一種計算機的加密、解密系統及方法與流程
2024-02-12 01:38:15 1
本發明涉及一種計算機，更具體地說是涉及一種計算機的加密、解密系統及方法。
背景技術：
傳統的以密碼學為基礎的相關加密技術，其核心在於不斷提高密碼破解的計算量，缺點在於保密的基礎不牢靠，同時主要用於網絡層及以上各層。
一方面，隨著電子技術的發展，現代的計算機保密系統已廣泛使用保密軟體進行信息保密。在整個保密過程中，如何保證密鑰的保密性和不被破解是最為關鍵的問題。目前廣泛用於網絡、金融行業的密鑰的安全性由數學計算來保證。
另一方面，傳統的信息安全計算，主要集中於網絡層以上各層，如：利用各種加密機制、加密算法來實現安全保密。隨著計算機系統網絡結構的異構化，以及終端處理能力的提升，高層加密協議的實現難度，以及需要應對的安全挑戰不斷加大。
技術實現要素：
本發明的目的是基於物理層安全來實現信息加密，辨識合法用戶等。它是作為上層安全的補充出現的，可以極大地增強整個計算機系統的安全性能。
本發明所要解決的技術問題是，提供一種基於FPGA+SIM卡的物理層加、解密系統及方法，計算機上需要加密的數據經過FPGA功能模塊實現SIM卡算法加密，產生加密數據後可輸出加密好的數據；反之，加密後的數據經過FPGA功能模塊可實現解密後存入計算機。
本發明為了解決現有技術中存在的問題，提供了一種計算機的加密、解密系統及方法。
為了實現上述的目的，本發明採用以下技術方案：
一種計算機的加密、解密系統，包括SIM卡密鑰信號產生模塊以及FPGA功能模塊，還包括輸入輸出接口模塊以及計算機；所述SIM卡密鑰信號產生模塊，是物理密鑰對象，埠會使用密鑰對輸入、輸出數據進行加、解密處理，達到計算機信息保密的目的；所述FPGA功能模塊，是實現模塊，該模塊基於加密算法的支持，完成對計算機埠的輸入、輸出控制、加密以及解密處理等功能；所述輸入輸出接口模塊負責計算機加密、解密數據的對外傳輸連接。
其中，所述SIM卡密鑰信號產生模塊，在計算機開機時，會產生一個16位元組的隨機數據(通常稱為RAND)發給SIM卡，SIM卡用自己的密鑰Ki和RAND做運算以後，生成一個4位元組的應答(SRES)發回給計算機，與此同時，計算機也進行了相同算法的運算，計算機會比較一下這兩個結果是否相同，相同就允許其登錄。在計算機發送RAND過來的時候，SIM卡對RAND和Ki計算出另一個密鑰以供FPGA功能模塊加密使用，這個密鑰的長度是64bits，通常叫做Kc。
其中，所述FPGA功能模塊是作為計算機埠的一部分，負責控制計算機外設埠輸入輸出的加解密處理。集成設計不改變現有計算機系統的串口、USB或網口等接口的物理結構和協議規範。
其中，所述FPGA功能模塊，完成加解密算法處理，在數據處理過程中的加密就是用Kc。實現加密過程中的時序控制，包括對加密數據的輸入和讀取控制；實現與計算機各種外設接口的數據通信，能將待加密數據加密後按原接口協議輸出，也可以將已經加密好的數據解密後送到計算機中。同時，FPGA功能模塊也支持數據透傳功能，但要求在SIM卡權限下進行控制。
上位機軟體，用於協調數據加解密傳輸，針對FPGA功能模塊的工作模式進行控制，完成身份核驗與權限管理。
一種計算機的加密、解密方法，包括如下步驟：
步驟一：計算機開機啟動，進入登錄界面，此時進行SIM卡身份識別，識別正確則允許登錄，否則無法進入，只能使用普通帳號使用計算機；
步驟二：使用SIM卡登錄計算機後，設置智能埠工作於加解密模式或者透傳模式；
步驟三：加密模式，計算機埠輸出數據加密處理；
步驟四：解密模式，計算機埠輸入數據解密處理；
步驟五：透傳模式，計算機埠輸入輸出不作處理；
步驟六：無SIM卡使用計算機，則計算機埠無效。
與現有技術相比，本發明通過該埠及方法的實施，通過物理埠對計算機數據進行加、解密處理，有效的保障了計算機數據的信息安全，可以實現機密信息或個人隱私的保護目的。
附圖說明
圖1示出了本發明的系統的原理示意圖。
圖2示出了本發明的方法的流程示意圖。
具體實施方式
為了使本發明解決的技術問題、採用的技術方案、取得的技術效果易於理解，下面結合具體的附圖，對本發明的具體實施方式做進一步說明。
參考圖1，本發明提供了一種計算機的加密、解密系統，包括SIM卡密鑰信號產生模塊1以及FPGA功能模塊3，還包括輸入輸出接口模塊4以及計算機2。
所述SIM卡密鑰信號產生模塊1，是物理密鑰對象，埠會使用密鑰對輸入、輸出數據進行加、解密處理，達到計算機信息保密的目的。
所述FPGA功能模塊3，是實現模塊，該模塊基於加密算法的支持，完成對計算機埠的輸入、輸出控制、加密以及解密處理等功能。
所述輸入輸出接口模塊4負責計算機2加密、解密數據的對外傳輸連接。
其中，所述SIM卡密鑰信號產生模塊，在計算機開機時，會產生一個16位元組的隨機數據(通常稱為RAND)發給SIM卡，SIM卡用自己的密鑰Ki和RAND做運算以後，生成一個4位元組的應答(SRES)發回給計算機，與此同時，計算機也進行了相同算法的運算，計算機會比較一下這兩個結果是否相同，相同就允許其登錄。在計算機發送RAND過來的時候，SIM卡對RAND和Ki計算出另一個密鑰以供FPGA功能模塊加密使用，這個密鑰的長度是64bits，通常叫做Kc。
其中，所述FPGA功能模塊是作為計算機埠的一部分，負責控制計算機外設埠輸入輸出的加解密處理。集成設計不改變現有計算機系統的串口、USB或網口等接口的物理結構和協議規範。
其中，所述FPGA功能模塊，完成加解密算法處理，在數據處理過程中的加密就是用Kc。實現加密過程中的時序控制，包括對加密數據的輸入和讀取控制；實現與計算機各種外設接口的數據通信，能將待加密數據加密後按原接口協議輸出，也可以將已經加密好的數據解密後送到計算機中。同時，FPGA功能模塊也支持數據透傳功能，但要求在SIM卡權限下進行控制。
軟體程序，用於協調數據加、解密傳輸，針對FPGA功能模塊的工作模式進行控制，完成身份核驗與權限管理。
參考圖2，一種計算機的加密、解密方法，包括如下步驟：
(1)、計算機開機啟動，進入登錄界面，此時進行SIM卡身份識別，識別正確則允許登錄，否則無法進入，只能使用普通帳號使用計算機；
(2)、使用SIM卡登錄計算機後，設置埠工作於加、解密模式或者透傳模式；
(3)、加密模式，計算機埠輸出數據加密處理；
(4)、解密模式，計算機埠輸入數據解密處理；
(5)、透傳模式，計算機埠輸入、輸出不作處理；
(6)、無SIM卡使用計算機時，則計算機埠無效。
本發明的系統及方法可以解決目前計算機系統的信息安全，為特殊性業務，如政府、軍事及商業秘密等，提供有效的保密手段，為有特殊要求的用戶提供個人隱私權的有效保障。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。