PCI加密卡硬件设计分析论文.doc

免责声明：图文来源网络征集，版权归原作者所有。若侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本站联系，我们将及时更正、删除！谢谢！第 1 页 共 7 页PCIPCI 加密卡硬件设计分析论文加密卡硬件设计分析论文摘要：介绍基于 PCI 总线加密卡的硬件组成部分。该加密卡汲取了现代先进的加密思想，实现了高强度加密功能。关键词：加密卡 PCI 总线 PCI9052ISP 单片机加密是对软件进行保护的一种有效手段。从加密技术的发展历程及发展趋势来看，加密可大体划分为软加密和硬加密两种。硬加密的典型产品是使用并口的软件狗，它的缺点是端口地址固定，容易被逻辑分析仪或仿真软件跟踪，并且还占用了有限的并口资源。笔者设计的基于总线的加密卡具有以下几个优点：第一，总线是当今计算机使用的主流标准总线，具有丰富的硬件资源，因此不易受资源环境限制；第二，设备配置空间采用自动配置方式，反跟踪能力强；第三，在扩展卡上易于实现先进的加密算法。总体设计方案基于总线的加密卡插在计算机的总线插槽上（连接器），主处理器通过与加密卡通信，获取密钥及其它数据。加密卡的工作过程和工作原理是：系统动态分配给加密卡字节空间，被加密软件通过驱动程序访问该空间；加密卡收到访问命令后，通过专用接口芯片，把总线访问时序转化为本地总线访问时序；本地总线信号经过转换处理后，与单片机相连，按约定的通信协议与单片机通信。上述过程实现了主处理器对加密卡的访问操作。免责声明：图文来源网络征集，版权归原作者所有。若侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本站联系，我们将及时更正、删除！谢谢！第 2 页 共 7 页图 1 硬件总体设计方案下面以主处理器对加密卡进行写操作为例，阐述具体的实现方法。加密卡采用公司的作为总线周期与本地总线周期进行转换的接口芯片。作为总线从设备，又充当了本地总线主设备，对其配置可通过实现。主处理器对加密卡进行写操作，把总线时序转化为位本地数据总线写操作。这位本地数据总线通过公司的与单片机的口相连，完成本地总线与之间的数据传输、握手信号转换控制等功能。对位本地数据总线写操作进行处理，产生中断信号。该中断信号与的相连，使产生中断。产生中断后，检测与其口相连的本地读写信号、。当为低电平、为高电平时，判断目前的操作是否为写操作。确认是写操作后，把口上的位数据取下来，然后用（经转换后）通知的，表明自己已经把当前的位数据取走，可以继续下面的工作。收到有效后，结束当前的位数据写操作。总线的一次位数据写操作，本地总线需要四次位数据写操作，通过字节使能、区分当前的位数据是第几个字节有效。免责声明：图文来源网络征集，版权归原作者所有。若侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本站联系，我们将及时更正、删除！谢谢！第 3 页 共 7 页加密卡硬件总体设计方案如图所示。硬件各组成部分说明部分是总线专用接口芯片，采用工艺，引脚封装，符合总线标准版。其总线接口信号与总线信号位置对应，因此可直接相连，易于实现。的最大数据传输速率可达；本地时钟最高可至，且无需与时钟同步；可通过两个本地中断输入或软件设置产生中断。它支持三种本地总线工作模式，实际设计采用地址和数据线非复用、位本地数据总线、非模式。内部有一个字节配置空间，一个字节本地配置寄存器组。对的配置可由主机或符合线协议的串行完成（注：模式必须由串行完成配置）。实际设计采用公司的存放配置信息。系统初始化时，自动将配置信息装入，约需。如果不存在或检测到空设备，则设置为默认值。在设计中，用到的配置项目有：设备：；厂商：；分类代码：；子系统：；子系统厂商：；支持中断，：；分配字节本地空间：（例）免责声明：图文来源网络征集，版权归原作者所有。若侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本站联系，我们将及时更正、删除！谢谢！第 4 页 共 7 页；其它本地地址空间未使用：；字节本地空间基地址（模对齐）：（）（仅为示例）；字节本地空间描述符：（）（非猝发、输入使能、输入不使能、不预取、各内部等待状态数均为、位本地数据总线宽度、小模式）；中断控制状态，：（使能、边沿触发中断选择使能、不使能、中断使能、非软件中断、接口模式不使能）；、从设备应答、串行、初始化控制，：。有两点要注意：一是设计中采用公司推荐使用的串行按字（）为单位组织；二是开发器编辑输入与手工书写的顺序对应关系，以厂商：为例，在开发器编辑输入的是，而不是。本地信号的含义是：本地位数据总线；：写有效；：读有效；：数据传输方向，高电平为写操作，低电平为读操作；和：字节使能，表明当前 上的数据是第几个字节（到）；：写数据准备好或读数据已取走；：外部设备（此设计指单片机）已把写操作数据取走或读操作数据准备好；：外部设备通过向主机发送中断，当单片机验证密钥免责声明：图文来源网络征集，版权归原作者所有。若侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本站联系，我们将及时更正、删除！谢谢！第 5 页 共 7 页正确，向主处理器发送请求，表明可以开始从中读取相关数据。需注意的是，在使用时，某些引脚要加阻值为的下拉或上拉电阻。因此在实现时，给、引脚加下拉电阻，、引脚加上拉电阻。图 2PCI9052 本地写时序以主处理器向单片机写数据为例，图给出了的本地写时序。部分为降低数据被解析的风险，应尽量减少使用分离元件。因此在设计中选用了公司的。该芯片采用技术，引脚封装，拥有个门，个引脚另加个专用输入，个寄存器，个全局时钟，兼容的输入输出信号。具有在系统可编程（）功能，可方便实现硬件重构，易于升级，降低了设计风险，并且安全性能高。与单片机之间的位数据线进行双向数据传输，不能简单地直接相连，需要进行传输方向控制和数据隔离。故用作为本地信号与单片机信号进行信号传递的接口，图给出了位数据信号双向传输的原理图。的开发软件版支持、等语言及原理图输入，且通过免责声明：图文来源网络征集，版权归原作者所有。若侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本站联系，我们将及时更正、删除！谢谢！第 6 页 共 7 页专用下载电缆可把最终生成的文件写入，实现编程。在设计时采用了原理图输入的方法。原理图中用到的的功能描述为：当时，为输出，为输入，即；当时，为输入，为输出，即。的功能描述为：位触发器（带异步清除）。结合本地读写时序，可以分析得出，在进行读写操作时，图实现了 与 之间正常的数据传输；在非读写时，双方数据处于正常隔离状态。单片机部分单片机采用公司的。这是一个位微处理器，采用工艺，引脚封装。它含有字节和字节，且自身具有加密保护功能。单片机不进行外部存储器和的扩展，程序存储和运行均在片内完成，有效地保证了加密强度。图 3LAD7.0与 D7.0之间的数据传输单片机的口接图的，并加的上拉排阻。、作为单片机输入信号接口。写数据准备好或读数据已取走信号作为单片机输入信号接（);写数据单片机已取走或读数据单片机准备好信号作为单片机输出信号接;接的作为单片机输出信号，经接的，通过免责声明：图文来源网络征集，版权归原作者所有。若侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本站联系，我们将及时更正、删除！谢谢！第 7 页 共 7 页向主机发送中断请求。基于总线的加密卡，依照总线标准版，通过动态分配字节空间，实现主处理器与卡上单片机之间的握手通信。被加密软件通过访问加密卡，获取软件正常执行的相关权限。在加密卡不存在的情况下，被加密软件因得不到相关授权而无法运行，从而实现了加密功能。在单片机的存储器里，除了存放密钥之外，设计者还可以把被加密软件的部分程序、算法或常数写入单片机的存储器，在加密卡不存在的情况下，被加密软件的功能是不完整的，从根本上防止了软件破解。