基于USB2. 0控制器的軟件狗設(shè)計及安全性分析

　　3. 2 硬件實現(xiàn)

　　本設(shè)計中采用Cypress 公司推出的CY7C68013A芯片， 該芯片屬于EZ- USB FX2系列芯片， 是世界上第一個集成USB2. 0 協(xié)議的微處理器， 它支持12Mb / s的全速傳輸和480Mb / s高速傳輸。

　　CY7C68013A芯片結(jié)構(gòu)包括增強型8051 處理器、串行接口引擎( SIE )、USB2. 0收發(fā)器、16KB 的RAM、4KB的FIFO 存儲器、數(shù)據(jù)總線、地址總線以及通用可編程接口( GPIF)等， 如圖3所示。

圖3 CY7C68013A 芯片結(jié)構(gòu)圖。

　　USB 加密狗一般由USB 控制器、單片機、外接存儲器構(gòu)成， 而CY7C68013A 將三者集成為一個芯片， 使硬件實現(xiàn)變得非常簡單， 只需配置好外圍電容、電阻即可。芯片提供了0、1、2、4、6、8 幾個端點， 端點0和端點1僅由固件訪問， 由于其余端點都是單向訪問的， 在此使用端點2和端點6， 用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

　　該芯片集成的增強型8051比標(biāo)準(zhǔn)8051有更快的執(zhí)行速度以及更大的存儲器空間， 因此， 它可以在較短的時間內(nèi)完成比較復(fù)雜的算法， 而且不需另外擴展存儲空間。芯片內(nèi)部還有一個串行接口引擎S IE， 由它來完成大部分USB2. 0協(xié)議的處理工作，這樣大大減輕了固件程序的工作量。

　　3. 3 軟件設(shè)計

　　軟件設(shè)計主要包括三部分: 芯片固件程序、設(shè)備驅(qū)動程序、PC應(yīng)用程序。

　　Cypress公司的EZ- U SB FX2開發(fā)套件提供了完整的CY7C68013A 驅(qū)動程序源代碼、固件的框架、控制面板程序， 方便用戶開發(fā)， 縮短了開發(fā)周期。本設(shè)計中的驅(qū)動程序就是對FX2開發(fā)套件中所帶的驅(qū)動程序進行修改而得到的。利用提供的固件框架完成設(shè)備的初始化， 使用端點2和端點6的實時傳輸方式， 實時得到動態(tài)產(chǎn)生的PIN 碼。

　　在本設(shè)計中， PC 應(yīng)用程序是指與加密狗的接口程序， 選用VC6. 0 為開發(fā)平臺來開發(fā)應(yīng)用程序， 利用C reateF ile得到USB 句柄， 使用D ev iceIoControl函數(shù)來進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送， 并編制U SB 軟件狗的主機接口函數(shù)， 將接口函數(shù)封裝于usbdog. d ll文件中， 供被保護軟件調(diào)用。

　　使用開發(fā)套件中提供的控制面板程序可以調(diào)試程序， 驗證應(yīng)用程序傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

　　4 結(jié)束語

　　USB2. 0軟件狗和其他軟件狗相比有其獨有的優(yōu)越性。首先， USB 憑借其即插即用極大地方便了用戶使用， 免除了開機箱和重啟動的麻煩， 能夠為個人筆記本電腦提供一個具有快速通信能力的數(shù)據(jù)加密設(shè)備。第二， USB2. 0的高速數(shù)據(jù)傳輸能力保證了運行過程中的動態(tài)加密， 其特有的打包方法和編碼格式， 增加了加密數(shù)據(jù)在傳輸過程中被截獲及解密的難度。第三， 采用USB 軟件狗的PIN 碼保護和動態(tài)口令相結(jié)合的方法， 避免了解密者獲取和推算動態(tài)口令。第四， 本設(shè)計中采用Cypress 公司的CY7C68013A 芯片作為主芯片， 使得硬件電路設(shè)計簡單， 占用空間小， Cypress公司提供的套件開發(fā)固件程序和驅(qū)動程序， 用VC6. 0 開發(fā)加密的軟件平臺， 極大地縮短了開發(fā)周期。

　　作為USB2. 0 技術(shù)和軟件狗技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物， USB 軟件狗無疑會具有十分強大的生命力。