CN202372990U - 一种具有指纹识别功能的USBkey - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有指纹识别功能的USBKey，包括指纹传感器和CPU，指纹传感器和CPU连接，CPU与上位机连接;CPU包括命令解析单元和命令执行单元，命令解析单元分别与上位机和命令执行单元连接，命令执行单元分别与指纹传感器和命令解析单元连接。在本实用新型中，用户指纹模板数据、证书、密钥都保存在USBKey内部，指纹比对也在USBKey内部实现，不依赖于上位机，保证了数据的安全性；同时，USBKey与上位机之间的通讯也是通过密文形式进行的，USBKey能在内部实现加解密的处理工作，使得信息传输的安全性也得到了保障。

Description

一种具有指纹识别功能的USBkey

技术领域

本实用新型涉及数字安全认证领域和生物识别认证领域，特别涉及一种具有指纹识别功能的USBKey。

背景技术

随着电子商务和电子政务的广泛应用，基于数字签名的身份认证已成为现今互联网安全的基石。在众多安全认证技术中，基于USB接口的智能卡（即USBKey）的身份认证方式是近几年逐步发展起来的一种方便、安全、经济的身份认证技术。它采用了软硬件相结合、动态密码的强双因子认证模式，很好地解决了安全性与易用性之间的矛盾。但是，普通的USBKey在技术上一般采用口令保护其整个设备的访问安全，而简单口令验证是最不安全的一种认证方式，这又正成为“木桶原理”中最短的那根木板。而且智能卡的口令在使用上，存在着忘记口令、丢失口令而导致智能卡不能正常使用，或口令易被人窥探而造成智能卡被人冒用等问题。

基于此，出现了指纹USBKey，其利用指纹的独特性和唯一性的特点，使用指纹验证来代替传统的口令验证，提高了安全等级。然而现有的指纹USBKey仍然存在着不安全因素：

现有的指纹USBKey，其工作原理是：指纹传感器将采集到的现场指纹传送到上位机，在上位机上完成指纹图像处理和比对工作；比对通过之后，由上位机控制打开数据，或者由上位机返回比对通过指令给USBKey，由USBKey的控制芯片打开数据。无论何种方式，指纹比对都依赖上位机得以实现， USBKey处于从属地位，其不能自身完成指纹处理和比对工作。同时，指纹验证流程中存在着数据图像的上传过程，或者指纹比对通过指令的返回过程，两者都能被截获被模拟，从而使得指纹验证形同虚设。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有指纹识别功能的USBKey，以解决现有的指纹USBKey过度依赖于上位机而不能由其自身完成指纹处理和比对工作，以至于存在着安全隐患的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种具有指纹识别功能的USBKey，包括指纹传感器和CPU，所述指纹传感器和CPU连接，所述CPU与上位机连接;所述CPU包括命令解析单元和命令执行单元，所述命令解析单元分别与所述上位机和命令执行单元连接，所述命令执行单元分别与所述指纹传感器和命令解析单元连接。

较佳地，所述命令执行单元包括传感器控制模块、指纹识别处理模块、Flash存储控制模块、加解密处理模块和EEPROM控制模块，所述传感器控制模块与所述指纹传感器连接，所述传感器控制模块、指纹识别处理模块、Flash存储控制模块、加解密处理模块和EEPROM控制模块分别与所述命令解析单元连接。

较佳地，所述CPU还包括上位机通讯单元，所述上位机通讯单元分别与上位机和命令解析单元连接。

较佳地，还包括一用于控制CPU内各单元进行协调工作的逻辑控制中心，所述逻辑控制中心与所述CPU电性连接。

较佳地，还包括FLASH存储单元，所述FLASH存储单元与所述CPU连接。

较佳地，所述FLASH存储单元为FLASH存储器。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：

本实用新型一种具有指纹识别功能的USBKey，用户指纹模板数据、证书、密钥都保存在USB Key内部，同时，指纹比对也在USB Key内部实现，不依赖于上位机，保证了数据的安全性；同时，USBKey与上位机之间的通讯也是通过密文形式进行的，USBKey能在内部实现加解密的处理工作，使得信息传输的安全性也得到了保障。 

附图说明

图1为本实用新型一种具有指纹识别功能的USBKey实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型一种具有指纹识别功能的USBKey实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型一种具有指纹识别功能的USBKey指纹验证流程图。

具体实施方式

本实用新型提供一种具有指纹识别功能的USBKey，包括指纹传感器和CPU，指纹传感器和CPU连接，CPU和上位机连接。在本实用新型中，用户指纹模板数据、证书、密钥都保存在USB Key内部中，同时指纹比对也在USB Key内部实现，不依赖于上位机，保证了数据的安全性。以下结合附图，加以详细说明。

实施例一

请参考图1，一种具有指纹识别功能的USBKey，包括指纹传感器100、CPU200，CPU200分别与上位机400和指纹传感器100连接：

CPU200(CPU——Central Processing Unit，中央处理器，是一台计算机的运算核心和控制核心)包括上位机通讯单元210、命令解析单元220和命令执行单元230，上位机通讯单元210与上位机400连接，USBKey通过上位机通讯单元210并通过USB接口与上位机400进行通讯；命令解析单元220与上位机通讯单元210连接，上位机通讯单元210接收到上位机400的命令并传送至命令解析单元220；命令解析单元220又与命令执行单元230相连，命令解析单元220负责对上位机通讯单元210传达的命令进行解析，并交由命令执行单元230进行执行。

命令执行单元230又包括了传感器控制模块231、指纹识别处理模块232、Flash存储控制模块233、加解密处理模块234及EEPROM控制模块235，传感器控制模块231与指纹传感器100连接，传感器控制模块231、指纹识别处理模块232、Flash存储控制模块233、加解密处理模块234和EEPROM控制模块235分别与命令解析单元220连接。传感器控制模块231连接指纹传感器100，其负责对指纹传感器100的控制，完成对用户指纹数据的采集；指纹识别处理模块232用以实现指纹算法，包括指纹特征提取、指纹比对功能；Flash存储控制模块233（FLASH——Flash Memory，闪存，它属于内存器件的一种，是一种不挥发性内存），用以完成相关的存储控制功能；加解密处理模块234则主要负责提供数据的加解密运算、数字验证等相关功能，主要包括密钥对生成、非对称运算、对称密钥运算等；EEPROM控制模块235（EEPROM——Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程，即插即用），负责设备内核数据的存储管理，比如：用户指纹模板数据、用户证书、证书相关的密钥对等，这些数据只有在指纹认证通过后才能有存储，这些数据是指纹认证保护的对象，所以其需要内置在 CPU200内的EEPROM控制模块224中。

USBKey内还包括一用于控制CPU200内各单元进行协调工作的逻辑控制中心300，逻辑控制中心300与CPU200电性连接，逻辑控制中心300的协调工作包括指纹比对、命令解析、密钥生成等，逻辑控制中心300属于软件层级。

在本实施例中，用户指纹模板数据、证书、密钥都是保存在USBKey内部的，即存储在EEPROM控制模块235，这些数据只有在指纹认证通过后才能存储；并且，指纹的比对认证也是在USBKey内部实现的，即通过指纹识别处理模块232对指纹特征进行提取和指纹比对。由此，USBKey的安全性得到了充分的保障。同时，USBKey与上位机之间的通讯也是通过密文形式进行的，USBKey能在内部实现加解密的处理工作，即通过加解密处理模块234对指纹数据进行加解密运算和数字验证等，使得信息传输的安全性也得到了保障。

请参考图3，此USBKey的指纹验证具有以下几个步骤：

1、上位机发送指纹验证指令；

2、命令解析单元接收指令并解析；

命令解析单元220接收到上位机400的指令并对指令进行解析。

3、传感器控制模块从指纹传感器上读取指纹；

4、指纹识别处理模块处理图像并提取特征；

5、EEPROM控制模块获取指纹模板；

6、指纹比对。

指纹比对一致，则对比成功，可以打开数据；若指纹比对不一致，则对比失败，则将失败信息通知上位机400，重新进行指纹验证。

实施例二

实施例一是一种纯粹用于身份认证的USBKey，而本实施例的USBKey在具备指纹身份认证功能的基础上还具有U盘的存储功能，为了描述方便，本实施例的结构名称和实施例一的结构名称相同的，标记均采用和实施例一相同的标记。

请参考图2，一种具有指纹识别功能的USBKey，包括指纹传感器100、CPU200和FLASH存储器500，CPU200与上位机400连接，并且，CPU200还分别与指纹传感器100和FLASH存储器500连接：

CPU200(CPU——Central Processing Unit，中央处理器，是一台计算机的运算核心和控制核心)包括上位机通讯单元210、命令解析单元220和命令执行单元230，上位机通讯单元210与上位机400连接，USBKey通过上位机通讯单元210并通过USB接口与上位机400进行通讯；命令解析单元220与上位机通讯单元210连接，上位机通讯单元210接收到上位机400的命令并传送至命令解析单元220；命令解析单元220又与命令执行单元230相连，命令解析单元220负责对上位机通讯单元210传达的命令进行解析，并交由命令执行单元230进行执行。

命令执行单元230又包括了传感器控制模块231、指纹识别处理模块232、Flash存储控制模块233、加解密处理模块234及EEPROM控制模块235，传感器控制模块231与指纹传感器100连接，传感器控制模块231、指纹识别处理模块232、Flash存储控制模块233、加解密处理模块234和EEPROM控制模块235分别与命令解析单元220连接。传感器控制模块231连接指纹传感器100，其负责对指纹传感器100的控制，完成对用户指纹数据的采集；指纹识别处理模块232用以实现指纹算法，包括指纹特征提取、指纹比对功能；Flash存储控制模块233（FLASH——Flash Memory，闪存，它属于内存器件的一种，是一种不挥发性内存），用以完成相关的存储控制功能；加解密处理模块234则主要负责提供数据的加解密运算、数字验证等相关功能，主要包括密钥对生成、非对称运算、对称密钥运算等；EEPROM控制模块235（EEPROM——Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程，即插即用），负责设备内核数据的存储管理，比如：用户指纹模板数据、用户证书、证书相关的密钥对等，这些数据只有在指纹认证通过后才能有存储，这些数据是指纹认证保护的对象，所以其需要内置在 CPU200内的EEPROM控制模块224中。

USBKey内还包括一用于控制CPU200内各单元进行协调工作的逻辑控制中心300，逻辑控制中心300与CPU200电性连接，逻辑控制中心300的协调工作包括指纹比对、命令解析、密钥生成等，逻辑控制中心300属于软件层级。

Flash存储单元500，其通过Flash存储控制模块233连接至CPU200，该Flash存储器500为外置的存储单元，其可以为相关支持规格的存储单元，如NandFlash，其用以存储大数据量的用户业务数据、用户自定义数据等。因此，该USBKey就在单纯的身份认证功能基础上添加了U盘的功能，从而可以为用户提供更多的服务和应用。

在本实用新型中，两个实施例都是本实用新型的硬件结构，其所有的操作，包括指纹比对、命令解析、密钥生成等，都是基于逻辑控制中心300这一软件层级的模块来实现的，都是通过对USBKey的各种操作进行逻辑编程，使得硬件可以正常工作。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。 

Claims (6)

1.一种具有指纹识别功能的USBKey，其特征在于，包括指纹传感器和CPU，所述指纹传感器和CPU连接，所述CPU与上位机连接;所述CPU包括命令解析单元和命令执行单元，所述命令解析单元分别与所述上位机和命令执行单元连接，所述命令执行单元分别与所述指纹传感器和命令解析单元连接。

2.如权利要求1所述的具有指纹识别功能的USBKey，其特征在于，所述命令执行单元包括传感器控制模块、指纹识别处理模块、Flash存储控制模块、加解密处理模块和EEPROM控制模块，所述传感器控制模块与所述指纹传感器连接，所述传感器控制模块、指纹识别处理模块、Flash存储控制模块、加解密处理模块和EEPROM控制模块分别与所述命令解析单元连接。

3.如权利要求1所述的具有指纹识别功能的USBKey，其特征在于，所述CPU还包括上位机通讯单元，所述上位机通讯单元分别与上位机和命令解析单元连接。

4.如权利要求1所述的具有指纹识别功能的USBKey，其特征在于，还包括一用于控制CPU内各单元进行协调工作的逻辑控制中心，所述逻辑控制中心与所述CPU电性连接。

5.如权利要求1所述的具有指纹识别功能的USBKey，其特征在于，还包括FLASH存储单元，所述FLASH存储单元与所述CPU连接。

6.如权利要求5所述的具有指纹识别功能的USBKey，其特征在于，所述FLASH存储单元为FLASH存储器。

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