CN201142490Y - 一种带开关的usb转接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于信息安全领域的一种带开关的USB转接装置。该USB转接装置包括与USB设备连接的第一USB接口模块，与上游USB接口连接的第二USB接口模块，并在所述第一USB接口模块和所述第二USB接口模块之间串联用于控制第一USB接口模块与第二USB接口模块连接或断开的开关模块。本实用新型在用户不使用USB设备时无需拔除，用户可以设定使用时间，超过使用时间后，开关装置自动断开主机和USB设备的连接，用户还可以设定自动恢复时间，到达时间后开关闭合，重新建立连接。或通过机械开关控制通断，从而避免了USB设备受到攻击，使得USB设备在使用上更加安全、可靠和方便。

Description

一种带开关的USB转接装置

技术领域

本实用新型属于信息安全领域，特别涉及一种带开关的USB转接装置。

背景技术

通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB)是一种应用在计算机通讯领域的新型接口技术。这几年，随着大量支持USB的个人电脑的普及，USB逐步成为计算机的标准接口已经是大势所趋。

现在电脑已经普遍应用于人们的日常工作和生活中，当今无论是桌上型电脑还是笔记本电脑均具有USB接口装置，由于USB设备具有操作简便、即插即用等特性，因此快速成为计算、消费与通信等应用优先选择的有线连接技术。它可以快速传输文件，实现视频流媒载体的实时编辑与播放功能，例如在信息安全设备、MP3播放器、数字相机、移动电话、PDA、数字电视、机顶盒及其他USB设备中得到广泛应用。然而有些电脑的USB接口位于电脑的后面，或者USB接口距离过远，因此用户要将USB设备通过电脑的USB接口与电脑连接时使用非常不方便，因此用户选择USB转接装置将电脑的USB接口延伸出来，从而使用起来较为方便。

用户通过USB转接装置使用USB设备(如信息安全设备)时，在开机状态下，如果不拔除信息安全设备，信息安全设备可能会受到黑客或木马攻击，黑客或木马可以冒用信息安全设备用户的身份使用信息安全设备中的信息进行非法交易，使用户在经济受到很大损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是由于上述现有技术的有些电脑的USB接口位于电脑的后面，或者USB接口距离过远，因此造成使用非常不方便，或用户通过USB转接装置使用USB设备(如信息安全设备)时，在开机状态下，如果不拔除信息安全设备，信息安全设备可能会受到黑客或木马攻击，可以使用户在经济受到损失等不足，而提出了一种带开关的USB转接装置。

该USB转接装置包括与USB设备连接的第一USB接口模块，与上游USB接口连接的第二USB接口模块，并在所述第一USB接口模块和所述第二USB接口模块之间串联用于控制第一USB接口模块与第二USB接口模块连接或断开的开关模块。

所述开关模块包括至少一个开关单元，串联在所述第一USB接口模块和所述第二USB接口模块之间的Vbus信号线、GND信号线、D+信号线和/或D-信号线中任意的信号线上。

所述USB转接装置还包括控制开关模块进行定时通断的延时模块，延时模块与开关模块相连接。

所述延时模块还包括用于恢复所述开关模块为连通状态的恢复单元。

所述延时模块为气压式延时器、电容式延时器、定时或计数器延时器或可编程设备实现的延时器。

所述开关模块和所述延时模块通过Vbus高电平信号线和GND地信号线与电源连接。

所述开关单元为控制三极管、继电器或模拟开关。

所述继电器为电磁继电器或固态继电器。

所述开关模块为机械开关，机械开关具体为单刀单掷开关、双刀单掷开关、三刀单掷开关和/或四刀单掷开关。

所述USB设备为信息安全设备。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型在USB转接装置上设置开关，用户在不使用USB设备时无需拔除，用户可以设定使用时间，超过使用时间后开关装置自动断开主机和USB设备的连接，用户还可以设定自动恢复时间，到达时间后开关闭合，重新建立连接。或通过机械开关控制通断，从而避免了USB设备受到攻击，使得USB设备在使用上更加安全、可靠和方便。

附图说明

图1是一种带延时开关的USB转接装置的结构框图。

图2是一种带延时开关的USB转接装置的电路原理图。

图3是一种带机械开关的USB转接装置的结构框图。

图4是一种带机械开关的USB转接装置的电路原理图。

具体实施方式

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提出了一种带开关的USB转接装置，即在USB转接装置上设置延时开关装置，在用户在不使用USB设备时无需拔除，只需要通过设定USB设备的使用时间开关，当超过使用时间后，开关装置会自动切断USB设备与主机的连接，无法进行数据传输，从而保证USB设备不受到黑客的攻击，使USB设备在开机状态下更加安全。下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示为一种带开关的USB转接装置结构框图。图中与USB设备连接的第一USB接口模块102，与上游USB接口连接的第二USB接口模块103，开关模块101串联在所述第一USB接口模块和所述第二USB接口模块之间，用于第一USB接口模块与第二USB接口模块连接或断开，控制开关模块进行定时通断的延时模块104，延时模块与开关模块相连。

延时模块包括恢复单元109，恢复单元用于恢复开关闭合，建立连接。

第一USB接口模块102的VBus信号线、GND信号线、D+信号线及D-信号线分别与第二USB接口模块103的VBus信号线、GND信号线、D+信号线及D-信号线连接，实现USB设备与上游USB接口之间的通信。

第二USB接口模块103、开关模块101以及延时模块104均由上游USB接口为其提供电力。

上游USB接口一般指主机中的USB接口，主机的形式包括但不限于台式电脑、笔记本电脑、服务器、专用机、读卡器、通讯设备、集线器或PDA等。由于上游USB接口一般为母头的形式，所以一般与上游USB接口连接的第二USB接口模块103一般为公头的形式，相应的，USB设备一般为公头形式，故与USB设备连接的第一USB接口模块102一般为母头的形式。实际应用中，USB接口的连接方式还有很多种，本领域的技术人员可以对本实施例提供的USB转接装置做适当的变型及改进，例如使用A型USB接口与B型USB接口或其它接口形式来实现。

开关模块101包括四个开关单元，开关单元105、开关单元106、开关单元107以及开关单元108，分别串联在所述第一USB接口模块和所述第二USB接口模块之间的Vbus信号线、GND信号线、D+信号线和/或D-信号线上，用于分别控制对应信号线的连接或断开。

用户在使用USB设备的时候，将USB转接装置的一端接口与USB设备连接，另一端与主机相连接后，USB规范规定设备接入主机时，必须先连接电源(VBUS、GND)，后连接信号(D-、D+)，断开时相反，延时模块到所设定时间点后将被模拟成时间差的信号传输给开关模块，即模拟成开关触点先与Vbus信号线和GND信号线先连接，断开时后断开，与D-信号线和D+信号线后连接，断开时先断开。因此当需要完全断开或连接时，通过断开连接的时序控制达到USB总线的接入先后要求。

开关模块可以最少只有一个开关单元串联在Vbus信号线、GND信号线、D+信号线及D-信号线中的某一根线上，控制那根信号线的通断从而控制USB设备与主机的连接，如果只断四个信号线的某一根线，比如只在Vbus信号线上加上开关单元，超过时间后开关单元将Vbus信号线断开，使USB设备和主机断开连接，可以起到保护USB设备的作用，但在用户重新闭合Vbus信号线后，因为没有通过USB规范连接使得可能在主机上显示为没有找到相应的USB设备，所以需要用户按照USB规范重新拔插设备才能够使用。因此当仅需要破坏连接使USB设备无法工作时，也可仅断开其中Vbus信号线、D+信号线，D-信号线和GND信号线的1根或多根。

开关单元可以为控制三极管、继电器以及模拟开关等。

继电器可为电磁继电器或固态继电器等。

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。继电器实质是一种传递信号的电器，它根据输入的信号达到不同的控制目的。常用的继电器主要有电磁式继电器、干簧式继电器、磁保持湿簧式继电器、步进继电器和固态继电器等。

延时模块104可以为气压式延时器、电容式延时器、定时/计数器延时器或可编程设备实现的延时器等。

实用新型实施例提供的延时模块104有多种实现方式，例如可以采用固定延时控制，即用户在开关模块上设定USB设备的使用时间为15分钟，超过时间后开关模块自动断开连接。例如还可以采用手动可调延时控制，即用户通过手动调节时间，可以是类似老款收音机调频使用的旋转型的，也可以是滑槽中设置调节按钮的拨动型等多种形式，比如用户在使用时将旋钮拧到10分钟位置，从而设定了使用时间。还可以为计算机控制的可调延时控制，比如通过计算机上的软件设定可调的使用时间，然后通过软件把信号传给开关模块，从而控制开关模块的通断。

恢复单元具体为时间设定，比如设定时间15分钟后重新闭合，也可以通过手动闭合，比如恢复单元具体为按钮、触摸键等按键形式，通过用户触发从而闭合开关。

当延时开关断开后，用户可以多种方式恢复开关闭合，使USB设备和主机重新建立连接进行数据通信，比如用户可以通过USB转接装置上的按钮、触摸键等触发信号给开关模块，

使延时开关闭合。还可以用户通过计算机上的软件给USB转接装置的开关模块发送闭合信号，使延时开关闭合，恢复USB设备和主机的连接。用户可以自由设定开关的通断时间，比如用户在设定早上9点开关自动连接，下午6点开关自动断开，使得用户在使用USB设备时更加方便，而且保证在不使用时更加安全。

USB设备包括信息安全设备(USB Key)、数码相机、扫描仪、磁带和软驱、图像设备等。

信息安全设备是一种带有处理器和存储器的小型硬件设备，它通过计算机的数据通讯接口与计算机连接。它具有密钥生成、安全存储密钥、预置加密算法等功能。信息安全设备与密钥相关的运算完全在设备内部运行，且信息安全设备具有抗攻击的特性，安全性极高。信息安全设备一般通过USB接口与计算机相连。

信息安全设备采用PIN(个人身份识别)码或生物特征(如指纹或虹膜等)验证用户身份的合法性，在进行身份认证时将信息安全设备与计算机相连，用户在计算机上输入PIN码或生物特征，信息安全设备会自动校验该PIN码或生物特征的正确性，只有当用户输入的PIN码或生物特征正确时，才允许用户使用信息安全设备。信息安全设备具有物理抗攻击的特性，安全性极高，但用户如果长时间将信息安全设备与主机连接，可能会受到黑客和木马地攻击，从而利用用户的信息进行非法交易，使用户在经济上受到损失。

因此用户通过USB转接装置把信息安全设备与主机建立连接，在联机状态下，用户可以通过开关装置上的旋钮调到5分钟，当过了5分钟后，开关装置自动断开，使得用户在不使用信息安全设备的情况下自动与主机断开连接，从而保护信息安全设备在联机的状态下不会受到黑客或木马的攻击，在用户需要使用信息安全设备时，用户按下USB转接装置上的恢复按钮，使信息安全设备与主机重新建立连接，而且在用户不使用时也无需拔除，既方便用户的使用，又保证了信息安全设备的安全性。

为了更加清楚地描述本实用新型实施例提供的一种带开关的USB转接装置，下面给出一个本实施例的优选电路图，如图2所示，USB接口通过一个四线电缆来传输信号与电源：D+信号线3，D-信号线2，GND信号线4和Vbus信号线1。其中D+信号线和D-信号线是一对差模的信号线，而Vbus(高电平)信号线和GND(地)信号线则提供了电源，该转接装置的两个USB接口之间的四条信号线上连接上延时开关，当用户设定到了使用时间后，四根信号线全部断开，USB设备与主机之间停止数据交互，当用户发送闭合信号后，四根信号全部闭合，USB设备与主机之间建立连接。

实施例2

本实用新型实施例提供的一种带开关的USB转接装置，如图3所示包括：与USB设备连接的第一USB接口模块202，与上游USB接口连接的第二USB接口模块203，开关模块201串联在所述第一USB接口模块和所述第二USB接口模块之间，用于控制第一USB接口模块与第二USB接口模块连接或断开。

第一USB接口模块202的VBus信号线、GND信号线、D+信号线及D-信号线分别与第二USB接口模块203的VBus信号线、GND信号线、D+信号线及D-信号线连接，实现USB设备与上游USB接口之间的通信。

上游USB接口一般指主机中的USB接口，主机的形式包括但不限于台式电脑、笔记本电脑、服务器、专用机、读卡器、通讯设备、集线器或PDA等。由于上游USB接口一般为母头的形式，所以一般与上游USB接口连接的第二USB接口模块203一般为公头的形式，相应的，USB设备一般为公头形式，故与USB设备连接的第一USB接口模块202一般为母头的形式。实际应用中，USB接口的连接方式还有很多种，本领域的技术人员可以对本实施例提供的USB转接装置做适当的变型及改进，例如使用A型USB接口与B型USB接口或其它接口形式来实现。

开关模块201包括四个开关单元，开关单元204、开关单元205、开关单元206以及开关单元207，分别串联在所述第一USB接口模块和所述第二USB接口模块之间的Vbus信号线、GND信号线、D+信号线及D-信号线上，用于分别控制对应信号线的连接或断开。

用户在使用USB设备的时候，将USB转接装置的一端接口与USB设备连接，另一端与主机相连接后，USB规范规定设备接入主机时，必须先连接电源(VBUS、GND)，后连接信号(D-、D+)，断开时相反，因此将开关触点可以设计成两长两短。本实用新型实施例将开关触点设计为连接Vbus信号线和GND信号线的触点长，使开关触点先与Vbus信号线和GND信号线先连接，断开时后断开，与D-信号线和D+信号线连接的触点短，为了在断开时先让D+信号线、D-信号线先断开，然后Vbus信号线和GND信号线再断开。因此当需要完全断开或连接时，通过断开连接的时序控制达到USB总线的接入先后要求。

开关可以最少只有一个开关单元串联在Vbus信号线、GND信号线、D+信号线和/或D-信号线中的某一根线上，控制那根信号线的通断从而控制USB设备与主机的连接，如果只断四个信号线的某一根线，比如只在Vbus信号线上加上开关单元，用户通过开关单元将Vbus信号线断开后，使USB设备和主机断开连接，可以起到保护USB设备的作用，但在用户重新闭合Vbus信号线后，因为没有通过USB规范连接使得可能在主机上显示为没有找到相应的USB设备，所以需要用户按照USB规范重新拔插设备才能够使用。因此当仅需要破坏连接使USB设备无法工作时，也可仅断开其中Vbus信号线、D+信号线，D-信号线和GND信号线的1根或多根。

开关单元还可以为单刀单掷开关、双刀单掷开关以及四刀单掷开关等。

USB设备包括信息安全设备(USB Key)、数码相机、扫描仪、磁带和软驱、图像设备等。

用户通过USB转接装置把信息安全设备与主机建立连接，在联机状态下，用户可以通过单刀单掷开关断开相应某一根或者通过四刀单掷开关断开四条信号线，使信息安全设备与主机无法进行数据传输，从而保护信息安全设备在联机的状态下不会受到黑客或木马的攻击，在用户需要使用信息安全设备时闭合开关，信息安全设备与主机重新建立连接，既方便用户的使用，又保证了信息安全设备的安全性。

为了更加清楚地描述本实用新型实施例提供的一种带开关的USB转接装置，下面给出一个本实施例的优选电路图，如图4所示，USB接口通过一个四线电缆来传输信号与电源：D+信号线3，D-信号线2，GND信号线4和Vbus信号线1。其中D+信号线和D-信号线是一对差模的信号线，而Vbus(高电平)信号线和GND(地)信号线则提供了电源，该转接装置的两个USB接口之间的四条信号线上连接上一个四刀单掷开关，当用户拨开开关后，四刀单掷开关所在的四条信号线全部断开，USB设备与主机之间停止数据交互，当用户闭合开关，四条信号线重新连接，USB设备与主机之间可以进行数据交互。

以上所述的实施例只是本实用新型较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带开关的USB转接装置，其特征在于，该USB转接装置包括与USB设备连接的第一USB接口模块，与上游USB接口连接的第二USB接口模块，并在所述第一USB接口模块和所述第二USB接口模块之间串联用于控制第一USB接口模块与第二USB接口模块连接或断开的开关模块。

2.根据权利要求1所述带开关的USB转接装置，其特征在于，所述开关模块包括至少一个开关单元，串联在所述第一USB接口模块和所述第二USB接口模块之间的Vbus信号线、GND信号线、D+信号线和/或D-信号线中任意的信号线上。

3.根据权利要求1所述带开关的USB转接装置，其特征在于，所述USB转接装置还包括控制开关模块进行定时通断的延时模块，延时模块与开关模块相连接。

4.根据权利要求3所述带开关的USB转接装置，其特征在于，所述延时模块还包括用于恢复所述开关模块为连通状态的恢复单元。

5.根据权利要求3或4所述带开关的USB转接装置，其特征在于，所述延时模块为气压式延时器、电容式延时器、定时或计数器延时器或可编程设备实现的延时器。

6.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述带开关的USB转接装置，其特征在于，所述开关模块和所述延时模块通过Vbus高电平信号线和GND地信号线与电源连接。

7.根据权利要求2所述带开关的USB转接装置，其特征在于，所述开关单元为控制三极管、继电器或模拟开关。

8.根据权利要求7所述带开关的USB转接装置，其特征在于，所述继电器为电磁继电器或固态继电器。

9.根据权利要求1或2所述带开关的USB转接装置，其特征在于，所述开关模块还为机械开关，所述机械开关为单刀单掷开关、双刀单掷开关、三刀单掷开关和/或四刀单掷开关。

10.根据权利要求1所述带开关的USB转接装置，其特征在于，所述USB设备为信息安全设备。

Images