一種實現hid/scsi設備pc/sc接口的系統和方法
2023-06-11 13:09:51
專利名稱：一種實現hid/scsi設備pc/sc接口的系統和方法
技術領域：
本發明涉及通信安全領域，特別涉及一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的系統和方法。
技術背景HID (Human Interface Device,人機接口設備)設備是一種不需要用戶再開發任何驅動， 插入支持windows等作業系統的計算機就能使用的設備，所有的HID設備都是通過作業系統 自帶的HID設備類驅動(如，windows下的hidclass.sys)與各種應用建立聯繫，應用層程 序只需要調用現有的應用層接口 HID API (Application Programming Interface,應用程式 編程接口)就能訪問HID設備，正是針對這一特性，HID設備提供商只需要給用戶提供物理 設備就能滿足一般的應用。但是，隨著技術的發展，HID設備的種類也越來越多，例如針對 應用於智慧卡領域的HID設備，由於各類作業系統自帶的HID設備類驅動(hidclass.sys) 並沒有提供協議處理器部分的功能，不能直接通過智慧卡服務系統傳輸數據，應用訪問HID 物理設備時，只能調用HID API訪問HID設備，因此，僅僅提供HID物理設備不能使之完成 智慧卡的功能。另外，SCSI (Small Computer System Interface,小型主機系統接口)是主機連接外設 備的一種接口標準，能夠提供更高的數據傳輸率。SCSI為方便開發者使用預留了接口指令， 為完成接外設備的SCSI通訊，開發者將SCSI接口指令設計成接外設備的命令，以完成接外 設備的功能，但是在Windows 2000及以上作業系統下，普通用戶沒有權限使用SCSI接口指 令，這就給SCSI設備的使用帶來了很多的不便。PC/SC (Personal Computer/ SmartCard，個人電腦/智慧卡)規範是由微軟公司與世界 其它著名的智慧卡廠商組成的PC/SC工作組提出的一個基於windows平臺的一個標準用戶接 口 (API),提供了一個從個人電腦PC到智慧卡SC的整合環境，應用程式通過該標準用戶接 口與智慧卡進行通訊。由於Windows作業系統內置了 PC/SC驅動程序，主機程序無需任何修 改就可以直接使用符合PC/SC規範的硬體設備。但是這種方式只限於符合PC/SC規範的硬體 設備。現在的硬體設備能夠實現的功能多樣而獨特，越來越多的軟/硬體開發人員使用自行開 發的驅動程序來操作硬體，以使該硬體設備具有特別功能，或者將硬體設備設計為非PC/SC規範的，利用系統集成的對應的驅動程序來操作硬體設備，來避免在作業系統中安裝驅動程 序，方便部署。通常，無驅產品中的HID/SCSI類設備都是使用的計算機作業系統自帶的驅動 進行訪問，雖然這種方式的便利是不再隨硬體設備派發驅動程序，可是，在某些場合下，我 們需要PC/SC接口方式使用該HID/SCSI類的硬體設備(比如，利用該HID/SCSI類的硬體設 備實現遠程伺服器的域登陸功能等)。面對這種需求，通常會採用構造一個PC/SC驅動利用操 作系統HID/SCSI接口協議實現訪問HID/SCSI設備。現有技術中，通過HID協議處理單元和 SCSI協議處理單元，將HID/SCSI接口指令放在作業系統的內核級的PC/SC驅動程序中，該 PC/SC驅動程序又置於計算機內核程序中，因此在PC/SC驅動程序運行時， 一旦出錯，很容 易導致整個作業系統的崩潰，當出現新的HID/SCSI設備時，只有修改PC/SC驅動程序才能得 到電腦程式的支持，修改調試PC/SC驅動程序的過程煩瑣，且不易維護，修改PC/SC驅動 程序需要花費大量的時間和精力，且容易造成一旦修改不善，將導致整個作業系統崩潰。發明內容鑑於現有技術的不足，本發明提供了一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的系統和方法， 在本發明中，通過位於應用層的伺服模塊實現對HID/SCSI設備的靈活支持，從而滿足實現 應用程式與HID/SCSI設備的數據通信，具體實現技術方案，如下。一方面，提供了一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的系統，該系統包括伺服模塊、PC/SC 驅動模塊、設備管理模塊和應用程式模塊；所述伺服模塊，用於將計算機獲取的所述HID/SCSI設備的信息上報給所述PC/SC驅動模 塊，並提供所述HID/SCSI設備和所述PC/SC驅動模塊之間的數據交互通道；所述PC/SC驅動模塊,用於將所述伺服模塊報告的所述HID/SCSI設備的信息，上報給所 述設備管理模塊，並提供所述伺服模塊和所述設備管理模塊之間的數據交互通道；所述設備管理模塊，用於將所述PC/SC驅動模塊報告的所述HID/SCSI設備的信息，上報 給所述應用程式模塊；並向所述應用程式模塊提供訪問所述HID/SCSI設備的接口信息；所述應用程式模塊，用於根據所述設備管理模塊報告的所述HID/SCSI設備的信息和提供 的訪問所述HID/SCSI設備的接口信息，訪問所述HID/SCSI設備。其中，所述伺服模塊位於所述系統的應用層，所述伺服模塊包括伺服函數庫單元和監 控單元；伺服函數庫單元，用於通過提供HID接口設備描述符/SCSI接口設備描述符，進行 HID/SCSI協議處理，獲取所述HID/SCSI設備的信息及實現數據交互；其中，所述HID接口設備描述符，用於向所述計算機聲明設備類型具體為HID設備類型，並解析處理HID命令， 所述SCSI接口設備描述符，用於向所述計算機聲明設備類型具體為SCSI設備類型，並解析 處理SCSI命令；監控單元，用於監控所述HID/SCSI設備和所述計算機的連接狀態。其中，在獲取所述HID/SCSI設備和所述計算機的連接狀態實現時，可以採用回調函數的 方式和註冊表監控方式，相應地，所述監控單元具體為第一監控子單元，用於實現所述伺服模塊所提供的伺服程序通過所述回調函數獲取所述 HID/SCSI設備與所述計算機的連接狀態；或，第二監控子單元，用於監控註冊表，實現所述伺服模塊所提供的伺服程序通過對所述注 冊表指定位置的監控獲取所述HID/SCSI設備與所述計算機的連接狀態。其中，所述伺服函數庫單元至少為一個，當所述伺服函數庫單元為多個時，每個伺服函 數庫單元用於通過各自提供的HID接口設備描述符/SCSI接口設備描述符，進行HID/SCSI協 議處理，獲取各自對應的HID/SCSI設備的信息及實現數據交互。進一步地，所述設備管理模塊還包括緩衝存儲單元，所述緩衝存儲單元用於緩存系統 當前可用的智慧卡SC協議處理器的標識。另一方面，提供了一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的方法，該方法包括位於計算機應用層的伺服程序創建內核對象並加載伺服函數庫，所述伺服函數庫將創建 的內核對象發送給PC八SC驅動程序；當所述伺服程序獲知HID/SCSI設備與所述計算機建立連接後，通過所述PC/SC驅動程序 向計算機設備管理程序上報所述HID/SCSI設備的信息；所述計算機設備管理程序根據所述HID/SCSI設備的信息，判斷所述HID/SCSI設備符合 訪問要求後，所述PC/SC驅動程序將接收的計算機應用程式下發的訪問所述HID/SCSI設備 的指令，通過所述內核對象發送給所述伺服程序；所述伺服程序接收所述訪問指令，調用伺服函數庫，獲取所述伺服函數庫中調用HID/SCSI 接口指令的代碼信息；所述應用程式通過所述PC/SC驅動程序和伺服程序，經PC/SC接口對所述HID/SCSI設 備進行訪問。其中，該方法中位於計算機應用層的伺服程序創建內核對象並加載伺服函數庫之前，還 包括計算機啟動，加載PC/SC驅動程序信息至計算機內存；計算機設備管理程序從所述計算機內存獲取系統中的PC/SC驅動程序信息； 所述PC/SC驅動程序向所述設備管理程序註冊協議處理器的標識； 相應地，所述判斷所述HID/SCSI設備符合訪問要求，具體為根據所述HID/SCSI設備的信息中攜帶的HID/SCSI設備的協議處理模塊的標識，判斷所 述標識是否和註冊的標識匹配，如果是，則所述HID/SCSI設備符合訪問要求；否則，所述 HID八SCSI設備不符合訪問要求。其中，經PC/SC接口對所述HID/SCSI設備進行訪問的步驟之後，所述方法還包括所述計算機中的應用層的伺服程序獲取HID/SCSI設備中的數據，通過內核對象將所述數 據發送給所述PC/SC驅動程序；所述PC/SC驅動程序通過所述設備管理程序將所述HID/SCSI設備中的數據發送給所述 應用程式。其中，上述經PC/SC接口對所述HID/SCSI設備進行訪問具體為 打開與所述HID/SCSI設備的連接；或， 關閉與所述HID/SCSI設備的連接；或， 獲取所述HID/SCSI設備的復位應答(即ATR);或， 與所述HID/SCSI設備進行APDU交互。上述本發明實施例提供的方法中，所述伺服函數庫為多個時，每個伺服函數庫用於通過 各自提供的HID接口設備描述符/SCSI接口設備描述符，進行HID/SCSI協議處理，獲取各自 對應的HID/SCSI設備的信息，實現數據交互。進一步地，所述伺服程序加載所述伺服函數庫的方法還可以為創建文件對象方式； 相應地，所述位於計算機應用層的伺服程序創建內核對象並加載伺服函數庫，所述伺服 函數庫將創建的內核象發送給PC/SC驅動程序的步驟，具體為位於計算機應用層的伺服程序創建文件對象並加載伺服函數庫，所述伺服函數庫將創建的文件對象發送給PC/SC驅動程序；相應地，所述PC/SC驅動程序將接收的計算機應用程式下發的訪問所述HID/SCSI設備的指令，通過所述內核對象發送給伺服程序的步驟，具體為所述PC/SC驅動程序將接收的計算機應用程式下發的訪問所述HID/SCSI設備的指令， 通過所述文件對象發送給伺服程序；相應地，所述位於計算機應用層的伺服程序創建文件對象並加載伺服函數庫之前，還包括計算機啟動加載PC/SC驅動程序信息至計算機內存；計算機設備管理程序從計算機內存獲取系統中的PC/SC驅動程序信息； 所述PC/SC驅動程序向所述設備管理程序註冊協議處理器的標識。當採用創建文件對象方式，實現伺服程序加載所述伺服函數庫時，相應地，方法還包括: 計算機中的應用層的伺服程序獲取HID/SCSI設備中的數據，通過文件對象將所述數據發 送給所述PC/SC驅動程序；所述PC/SC驅動程序通過所述設備管理程序將所述HID/SCSI設備中的數據發送給所述 應用程式。所述伺服程序向計算機設備管理程序上報所述HID/SCSI設備的信息之前，還包括所述 伺服程序監控所述HID/SCSI設備與所述計算機的連接狀態，具體方法為 通過回調函數的方式；或， 通過註冊表監控的方式。相應地，當採用回調函數的方式時，所述伺服程序通過所述回調函數獲取所述HID/SCSI 設備與所述計算機的連接狀態；或；當採用通過註冊表監控的方式時，所述伺服程序通過對所述註冊表指定位置的監控獲取 所述HID/SCSI設備與所述計算機的連接狀態。本發明實施例提供的技術方案的有益效果是通過將HID/SCSI接口指令從PC/SC驅動程序中分離出來，利用伺服模塊來調用HID/SCSI 接口指令，為計算機提供了一條訪問HID/SCSI設備的通道，進而實現HID/SCSI設備通過PC/SC 接口與計算機進行通信的過程，由於伺服模塊中的伺服程序運行在系統應用層，因此伺服程 序的編寫、修改以及維護都較為簡單，伺服程序的運行過程中發生錯誤，不會導致整個系統 的崩潰；當需要支持新的HID/SCSI設備時，只需通過更換伺服程序就可以實現計算機系統對 新設備的兼容，大大增強了系統的柔韌性和擴展性。另外，設計人員可以利用伺服函數庫的 功能使程序不至於太過巨大，比如，多個應用程式可以共享伺服函數庫中的函數，其中，伺 服函數庫以一種自然的方式將一個大的應用程式劃分為幾個小的部分，有利於內部的分工與 合作，各個部分可以獨立升級等等。
圖l是本發明實施例1提供的實現HID/SCSI設備PC/SC接口的系統的工作結構圖； 圖2是本發明實施例2提供的實現HID/SCSI設備PC/SC接口的系統的工作結構圖；圖3是本發明實施例3提供的實現HID/SCSI設備PC/SC接口的設備的結構圖； 圖4是本發明實施例4提供的實現HID/SCSI設備PC/SC接口的方法流程示意圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進 一歩地詳細描述，但不作為對本發明的限定。實施例1本發明實施例提供了一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的系統，本實施例中，該系統具 體為計算機l，其中，HID/SCSI設備具體以USB Token為例進行說明，其中，該USB Token 為一種USB (Universal Serial BUS,通用串行總線)接口的硬體設備，通過USB口實現與 電腦相連接，該USB Token內嵌晶片，可將信息安全地儲存在該內嵌晶片中，且該USB Token 內置協議處理器，無需單獨的讀卡器，只要插入到計算機、鍵盤及顯示器的USB接口上，即 可實現該USB Token的使用。參見圖1，其中，計算機1包括伺服模塊11、 PC/SC驅動模塊12、設備管理模塊13、應用程式模塊14;USB Token 2包括USB接口模塊21、協議處理模塊22、智慧卡晶片模塊23。如前文所 述，該USB Token 2為HID/SCSI接口的設備；下面將詳細針對上述各功能模塊的作用進行說明針對USB Token 2而言，其中，USB接口模塊21用於實現USB Token 2和計算機1的連接，在本實施例中，USB接口模 塊21實現時，可以採用USB接口晶片；協議處理模塊22用於與智慧卡晶片模塊23中運行的卡作業系統進行數據交互，獲取智 能卡晶片模塊23中的數據信息；智慧卡晶片模塊23用於存儲用戶的密鑰、數字證書及密文信息等數據，利用智慧卡晶片 模塊23內置的密碼學算法能夠實現對用戶身份的認證；其中，該智慧卡晶片模塊23具體設 計實現時，可以為基於安全設計的智慧卡晶片。針對計算機l而言，其中，伺服模塊ll，用於將USB Token 2的信息報告給PC/SC驅動模塊，並為上下兩層模塊間 的數據交互提供通道，該伺服模塊位於計算機的應用層；其中，該伺服模塊11具體可以包括伺服函數庫單元111和監控單元112:該伺服模塊11通過調用伺服函數庫單元111來獲取HID/SCSI設備的信息(本實施例具 體為USB Token 2的信息)及實現數據交互；監控單元112，用於監控USB Token 2與計算機模塊的連接狀態；可以通過該監控單元 112獲知，該USB Token 2是否與計算機模塊建立了連接。如圖1所示，其中，伺服函數庫單元111包含HID協議處理區和SCSI協議處理區，HID 協議處理區用於進行HID協議處理，獲取HID設備的信息和實現數據交互，HID協議處理區 內置有HID接口設備描述符，用於向計算機1聲明其自身為HID設備類型，並解析處理HID 命令；SCSI協議處理區用於進行SCSI協議處理，獲取SCSI設備的信息及實現數據交互；SCSI 協議處理區內置有SCSI接口設備描述符，用於向計算機1聲明其自身為SCSI設備類型，並 解析處理SCSI命令。上述，描述符是數據結果或信息的格式化塊，用於使計算機1獲知USB Token 2的具體 設備類型(如，HID設備類型或SCSI設備類型)，其中，每個描述符包含了關於USBToken 2 的整體信息或者一個元素的信息，具體如下-按照HID協議標準，符合HID接口標準的設備其描述符的特徵是在接口描述符中，字 節0是描述符的字節長度，值為09h;字節l是描述符類型，值為04h;字節4是支持的終端號，值為01h;字節5是類代碼，值為03h;字節6是子類代碼，值為00h;字節7是協議代 碼，值為00h。在類型描述符中，字節O是描述符的字節長度；字節1為HID類，值為21h;字節2是HID規範發布號，它採用二進位編碼的十進位格式，比如1.0版本是0100h， l.l版 本是0110h。符合HID接口標準的設備的其它描述符中的字節，如設備描述符、配置描述符 中的字節以及上述接口描述符和類型描述符中的其它字節仍按照USB協議中的規定設備。按照SCSI協議標準，符合USB-SCSI接口標準的設備其描述符的特徵是在接口描述符 中，字節O是描述符的字節長度，值為09h;字節l是描述符類型，值為04h;字節4是支持 的終端號；字節5是類代碼，值為08h;字節6為子類代碼，值為00h;字節7是協議代碼， 值為50h。在類型描述符中，字節O是描述符的字節長度，字節2是SCSI規範的版本號。符 合SCSI接口標準的設備的其它描述符中的字節，如設備描述符、配置描述符中的字節以及上 述接口描述符和類型描述符中的其它字節仍按照USB協議中的規定設置。PC/SC驅動模塊12，用於將通過伺服模塊11獲取的USB Token 2的信息報告給設備管理 模塊13，並為上下兩層模塊的數據交互提供通道。設備管理模塊13，用於將通過PC/SC驅動模塊12獲取的USB Token 2的信息報告給應 用程序模塊14，並向應用程式模塊14提供訪問USB Token2的接口。其中，該設備管理模塊是計算機1的系統組件，該設備管理模塊13還包括緩衝存儲單元131，該緩衝存儲單元131 用於存儲系統當前可用的PC/SC協議處理器的名稱，即向系統註冊的PC/SC協議處理器的名稱。應用程式模塊14，用於獲取到通過設備管理模塊13獲取的USB Token2的信息後，訪 問USB Token 2，與USB Token 2進行數據交互。其中，在獲取HID/SCSI設備和計算機的連接狀態實現時，可以採用回調函數的方式和注 冊表監控方式，相應地，監控單元具體為第一監控子單元，用於實現伺服程序通過回調函數獲取HID/SCSI設備與計算機的連接狀 態；或，第二監控子單元，用於監控註冊表，實現伺服程序通過對註冊表指定位置的監控獲取 HID/SCSI設備與計算機的連接狀態。綜上所述，本發明實施例提供的實現HID/SCSI設備PC/SC接口的系統，將HID/SCSI接 口指令從PC/SC驅動程序中分離出來，通過伺服模塊來調用HID/SCSI接口指令，為計算機提 供了一條訪問HID/SCSI設備的通道，進而實現HID/SCSI設備通過PC/SC接口與計算機進行 通信的過程，由於伺服模塊中的伺服程序運行在系統應用層，因此伺服程序的編寫、修改以 及維護都較為簡單，伺服程序的運行過程中發生錯誤，不會導致整個系統的崩潰；當需要支 持新的HID/SCSI設備時，只需通過更換伺服程序就可以實現計算機系統對新設備的兼容，大 大增強了系統的柔韌性和擴展性。另外，設計人員可以利用伺服函數庫的功能使程序不至於 太過巨大，比如，多個應用程式可以共享伺服函數庫中的函數，其中，伺服函數庫以一種自 然的方式將一個大的應用程式劃分為幾個小的部分，有利於內部的分工與合作，各個部分可 以獨立升級等等。實施例2如圖2所示，本發明實施例提供了一種通過使用不同的伺服模塊實現對多個USB Token 進行訪問的系統，與實施例l的區別在於，在本實施例中，伺服模塊ll包括多個伺服函數庫單元。計算機1通過調用不同的伺服函數庫單元來實現與多個USB Token的數據通信，每個伺 服函數庫單元中都包括各自獨立的HID協議處理區和SCSI協議處理區。如圖2所示，在本實施例中，第一伺服函數庫單元關聯USB Tokenl、第二伺服函數庫 單元關聯USB Token2、第三伺服函數庫單元關聯USB Token3，伺服模塊伺服函數庫單元分別與不同的USB Token進行數據通信。相應地，監控單元的作用是監控各USB Token和計算機的連接狀態。綜上所述，本發明實施例提供的系統，進一步地實現了系統對多個USB Token進行訪問的功能，提高了系統的訪問性能，方便了用戶的操作使用。實施例3參見圖3，本發明實施例提供了一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的設備，與本發明實 施例l提供的系統相應，該設備包括伺服模塊ll、 PC/SC驅動模塊12、設備管理模塊13、 應用程式模塊14;下面將詳細針對上述各功能模塊的作用進行說明伺服模塊ll，用於將USB Token 2的信息報告給PC/SC驅動模塊，並為上下兩層模塊間 的數據交互提供通道，該伺服模塊位於該設備的應用層。其中，該伺服模塊11具體可以包括:伺服函數庫單元111和監控單元112:該伺服模塊11通過調用伺服函數庫單元111來獲取HID/SCSI設備的信息(本實施例具 體為USB Token 2的信息)及實現數據交互；監控單元112，用於監控USB Token 2與該設備的連接狀態；可以通過該監控單元112 獲知，該USB Token 2是否與該設備建立了連接。如圖1所示，其中，伺服函數庫單元111包含HID協議處理區和SCSI協議處理區，HID 協議處理區用於進行HID協議處理，獲取HID設備的信息和實現數據交互，HID協議處理區 內置有HID接口設備描述符，用於向該設備1聲明其自身為HID設備類型，並解析處理HID 命令；SCSI協議處理區用於進行SCSI協議處理，獲取SCSI設備的信息及實現數據交互；SCSI 協議處理區內置有SCSI接口設備描述符，用於向該設備1聲明其自身為SCSI設備類型，並 解析處理SCSI命令。上述，描述符是數據結果或信息的格式化塊，用於使該設備l或獲知USB Token 2的設 備類型(如，HID設備類型或SCSI設備類型)，其中，每個描述符包含了關於USB Token 2 的整體信息或者一個元素的信息，具體如下按照HID協議標準，符合HID接口標準的設備其描述符的特徵是在接口描述符中，字 節0是描述符的字節長度，值為09h;字節1是描述符類型，值為04h;字節4是支持的終端號，值為01h;字節5是類代碼，值為03h;字節6是子類代碼，值為00h;字節7是協議代碼，值為00h。在類型描述符中，字節0是描述符的字節長度；字節1為HID類，值為21h; 字節2是HID規範發布號，它採用二進位編碼的十進位格式，比如1.0版本是0100h， 1. l版本是0110h。符合HID接口標準的設備的其它描述符中的字節，如設備描述符、配置描述符 中的字節以及上述接口描述符和類型描述符中的其它字節仍按照USB協議中的規定設備。按照SCSI協議標準，符合USB-SCSI接口標準的設備其描述符的特徵是在接口描述符 中，字節O是描述符的字節長度，值為09h;字節l是描述符類型，值為04h;字節4是支持 的終端號；字節5是類代碼，值為08h;字節6為子類代碼，值為00h;字節7是協議代碼， 值為50h。在類型描述符中，字節O是描述符的字節長度，字節2是SCSI規範的版本號。符 合SCSI接口標準的設備的其它描述符中的字節，如設備描述符、配置描述符中的字節以及上 述接口描述符和類型描述符中的其它字節仍按照USB協議中的規定設置。其中，在獲取HID/SCSI設備和計算機的連接狀態實現時，可以採用回調函數的方式和注 冊表監控方式，相應地，監控單元具體為第一監控子單元，用於實現伺服程序通過回調函數獲取HID/SCSI設備與計算機的連接狀 態；或，第二監控子單元，用於監控註冊表，實現伺服程序通過對註冊表指定位置的監控獲取 HID/SCSI設備與計算機的連接狀態。PC/SC驅動模塊12，用於將通過伺服模塊11獲取的USB Token 2的信息報告給設備管理 模塊13，並為上下兩層模塊的數據交互提供通道。設備管理模塊13，用於將通過PC/SC驅動模塊12獲取的USB Token 2的信息報告給應 用程序模塊14，並向應用程式模塊14提供訪問USB Token 2的接口。其中，該設備管理模 塊是該設備1的系統組件，該設備管理模塊13還包括緩衝存儲單元131，該緩衝存儲單元131 用於存儲系統當前可用的PC/SC協議處理器的名稱，即向系統註冊的PC/SC協議處理器的名 稱。應用程式模塊14，用於獲取到通過設備管理模塊13獲取的USB Token2的信息後，訪 問USB Token 2，與USB Token 2進行數據交互。進一步地，本發明實施例提供的設備的伺服模塊ll包括多個伺服函數庫單元。通過調用 不同的伺服函數庫單元來實現與多個USB Token的數據通信，每個伺服函數庫單元中都包括 各自獨立的HID協議處理區和SCSI協議處理區，監控單元的作用相應地，便是監控各USB Token和計算機的連接狀態。從而，進一步地實現了設備對多個USB Token進行訪問的功能， 提高了設備的訪問性能，方便了用戶的操作使用。綜上所述，本發明實施例提供的實現HID/SCSI設備PC/SC接口的設備，將HID/SCSI接 口指令從PC/SC驅動程序中分離出來，通過伺服模塊來調用HID/SCSI接口指令，為該設備提供了一條訪問HID/SCSI設備的通道，進而實現HID/SCSI設備通過PC/SC接口與該設備進行 通信的過程，由於伺服模塊中的伺服程序運行在系統應用層，因此伺服程序的編寫、修改以 及維護都較為簡單，伺服程序的運行過程中發生錯誤，不會導致整個系統的崩潰；當需要支 持新的HID/SCSI設備時，只需通過更換伺服程序就可以實現該設備系統對新設備的兼容，大 大增強了系統的柔韌性和擴展性。另外，設計人員可以利用伺服函數庫的功能使程序不至於 太過巨大，比如，多個應用程式可以共享伺服函數庫中的函數，其中，伺服函數庫以一種自 然的方式將一個大的應用程式劃分為幾個小的部分，有利於內部的分工與合作，各個部分可 以獨立升級等等。實施例4參見圖4，本發明實施例提供了一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的方法，與本發明實 施例l提供的系統相應，本實施例中，HID/SCSI設備仍以USB Token為例進行說明，其中， 該USB Token為一種USB (Universal Serial BUS，通用串行總線)接口的硬體設備，通過 USB 口為其與電腦相連接，該USB Token內嵌晶片，可將信息安全地儲存在該內嵌晶片中， 且該USB Token內置協議處理器無需單獨的讀卡器，只要插入到計算機、鍵盤及顯示器的USB 接口上，即可實現該USB Token的使用。該方法內容如下步驟401:計算機啟動，加載PC/SC驅動程序信息至計算機內存；其中，該步驟中，本領域技術人員可以獲知，在計算機啟動的時候，會加載作業系統運 行的相關程序，由於PC/SC驅動程序位於作業系統的內核程序中，所以同樣會實現該PC/SC 驅動程序的加載，於是，在計算機啟動時實現加載PC/SC驅動程序至計算機內存。 步驟40'2:設備管理程序從計算機內存獲取系統中的PC/SC驅動程序信息； 其中，由於在步驟401中計算機內存中己經保存了加載成功的PC/SC驅動程序信息，即 該加載成功的PC/SC驅動程序信息具體為在作業系統中進行註冊的PC/SC驅動程序信息，該 歩驟402在具體實現時，可以通過設備管理程序採用枚舉計算機內存中的駐留的各程序的形 式，獲取到所需要的該PC/SC驅動程序信息。步驟403: PC/SC驅動程序向設備管理器中的設備管理程序註冊協議處理器的名稱； 其中，該步驟是為了確保後續只有匹配了在該設備管理程序中註冊的協議處理器的USB Token,才能實現數據的讀取操作。為了便於說明，本發明實施例以PC/SC驅動程序向設備管理程序註冊協議處理器的名稱 為USB Token的協議處理器名稱為例，即本發明實施例提供的USB Token的協議處理器符合該計算機的讀取數據的要求。步驟404:伺服程序初始化，創建內核對象加載伺服函數庫，並伺服函數庫將內核對象 下發給PC/SC驅動程序。該伺服程序位於計算機系統的應用層；步驟405:監控程序判斷USB Token是否與計算機建立連接，如果是，則執行步驟406; 否則，執行步驟416;其中，在該歩驟中判斷USB Token是否與計算機建立連接可以採用如下的方式 採用回調函數的方式，實現伺服程序通過回調函數獲取HID/SCSI設備與計算機的連接狀態；採用監控註冊表的方式，通過監控註冊表，實現伺服程序通過對註冊表指定位置的監控獲取HID/SCSI設備與計算機的連接狀態。本發明實施例不限制實現判斷USB Token是否與計算機建立連接時所採用的具體方式。 歩驟406:伺服程序將USB Token的信息報告給PC/SC驅動程序； 其中，在步驟406中，USB Token的信息主要為USB Token中協議處理器的信息。 步驟407: PC/SC驅動程序將USB Token的信息報告給計算機系統的設備管理器； 由於伺服函數庫在初始化過程中，首先創建內核對象，伺服函數庫通過函數將內核對象下發給PC/SC驅動程序，以進行後續的數據交互。具體為-〃創建發送數據的內涵對象hEvents. hEventSnd = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, 〃FTSmcSnd〃)； 〃創建接受數據的內涵對象hEvents. hEventRcv = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, 〃FTSmcRcv〃)； 伺服函數庫通過DeviceIoControl 將內核對象下發給PC/SC驅動程序，以進行後續 的數據交互。 DeviceloControl (hFile， 〃設備句柄IOCTL—FTSMC—SET_EVENTS, 〃 10控制代碼&hEvents， 〃輸入緩衝區sizeof (FTSMC—SHARED_EVENTS)， 〃輸入數據長度NULL, 〃輸出緩衝區0, 〃輸出緩衝區大小.&dwReturn， 〃實際輸出數據長度NULL );歩驟408:伺服程序等待內核對象以接收或發送指令數據； 〃驅動層設置事件，通知伺服程序，有數據下發，請接受KeSetEvent(hEventSnd' 0， FALSE); 〃伺服程序 while (true) {〃等待內核對象事件if (WAIT—OBJECT—0 + 1 == WaitForMultipleObjects(2， handles, FALSE, INFINITE))return 0; 〃退出〃獲取內核驅動對象攜帶的數據ReadFile(g—hFile， g—snd, sizeof(g_snd)， &dwRead, NULL); 〃根據內核對象攜帶的信息，對數據做不同的處理 Switch ( KernelFunc )Case 0:break;Default:break;〃將處理結果反饋給內核驅動對象WriteFile(g—hFile， g—rev, rcvLen, &dwWritten， NULL); 〃告知驅動對象，可以獲取返回的數據了 SetEvent(hEventRcv);步驟409: PC/SC驅動程序接收到計算機的應用程式下發的訪問USB Token的指令； 歩驟410: PC/SC驅動程序將應用程式下發的訪問USB Token的指令通過內核對象報告給伺服程序；步驟411:伺服程序接收到訪問USB Token的指令後，調用伺服函數庫，運行伺服函數 庫中的打開、啟用、查詢或關閉指令； 打開if( !InitFTSmcLib) //初始化失敗g—LibStatus = STATUS—LIB_INIT—FAILED; return FALSE;〃初始化成功g—LibStatus = STATUS_LIB—INIT—OK;啟用if( !EnableFTSmcLib) 〃操作失敗g—LibStatus = STATUS—LIB—ENABLE—FAILED; return FALSE;〃操作成功g—LibStatus = STATUS—LIB—ENABLE—OK;查詢if( !QureyFtSmcLib(szTokenVID， nStatus))〃査詢指定的設備狀態〃操作失敗g_LibStatus = STATUS—LIB_QUERY—FAILED; return FALSE;6lS6〃操作成功g_LibStatus 二 STATUS_LIB_QUERY—OK;關閉-if( !FinalizeFTSmcLib) 〃操作失敗g—LibStatus = STATUS—LIB—CLOSE—FAILED; return FALSE;〃操作成功g_LibStatus = STATUS—LIB—CLOSE—OK;步驟412:伺服函數庫向伺服程序提供調用HID/SCSI接口指令的代碼; if( !TransmitFTSmcLib (pl叩ut, nl叩ut，pOutput, faiOutLen, nOpMode))〃操作失敗g_LibStatus = STATUS—LIB—TRANSMIT—FAILED; return FALSE;else〃操作成功g—LibStatus = STATUS—LIB_TRANSMIT_OK;歩驟413:應用程式通過PC/SC驅動程序及伺服程序經PC/SC接口對USB Token進行訪 問；其中，訪問具體包括1) 打開與USB Token的連接；2) 關閉與USB Token的連接；3) 獲取USB Token的復位應答，即ATR (Answer To Reset,響應復位)；4) 與USB Token進行APDU交互。其中，APDU (Application Protocol Data Unit,應 用協議數據單元)在OSI參考模型的第七層，是應用層進行信息交換時所使用的基本信息單元。其中，打開與USB Token的連接時，可以採用如下方式SCardConnect(ContextHandle， 〃所述設備管理器上下文句柄strFTSmcReader， 〃所述PC/SC驅動名SCARD—SHARE—SHARED,〃訪問模式SCARD—PROTOCOL—TO | SCARD—PROTOCOL—Tl, 〃通訊協議選擇 &CardHandle, 〃返回的卡句柄&ActiVeProtocol); 〃返回的當前卡片應用協議關閉與USB Token的連接時，可以採用如下方式 SCardDisco皿ect(CardHandle， SCARD—EJECT—CARD); 獲取USB Token的復位應答(取ATR)時，可以採用如下方式:SCardStatus(CardHandle，strFTSmcReader, &dwLength， &dwCardState, &dwActiveProtocol，〃卡句柄〃所述PC/SC驅動名 〃數據長度 〃卡狀態〃當前協議pbyATR， 〃復位應答緩衝區ftckATRLength); 〃實際應答信息長度執行與USB Token進行APDU數據交互時，可以採用如下方式 SCardTransmit (CardHandle， //卡句柄&I0—Request, 〃 SCARD_I0—REQUEST信息(PUCHAR)SendData， 〃下發的指令緩衝區 nCmdLen ， 〃指令緩衝區大小NULL, 〃返回的SCARD_IO_REQUEST信息(PUCHAR)ReceiveData， 〃接收數據緩衝區 toRespLen); 〃接收數據緩衝區大小步驟414:伺服程序獲取USB Token中的數據後，通過內核對象將該數據傳送給PC/SC驅 動程序；可以採用如下方式〃驅動層等待數據返回KeWaitForSingleObject ( hEventRcv， Executive, KernelMode, FALSE, pDueTime);〃驅動層數據返回後，將數據反饋給上層緩衝區RtlCopyMemory (......);〃步驟415: PC/SC驅動程序通過系統設備管理器將USB Token中數據傳送給應用程式。 當USB Token與計算機建立聯繫後，通過上述步驟406至415實現了計算機的應用程式 和該USB Token的數據交互過程。步驟416:等待USB Token與主機建立連接。如圖4所示，當等待到USB Token與主機建立連接後，執行步驟406至步驟415。 通過本實施例，具體說明了 HID/SCSI設備PC/SC接口的實現原理，其中，上述本發明實 施例在實現時，是採用伺服程序創建內核對象並加載伺服函數庫實現的，本領域技術人員還可以獲知，伺服程序還可以通過採用創建文件對象方式實現加載伺服函數庫；當採用採用創 建文件對象方式實現時，相應地，位於計算機應用層的伺服程序創建內核對象並加載伺服函 數庫，伺服函數庫將創建的內核對象發送給PC/SC驅動程序的步驟，具體為位於計算機應用層的伺服程序創建文件對象並加載伺服函數庫，伺服函數庫將創建的文 件對象發送給PC/SC驅動程序；相應地，PC/SC驅動程序將接收的計算機應用程式下發的訪問HID/SCSI設備的指令，通 過內核對象發送給伺服程序的歩驟，具體為PC'/SC驅動程序將接收的計算機應用程式下發的訪問HID/SCSI設備的指令，通過文件對 象發送給伺服程序；相應地，位於計算機應用層的伺服程序創建文件對象並加載伺服函數庫之前，還包括 計算機啟動加載PC/SC驅動程序信息至計算機內存；計算機設備管理程序從計算機內存獲取系統中的PC/SC驅動程序信息；PC/SC驅動程序向設備管理程序註冊協議處理器的標識。當採用創建文件對象方式，實現伺服程序加載伺服函數庫時，相應地，方法還包括計算機中的應用層的伺服程序獲取HID/SCSI設備中的數據，通過文件對象將數據發送給PC/SC驅動程序；PC/SC驅動程序通過設備管理程序將HID/SCSI設備中的數據發送給應用程式。 綜上所述，本發明實施例提供的實現HID/SCSI設備PC/SC接口的方法，通過將HID/SCSI 接口指令從PC/SC驅動程序中分離出來，利用伺服模塊來調用HID/SCSI接口指令，為計算機 提供了一條訪問HID/SCSI設備的通道，進而實現HID/SCSI設備通過PC/SC接口與計算機進 行通信的過程，由於伺服模塊中的伺服程序運行在系統應用層，因此伺服程序的編寫、修改 以及維護都較為簡單，伺服程序的運行過程中發生錯誤，不會導致整個系統的崩潰；當需要 支持新的HID/SCSI設備時，只需通過更換伺服程序就可以實現計算機系統對新設備的兼容， 大大增強了系統的柔韌性和擴展性。另外，設計人員可以利用伺服函數庫的功能使程序不至 於太過巨大，比如，多個應用程式可以共享伺服函數庫中的函數，其中，伺服函數庫以一種 自然的方式將一個大的應用程式劃分為幾個小的部分，有利於內部的分工與合作，各個部分 可以獨立升級等等。實施例5相應與本發明實施例2所提供的實現HID/SCSI設備PC/SC接口的系統，本發明實施例提供了一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的方法，該方法中，在應用層伺服程序中通過設置多 個伺服函數庫，不同的伺服函數庫由同一個應用層伺服程序對其進行調用，每個伺服函數庫 對應不同的USB Token，從而實現應用程式對多個USB Token的訪問。其中，所謂的不同的 USB Token是指具有不同的其中具有不同的協議處理器名稱的HID/SCSI設備。通過本發明實施例提供的方法，若要實現對不同的USB Token的訪問，只需通過PC/SC驅 動程序向設備管理程序註冊USB Token中相應協議處理器的名稱，便可實現應用程式對不同 USB Token的訪問，具體流程參見實施例3。本領域技術人員可以獲知，由於PC/SC驅動程 序位於計算機系統的內核層，所以在實現向設備管理程序註冊USB Token中相應協議處理器 的名稱時，需要重新啟動計算機。本發明實施例中的"接收" 一詞可以理解為主動從其他模塊獲取也可以是接收其他模塊 發送來的信息。本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程並不 一定是實施本發明所必需的。本領域技術人員可以理解實施例中的系統(或設備)中的模塊可以按照實施例描述分布 於實施例的系統(或設備)中，也可以進行相應變化位於不同於本實施例的一個或多個系統 (或設備)中。上述實施例的模塊可以合併為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。本發明實施例中的部分步驟，可以利用軟體實現，相應的軟體程序可以存儲在可讀取的 存儲介質中，如光碟或硬碟等。
權利要求
1、一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的系統，其特徵在於，所述系統包括伺服模塊、PC/SC驅動模塊、設備管理模塊和應用程式模塊；所述伺服模塊，用於將計算機獲取的所述HID/SCSI設備的信息上報給所述PC/SC驅動模塊，並提供所述HID/SCSI設備和所述PC/SC驅動模塊之間的數據交互通道；所述PC/SC驅動模塊，用於將所述伺服模塊報告的所述HID/SCSI設備的信息，上報給所述設備管理模塊，並提供所述伺服模塊和所述設備管理模塊之間的數據交互通道；所述設備管理模塊，用於將所述PC/SC驅動模塊報告的所述HID/SCSI設備的信息，上報給所述應用程式模塊；並向所述應用程式模塊提供訪問所述HID/SCSI設備的接口信息；所述應用程式模塊，用於根據所述設備管理模塊報告的所述HID/SCSI設備的信息和提供的訪問所述HID/SCSI設備的接口信息，訪問所述HID/SCSI設備。
2、 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述伺服模塊位於所述系統的應用層，所述 伺服模塊包括伺服函數庫單元和監控單元；伺服函數庫單元，用於通過提供HID接口設備描述符/SCSI接口設備描述符，進行 HID/SCSI協議處理，獲取所述HID/SCSI設備的信息及實現數據交互；其中，所述HID接口 設備描述符，用於向所述計算機聲明設備類型具體為HID設備類型，並解析處理HID命令； 所述SCSI接口設備描述符，用於向所述計算機聲明設備類型具體為SCSI設備類型，並解析 處理SCSI命令；監控單元，用於監控所述HID/SCSI設備和所述計算機的連接狀態。
3、 如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述監控單元具體為 第一監控子單元，用於實現所述伺服模塊所提供的伺服程序通過回調函數獲取所述HID/SCSI設備與所述計算機的連接狀態；或，第二監控子單元，用於監控註冊表，實現所述伺服模塊所提供的伺服程序通過對所述注 冊表指定位置的監控獲取所述HID/SCSI設備與所述計算機的連接狀態。
4、 如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述伺服函數庫單元至少為一個， 當所述伺服函數庫單元為多個時，每個伺服函數庫單元用於通過各自提供的HID接口設備描述符/SCSI接口設備描述符，進行HID/SCSI協議處理，獲取各自對應的HID/SCSI設備 的信息及實現數據交互。
5、 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述設備管理模塊還包括緩衝存儲單元，所述緩衝存儲單元用於緩存系統當前可用的智慧卡SC協議處理器的標識。
6、 一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的方法，其特徵在於，所述方法包括位於計算機應用層的伺服程序創建內核對象並加載伺服函數庫，所述伺服函數庫將創建的內核對象發送給PC/SC驅動程序；當所述伺服程序獲知HID/SCSI設備與所述計算機建立連接後，通過所述PC/SC驅動程序 向計算機設備管理程序上報所述HID/SCSI設備的信息；所述計算機設備管理程序根據所述HID/SCSI設備的信息，判斷所述HID/SCSI設備符合 訪問要求後，所述PC/SC驅動程序將接收的計算機應用程式下發的訪問所述HID/SCSI設備 的指令，通過所述內核對象發送給所述伺服程序；所述伺服程序接收所述訪問指令，調用伺服函數庫，獲取所述伺服函數庫中調用HID/SCSI接口指令的代碼信息；所述應用程式通過所述PC/SC驅動程序和伺服程序，經PC/SC接口對所述HID/SCSI設 備進行訪問。
7、 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述位於計算機應用層的伺服程序創建內核對象並加載伺服函數庫之前，還包括計算機啟動，加載PC/SC驅動程序信息至計算機內存； 計算機設備管理程序從所述計算機內存獲取系統中的PC/SC驅動程序信息； 所述PC/SC驅動程序向所述設備管理程序註冊協議處理器的標識； 相應地，所述判斷所述HID/SCSI設備符合訪問要求，具體為根據所述HID/SCSI設備的信息中攜帶的HID/SCSI設備的協議處理器的標識，判斷所述 標識是否和註冊的標識匹配，如果是，則所述HID/SCSI設備符合訪問要求；否則，所述 HID/SCSI設備不符合訪問要求。
8、 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括所述計算機中的應用層的伺服程序獲取HID/SCSI設備中的數據，通過內核對象將所述數 據發送給所述PC/SC驅動程序；所述PC/SC驅動程序通過所述設備管理程序將所述HID/SCSI設備中的數據發送給所述 應用程式。
9、 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述經PC/SC接口對所述HID/SCSI設備進行訪問具體為打開與所述HID/SCSI設備的連接；或，關閉與所述HID/SCSI設備的連接；或， 獲取所述HID/SCSI設備的復位應答；或， 與所述HID/SCSI設備進行APDU交互。
10、 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述伺服函數庫為多個時，每個伺服函數 庫用於通過各自提供的HID接口設備描述符/SCSI接口設備描述符，進行HID/SCSI協議處理， 獲取各自對應的HID/SCSI設備的信息，實現數據交互。
11、 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述伺服程序加載所述伺服函數庫的方法 還可以為創建文件對象方式；相應地，所述位於計算機應用層的伺服程序創建內核對象並加載伺服函數庫，所述伺服 函數庫將創建的內核對象發送給PC/SC驅動程序的步驟，具體為位於計算機應用層的伺服程序創建文件對象並加載伺服函數庫，所述伺服函數庫將創建 的文件對象發送給PC/SC驅動程序；相應地，所述PC/SC驅動程序將接收的計算機應用程式下發的訪問所述HID/SCSI設備 的指令，通過所述內核對象發送給伺服程序的步驟，具體為所述PC/SC驅動程序將接收的計算機應用程式下發的訪問所述HID/SCSI設備的指令， 通過所述文件對象發送給伺服程序；相應地，所述位於計算機應用層的伺服程序創建文件對象並加載伺服函數庫之前，還包括計算機啟動，加載PC/SC驅動程序信息至計算機內存； 計算機設備管理程序從計算機內存獲取系統中的PC/SC驅動程序信息； 所述PC/SC驅動程序向所述設備管理程序註冊協議處理器的標識。
12、 如權利要求ll所述的的方法，其特徵在於，所述方法還包括計算機中的應用層的伺服程序獲取HID/SCSI設備中的數據，通過文件對象將所述數據發 送給所述PC/SC驅動程序；所述PC/SC驅動程序通過所述設備管理程序將所述HID/SCSI設備中的數據發送給所述 應用程式。
13、 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述伺服程序向計算機設備管理程序上報 所述HID/SCSI設備的信息之前，還包括所述伺服程序監控所述HID/SCSI設備與所述計算 機的連接狀態，具體為所述伺服程序通過回調函數獲取所述HID/SCSI設備與所述計算機的連接狀態；和/或，所述伺服程序通過對所述註冊表指定位置的監控,獲取所述HID/SCSI設備與所述計算機的連接狀態。
全文摘要
本發明公開了一種實現HID/SCSI設備PC/SC接口的系統和方法，屬於通信安全領域。所述方法包括伺服程序創建內核對象並加載伺服函數庫，將內核對象發送給PC/SC驅動程序；伺服程序通過PC/SC驅動程序向計算機設備管理程序上報HID/SCSI設備的信息；PC/SC驅動程序將接收的訪問HID/SCSI設備的指令，通過內核對象發送給伺服程序；伺服程序接收訪問指令，獲取伺服函數庫中調用HID/SCSI接口指令的代碼信息；應用程式通過PC/SC驅動程序和伺服程序，經PC/SC接口對HID/SCSI設備進行訪問。由於伺服程序運行在系統應用層，其編寫、修改、維護簡單，在其運行過程中發生錯誤不會導致整個系統的崩潰；當需要支持新的HID/SCSI設備時，只需更換伺服程序就可以實現對新設備的兼容，增強了系統的柔韌性和擴展性。
文檔編號G06F13/42GK101329661SQ20081011748
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月31日 優先權日2008年7月31日
發明者於華章, 舟 陸 申請人:北京飛天誠信科技有限公司