安全U盘嵌入式系统的设计与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文SCB2andSOon,wildlyappliedinthedemandsofelectroncommerr．2,electrongovernmentaffair嬲wellasintemetbank．Keywords：USBDisLUSBKey,SecurityUSBDisLChipOperationSystem,PublicKeyInf／astmctureⅡl独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用

2、的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识至Ⅱ本声明的法律效果由本人承担。学位论文作者签名：荫赤列蓉日期：删6年fo月弦Ft学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即；学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等幅值手段保存和

3、汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密囡。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：材；i弘括日期：伊6年tO月20Et指导教师签名：f每芑霄日期：沙6年t。月如日华中科技大学硕士学位论文1．1课题背景1绪论本课题来源于武汉天喻信息产业股份有限公司市场部提供的应用需求。根据市场部提供的需求信息，用户需要能够提供大容量存储的设备，而且要为存储的数据提供双重保护：一方面防止非法用户访问数据，另一方面要保证存储的数据是加密的，以满足公司内部的文件移动存储需求和安全上的要求。同

4、时由于存储的数据是公司内部的机密数据，用户希望大容量安全存储设备仅能够在公司内部电脑上使用，要求从硬件级别上为这种需求提供安全保证．公司在USBKey的基础上提出了将USBKey的安全性与U盘的大容量存储的特性结合起来的课题，并将产品命名为UDisk。UDisk将紧密整合USBKey的安全特性与u盘的大容量存储特性，并将USBKey的安全特性扩展到外部的大容量存储芯片中，提供对大容量数据芯片级的安全保护，以满足市场上对大容量安全存储设备的需求。1．1．1UDisk的研发背景随着网络技术和安全电子交

5、易的不断发展，使用者身分认证和数据安全的问题日益受到人们的重视。其中，USBKey以其安全性、便携性和安全策略的灵活性，在众多安全方案中脱颖而出，成为安全应用领域的佼佼者【l】。U盘是近年来发展起来的另一类设备，其容量大、便于携带且成本较低，因而迅速的普及开来12】。但是，u盘的使用是透明的，一旦丢失，其中存储的所有数据和文件都将被任意读出。这就限制了其在特殊的或者有安全要求的领域(如税务信息的电子申报、社保体系的数据采集和上传等)中的使用。作为国家规划布局内的重点软件企业，湖北省高新技术企业，国

6、家税务、社保、金融、信息安全产品的Ic卡及IC卡读写机的提供商，国家商用密码产品定点生产、销售单位，武汉天喻信息产业股份有限公司为了满足市场对大容量数据安全存储的需求，决定开发一款加密型U盘以填补市场上的空白。在天喻的COS(ChipOperation华中科技大学硕士学位论文System)基础上，UDisk将整合USBKey的安全特性和u盘的大容量存储特性，使它不仅能够提供完整的PIG(PublicKeyInfrastructure，公钥基础设施)功能，还能够为大容量敏感数据的存储提供一个统一的解

7、决方案。UDisk产品将具有高可靠性、高安全性、便携性、不可复制性等特点，能够为存储的数据提供芯片级的安全保护，可广泛应用于多种应用和网络服务．配合PC机用户软件，UDisk将能够广泛适用于网络身份认证、远程访问控制、电子商务、电子政务、网络银行、系统登录、软件和数据保护等应用领域。UDisk作为一款大容量安全存储产品，其研发将填补市场上大容量敏感数据全存储产品的空白。1．1．2U1)isk开发的硬件环境UDisk产品的开发选用中兴集成电路有限公司的Z32UF芯片作为主控芯片，并配合三星的NAND

8、Flash存储芯片来实现大容量加密存储。选用的硬件平台是基于多种因素的综合考虑。Z32UF芯片的CPU核是在方舟科技的Area2(方舟科技自主知识产权CPU核心)CPU核的基础上进行安全改造而成的Area2SCPU核。Area2SCPU核是一款高性能低功耗微处理器内核，实现的是Area第二版指令集。Arca2SCPU核心采用五级流水和哈佛高速缓存结构。它集成了带32路全关联TLB和段／页式物理地址保护的存储管理单元和lK字节的指令和IK字节的数据高速缓存，使其具有高性能、低功耗的特