加密控制系統及方法

專利名稱：加密控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種加密控制系統，尤其是一種能夠對數據進行批處理加密 的加密控制系統。本發明還涉及一種加密控制方法，尤其是一種能夠實現對 數據進行批處理加密的方法。
背景技術：
隨著社會信息化程度的不斷提高，以及信息技術應用領域的不斷拓展， 信息安全問題所帶來的負面影響也日益突出。信息安全作為非傳統的安全因 素，已經與我國的政治安全、經濟安全、文化安全共同成為國家安全的重要 組成部分。因此，如何保障網絡信息的安全可靠運行，已經成為國家在信息 化過程中面臨的 一個嚴峻挑戰。
信息安全與微電子技術發展是密切相關的，尤其伴隨集成電路技術的飛 速發展，基于數據流的硬件加密技術將被廣泛應用于信息安全領域。集成化 芯片系統集成化芯片系統是微電子領域在本世紀的重要發展方向，伴隨著互 補金屬氧化物半導體硅工藝技術的高速發展，集成電路的集成度也越來越 高，己經可以把整個系統都集成在一個芯片之內?；跀祿骷用艿男畔?全集成化芯片系統是一個比較復雜的集成系統，對它的研究面臨著理論和產 業化的挑戰與機遇。其主要的研究難點包括系統級的集成化芯片系統設計、 多模塊多IP的系統集成和深亞微米的設計技術。
目前各國除了從法律和管理上加強數據的安全保護外，從技術上分別 在軟件和硬件兩方面采取措施，推動著數據加密技術和物理防范技術的不
斷發展。然而，采用軟件加密的方式，中央處理器(Central Processing Unit; 以下簡稱CPU)將處理大量的數據加密、解密工作，浪費了 CPU的寶貴資源
而且安全性差。此外，隨著信息技術的進一步發展，計算機和網絡上傳輸的 數據不僅數量大而且傳輸的速度也越來越快。目前市場上主流的安全芯片通 常用于實現身份認證的功能，尚不能滿足高速數據加密傳輸，即不能滿足對 加密數據進行批處理的需要。

發明內容
本發明第 一方面的實施例提供一種加密控制系統，用以完成對批量數據 進行加密處理，提高數據加密處理速度。
本發明的第一方面通過一些實施例提供了如下的技術方案 一種加密控制系統，包括接口模塊，用于與外部設備進行數據通信；加 解密模塊，與所述接口模塊連接，用于生成加解密所用密鑰，并應用所述密 鑰對數據進行加解密處理；數據緩存模塊，與所述接口模塊連接，用于對數 據進行緩存；微處理器模塊，用于對所述接口模塊、加解密模塊、數據緩存 模塊進行控制。
所述數據緩存模塊包括緩存控制器，與所述微處理器模塊連接，用于根 據所述微處理器模塊的控制信號進行數據的讀寫操作，并產生緩存狀態提示 信息；第一端口子模塊，與所述緩存控制器、接口模塊連接，用于輸入數據； 第二端口子模塊，與所述緩存控制器、加解密模塊連接，用于輸出數據；所 述緩存控制器包括讀指針單元，用于控制所述第一端口子模塊對數據進行輸 入；寫指針單元，用于控制所述第二端口子模塊對數據進行輸出。所述加解 密模塊包括真隨機數發生器，用于輸出密鑰生成所用的隨機數；非對稱密碼 算法(以下簡稱RSA)子模塊，與所述真隨機數發生器連接，用于完成非 對稱密碼加解密處理；對稱密碼算法(Data Encryption Standard;以下簡 稱DES)子模塊，與所述真隨機數發生器連接，用于完成DES/3DES加解密 處理；還包括存儲模塊，所述存儲模塊包括易失性存儲器，用于存儲用戶程 序運算結果和臨時數據；非易失性存儲器，用于存儲用戶程序、數據以及密
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鑰、證書；系統還包括電源模塊，與所述微處理器模塊連接，用于對系統進
行電源管理。
本發明所提供的加密控制系統能夠完成批量數據的加解密處理，處理速度 快，數據安全性高。
本發明的第二方面通過 一 些實施例提供了如下的技術方案
一種數據加密控制方法，包括接收到外部設備發送的數據后，在微處理 器的控制下將數據發送給數據緩存區的輸出端；對所述輸出端的數據進行提 取、加解密處理，然后將經處理過的數據發送到所述數據緩存區的輸入端； 所述數據緩存區在所述微處理器的控制下進行輸入端與輸出端的反置，然后 將經過處理的數據發送給存儲介質進行存儲。
所述加解密處理，包括根據真隨機數發生器生成的隨機數生成加解密所 用的密鑰信息；根據所述密鑰信息.，對數據進行加解密處理；述根據真隨機 數發生器生成的隨機數生成加解密所用的密鑰信息之后，還包括存儲所述密 鑰信息；所述接收到外部設備發送的數據后，在微處理器的控制下將數據發 送給數據緩存區的輸出端之前，還包括所述微處理器根據外部讀寫信號控制 數據緩沖區指針移動，并生成數據緩沖區狀態指示信號。
本發明的第二方面的實施例提供一種加密控制方法，對數據進行加密之 前先對先將數據進行緩存，以完成批量數據的加密處理，提高數據加密速度。
下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發明的技術方案，


圖1為本發明加密控制系統結構示意圖； 圖2為本發明加密控制系統另一實施例結構示意圖； 圖3為本發明系統總線連接結構示意圖； 圖4為本發明加密控制方法流程示意圖。
具體實施例方式
實施例一、
如圖1所示， 一種加密控制系統，包括接口模塊l,用于與外部設備進
行數據通信；加解密模塊2，與所述接口模塊連接，用于生成加解密所用密 鑰，并應用所述密鑰對數據進行加解密處理；數據緩存模塊5，與所述接口 模塊1連接，用于對數據進行緩存；微處理器模塊4，用于對所述接口模塊 1、加解密模塊2連接、數據緩存模塊5進行控制。
微處理器模塊4是整個系統的控制中心，使各個模塊協調一致地工作； 接口模塊1用于與外部設備的數據通信，所述接口模塊包括通用串行總線 (Universal Serial Bus;以下簡稱USB)接口、存儲介質接口，例如閃存 (以下簡稱FLASH)接口和硬盤接口等，接口模塊1在微處理器模塊4的控 制下，接收外部設備的輸入數據；接口模塊1將接收到的數據發送給數據緩 存模塊5對數據進行緩存；然后在微處理器模塊4的作用下將緩存數據發送 給加解密模塊2，加解密模塊2在微處理器模塊4的控制下，生成加解密所 需要的密鑰，并應用所生成的密鑰對接收的數據進行加解密運算；微處理器 模塊4再控制數據緩存模塊5將經過加解密運算的數據發送給外部設備。
本實施例所提供的系統完成了對批量數據的加解密過程，提高了數據的 安全性，實現存儲單元的數據加解密功能，防止對系統內部的敏感數據進行 非法訪問，從而保證系統內部的信息安全。
實施例二、
基于實施例一，如圖2所示，與實施例一不同之處在于，所述數據緩存 模塊5包括緩存控制器51,與所述微處理器模塊連接，用于根據所述微處 理器模塊的控制信號進行數據的讀寫操作，并產生緩存狀態提示信息；第一 端口子模塊52，與所述緩存控制器、接口模塊連接，用于輸入數據；第二 端口子模塊53,與所述緩存控制器、加解密模塊連接，用于輸出數據。所 述緩存控制器51包括讀指針單元，用于控制所述第一端口子模塊對數據進 行輸入和寫指針單元，用于控制所述第二端口子模塊對數據進行輸出。所述 的接口模:塊1包括USB接口 10,為實現多種安全應用接口模塊還配置了
FUSH接口和ATA接口；所述加解密模塊2包括真隨機數發生器21 ，用于輸 出密鑰生成所用的隨機數；RSA子模塊22與所述真隨機數發生器21連接， 用于完成RSA加解密運算；DES子模塊23與所述真隨機數發生器21連接， 用于完成DES/3DES加解密算法。還包括存儲模塊3,所述存儲模塊3包括 易失性存儲器31，用于存儲用戶程序運算結果和臨時數據；非易失性存儲器 32,用于存儲用戶程序、數據以及密鑰、證書。還包括電源模塊6在微處理 器模塊l的控制下，實現對整個系統的電源管理，支持低功耗；系統中的各 個模塊通過系統總線集成在一起，完成電氣連接。
數據緩存區采用先進先出(以下簡稱FIFO)原則，數據緩存模塊5為 FIFO模塊；當從USB接口輸入數據時，在微處理器模塊4作用下將數據存 入數據緩存模塊5，然后將數據輸入DES子模塊23， DES子模塊在微處理器 模塊4的控制下對數據進行加密處理，再將數據回寫到數據緩存模塊5當中； 然后，數據緩存模塊5中的加密數據取出，并存入存儲模塊3當中。
圖3為系統總線連接結構示意圖。通過USB接口 IO輸入數據時，要由 USB控制器11對輸入數據進行控制，且經過加解密處理的數據存入存儲介 質時，應先經過存儲介質控制器12,由存儲介質控制器12對存入存儲介質 的數據進行控制，再通過存儲介質接口 1 3將數據輸出到外接的存儲設備中。
本實施例所提供的加密控制系統，可應用于帶USB接口的加密硬盤和 FLASH存儲介質安全領域；通過生成隨機數進行加解密運算，實現方法簡單 快速，且安全性高；針對不同數據對象采用不同的存儲方式，有效地節省了 資源。
實施例三、
如圖4所示， 一種數據加密控制方法，包括步驟101、接口模塊接收到 外部設備發送的數據后，在微處理模塊的控制下將數據發送給數據緩存模塊 的輸出端；步驟201、微處理器模塊將數據緩存模塊的輸出端中的數據發送
到加解密模塊中，進行加解密處理，然后將經處理過的數據發送到所述數據 緩存模塊的輸入端；步驟301、所述數據緩存模塊在所述微處理器模塊的控 制下進行輸入端與輸出端的反置，然后將經過處理的數據發送給存儲介質進 行存儲。其中，數據緩存模塊中的第一端口子模塊與第二端口子模塊分別對
應于數據緩存模塊的數據輸入端與輸出端。
當外部設備從例如USB接口輸入數據時，將會在微處理器模塊的控制作
用下將數據發送到數據緩存模塊的輸出端，而不是輸出端；加解密模塊提取 數據緩存模塊的輸出端的數據，并根據真隨機數發生器生成的隨機數生成加 解密所用的密鑰信息；然后再根據所述密鑰信息，對數據進行加解密處理； 加解密處理后，在微處理器模塊的作用下將數據發送給數據緩存模塊的輸入 端；在微處理器模塊的作用下，將數據緩存模塊的輸入端與輸出端進行反向 設置，即將輸入端改為輸出端，將輸出端改為輸入端；此時，原先在輸入端 緩存的經過加解密處理的數據，改為緩存在輸出端，微處理器模塊將輸出端 緩存的數據發送給存儲介質進行存儲。所迷根據真隨機數發生器生成的隨機 數生成加解密所用的密鑰信息之后，存儲模塊還將存儲所述密鑰信息；所述 接收到外部設備發送的數據后，在微處理器的控制下將數據發送給數據緩存 區的輸出端之前，還包括所述微處理器根據外部讀寫信號控制數據緩沖區指 針移動，并生成數據緩沖區狀態指示信號。本實施例采用FIFO方法進行數 據緩存，與FIFO操作相關的有兩個指針，寫指針指向要寫的內存部分，讀 指針指向要讀的內存部分，并可以此產生FIFO空信號或滿信號作為數據緩 沖區狀態指示信號；本實施例所提供的加密控制方法中，加解密模塊在進行 加密處理時，是將數據緩存模塊的輸出端緩存的全部數據進行處理，以實現 數據的批量處理。對全部數據進行處理后，再將批量數據發送回數據緩存模 塊的輸入端，數據緩存模塊反置后將批量數據送出。
本領域普通技術人員可以理解實現上述方法實施例的全部或部分步驟 可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀
取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述 的存儲介質包括ROM、 RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其 限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術 人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或
者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技 術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1、一種加密控制系統，其特征在于，包括接口模塊，用于與外部設備進行數據通信；加解密模塊，與所述接口模塊連接，用于生成加解密所用密鑰，并應用所述密鑰對數據進行加解密處理；數據緩存模塊，與所述接口模塊連接，用于對數據進行緩存；微處理器模塊，用于對所述接口模塊、加解密模塊、數據緩存模塊進行控制。
2、 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述數據緩存模塊包括 緩存控制器，與所述微處理器模塊連接，用于根據所述微處理器模塊的控制信號進行數據的讀寫操作，并產生緩存狀態提示信息；第一端口子模塊，與所述緩存控制器、接口模塊連接，用于輸入數據； 第二端口子模塊，與所述緩存控制器、加解密模塊連接，用于輸出數據。
3、 根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述緩存控制器包括 讀指針單元，用于控制所述第 一端口子模塊對數據進行輸入； 寫指針單元，用于控制所述第二端口子模塊對數據進行輸出。
4、 根據權利要求1或2或3所述的系統，其特征在于，所述數據緩存 模塊為先進先出緩存模塊。
5、 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述加解密模塊包括 真隨機數發生器，用于輸出密鑰生成所用的隨機數； 非對稱密碼子模塊，與所述真隨機數發生器連接，用于完成數據非對稱密碼加解密處理；對稱密碼子模塊，與所述真隨機數發生器連接，用于完成數據對稱密碼 加解密處理。
6、 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括存儲模塊，與所 述加解密模塊連接，用于存儲數據信息、所述密鑰信息、所述數據的加解密 處理結果信息。
7、 根據權利要求1所述的系統，其特征在于所述接口模塊包括接口 控制器，用于對輸入數據進行控制。
8、 一種數據加密控制方法，其特征在于，包括接收到外部設備發送的數據后，在微處理器的控制下將數據發送給數據 緩存區的輸出端；對所述輸出端的數據進行提取、加解密處理，然后將經處理過的數據發 送到所述數據緩存區的輸入端；所述數據緩存區在所述微處理器的控制下進行輸入端與輸出端的反置， 然后將經過處理的數據發送給存儲介質進行存儲。
9、 根據權利要求8所述的方法，其特征在于.，所述加解密處理，包括 根據真隨機數發生器生成的隨機數生成加解密所用的密鑰信息；根據所述密鑰信息，對數據進行加解密處理。
10、 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述根據真隨機數發生器生成的隨機數生成加解密所用的密鑰信息之后，還包括存儲所述密鑰信 自
11、 根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述接收到外部設備發 送的數據后，在微處理器的控制下將數據發送給數據緩存區的輸出端之前， 還包括所述微處理器根據夕卜部讀寫信號控制數據緩沖區指針移動，并生成數 據緩沖區狀態指示信號。
12、 根據權利要求11.所述的方法，其特征在于，所述微處理器根據外 部讀寫信號控制數據緩沖區指針移動，具體為控制兩個指針分別指向數據讀 出與寫出對應的內存地址。
全文摘要
本發明涉及一種加密控制系統，包括接口模塊，用于與外部設備進行數據通信；加解密模塊，與所述接口模塊連接，用于生成加解密所用密鑰，并應用所述密鑰對數據進行加解密處理；數據緩存模塊，與所述接口模塊連接，用于對數據進行緩存；微處理器模塊，用于對所述接口模塊、加解密模塊、數據緩存模塊進行控制。本發明還涉及一種加密控制方法。本發明所提供的加密控制系統能夠完成批量數據的加解密處理，處理速度快，數據安全性高。
文檔編號G06F21/00GK101101624SQ20071011978
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月31日 優先權日2007年7月31日
發明者魏金寶 申請人:北京華大恒泰科技有限責任公司