发明响应智能卡请求的程序流程图。

附图5为本发明响应Nand Flash访问请的程序流程图。

具体实施方式

请参阅附图1所示，本发明由控制芯片CPU1，分别与指纹采集模块3、闪速存储模块4、SRAM模块5、晶振模块6和USB接口2连接，与指纹采集模块3是通过单向数据线连接，与USB接口2模块通过串行双向线连接，与其余模块都是通过双向数据线连接；

指纹采集模块取代PIN，由IC芯片完成指纹采集、压缩和比对，并通过IC芯片同时完成与智能卡操作系统的整合。其中所述的控制芯片固设为存储器本体，USB接口、指纹采集芯片和Nand Flash芯片、SRAM、晶振作为物理上独立的存储部件与本体结合，与控制芯片电气连接。

其中指纹采集芯片模块负责指纹采集，采用活体采集技术。

一，本发明智能卡性能指标是：

操作系统符合GB/T16649和ISO7816有关标准；能提供符合全国金融标准化技术委员会颁发的《中国金融集成电路(IC)卡规范》的COS；

芯片工作温度：Topr＝-25℃～+70℃；

CPU处理位数：32位；

数据重复擦写次数≥10年；

支持多种容量选择，可选择32K、64K字节数据存储空间。

二，闪速存储器性能指标是：

U盘功能即插即用，在Windows2000以上操作系统不需要安装驱动。

支持多种容量选择：128M，256M，512M，1G等；

支持国际USB大容量通用标准，用户可以象普通U盘一样使用；

读取速度＞1M字节/秒，写入速度＞900K字节/秒。

三，支持安全的指纹识别：

所有指纹的都由U盘密码钥匙来采集和压缩；和卡片操作系统完全结合，比对的结果直接更换COS中的权限状态位。

四，USB接口性能指标是：

传输类型：块；

总线速率：全速；

传输速率：12Mbps。

五，通用软件接口：

CSP(Cryptographic Service Provide)；

PKC S#11。

六，工作条件：

工作温度：Topr＝0℃～+50℃；

储藏温度：Topr＝-10℃～+70℃；

相对湿度：5％～95％；

工作电压：DC 5V±0.25V；

传输协议：ISO7816-3/T＝0。

七，本发明软件的操作系统：

(1)完成USB给予接送、发送；

(2)RSA算法实现；

(3)用户存储区控制(文件控制)；

(4)安全策略控制。

(5)USB驱动软件：

采用WINDOWS98/2000/XP，WDM方式生成驱动，可以在PC上实现与移动存储器的通讯。

八，本发明应用空间结构说明：

(1)支持多密钥容器的结构；

(2)每一个密钥容器，均支持双证书结构(加密证书和签名证书)。每一个密钥容器占用的空间大约为10Kbyte，包括加密密钥对、加密证书、签名密钥对、签名证书和系统信息；

(3)64K的智能卡最多可以包含6个密钥容器，剩余用户扩展空间大约为4Kbyte；

九，本发明支持多种算法，包括：

(1)MD5算法；

(2)SHA-1数据散列算法；

(3)Single DES、Triple DES算法；

(4)512位、1024位RSA以及ECC的公私钥算法及其密钥对生成；

十，本发明支持多种安全保护功能，包括：

(1)生物特征识别功能；

(2)数据加密存储功能和认证访问功能；

(3)数据镜像及支付交易保护功能；

(4)数字证书功能，提供数字签名及签名认证；

(5)数字信封功能，保证密钥的安全性，提高数据加解密速度；

(6)多种安全访问方式和权限功能(指纹认证功能和口令保护)；

(7)身份认证功能，保证信息传输的完整性、机密性以及操作的不可否认性；

(8)安全数据传输，提供明文、加密、校验和加密校验四种传输模式；

(9)使用公开密钥技术；

(10)支持X509数字证书存储功能；

(11)支持电子钱包和电子存折功能。

十一，本发明的应用：

(1)本发明的安全性应用

1.电子邮件的加密发送和接收

用户在电子邮件发送前将邮件内容加密，只有合法收件人能够正确解开。如果发送途中被解开，电子邮件内容为加密数据，无法解开得到原文。

2.文档(目录)的加密和解密

可以通过本发明将电脑中的文档(目录)加密和解密，本发明A加密的内容只有用它才能解密，本发明B不能正确解密，用户通过本发明能保证数据的安全性。

3.U盘数据的加密存储和认证访问

用户存储在闪存上的数据可以采用加密的方式存储，在访问时只要通过制定的认证模式既可自动解密访问数据，而非法用户即使直接偷取了闪存也无法得到原始的明文。

适用于一切需要安全身份认证的地方，承载CA认证中心的数字证书网上交易的公正性通常由第三方可信任机构-CA认证中心发布数字证书来保证。用户的数字证书中含有公钥和私钥信息，并将用户的公钥和用户的其他标识信息捆绑在一起，在INTERNET网上验证用户的身份。用户都拥有自己的一对公钥和私钥，利用私钥签发发出信息或者私钥解密接受信息，而其他用户利用对应公钥和私钥发送或接收信息。利用本发明承载数字证书能确保在网上交易时的公正性。

(2)本发明的功能外部接口软件应用

提供动态连接库和符合国际标准的通用接口，用户可用此接口软件，二次开发相应的应用软件。

本发明电路中的芯片型号可以是公知的多种型号，不一定为指定的某一种。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改该或者同等替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1、一种基于生物特征识别技术的移动钥匙盘实现方法及装置，其特征在于：该装置由控制芯片CPU，分别与指纹采集模块、闪速存储模块、SRAM模块、晶振模块和USB接口连接，与指纹采集模块是通过单向数据线连接，与USB接口模块通过串行双向线连接，与其余模块都是通过双向数据线连接；指纹采集模块取代PIN，由IC芯片完成指纹采集、压缩和比对，并通过IC芯片同时完成与智能卡操作系统的整合。

2、一种基于生物特征识别技术的移动钥匙盘实现方法，其特征在于：该方法的工作步骤是：

(1)开始；

(2)上电配置；

(3)检查相应中断，实现控制与计算机之间的通讯；

(4)判断是否有响应初始化设备的请求？

如果有请求，则进入执行初始化设备的操作模块；

如果无请求，则进入判断响应智能卡的请求模块；

(5)判断是否有响应智能卡的请求？

如果无请求，则进入判断响应Nand Flash访问请求模块；

(6)判断是否有响应Nand Flash访问请求？

(7)设备移除，若移除本设备，则结束程序；

3、按权利要求2所述的基于生物特征识别技术的移动钥匙盘实现方法，其特征在于：

所述的执行初始化操作模块的工作步骤是：

(1)准备开始；

(2)判断是否对Nand Flash执行初始化操作？

(3)执行采集指纹、初始化Nand Flash操作；

(4)执行采集指纹、初始化智能卡操作；

执行采集指纹、初始化智能卡操作后，则进入到总体软件模块的移除操作模块；

4、权利要求2所述的基于生物特征识别技术的移动钥匙盘实现方法，其特征在于：

所述的执行响应智能卡的请求操作模块的具体工作步骤是：

(1)准备开始；如果有响应智能卡的请求，则进入执行响应智能卡的请求操作；

(2)判断是否需要指纹验证？

如果需要指纹验证，则进入验证指纹的操作模块；

(3)执行验证指纹操作；

(4)执行智能卡操作；执行智能卡操作后，则进入到总体软件模块的设备移除操作模块。

5、权利要求2所述的基于生物特征识别技术的移动钥匙盘实现方法，其特征在于：所述的执行响应Nand Flash访问请求操作的具体工作步骤是：

(1)准备开始；如果有响应Nand Flash访问请求，则执行响应Nand Flash访问请求操作；

(2)判断是否需要指纹验证？

如果需要指纹验证，则进入执行验证指纹的操作模块；

如果不需要指纹验证，则进入执行Nand Flash操作的操作模块；

(3)执行验证指纹操作；

(4)执行Nand Flash操作；

执行Nand Flash操作后，则进入到总体软件模块的设备移除操作模块。