基于USB2. 0控制器的軟件狗設計及安全性分析

　　3. 2 硬件實現(xiàn)

　　本設計中采用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芯片結構包括增強型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 芯片結構圖。

　　USB 加密狗一般由USB 控制器、單片機、外接存儲器構成， 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)據的發(fā)送和接收。

　　該芯片集成的增強型8051比標準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完成比較復雜的算法， 而且不需另外擴展存儲空間。芯片內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 軟件設計

　　軟件設計主要包括三部分: 芯片固件程序、設備驅動程序、PC應用程序。

　　Cypress公司的EZ- U SB FX2開發(fā)套件提供了完整的CY7C68013A 驅動程序源代碼、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。本設計中的驅動程序就是對FX2開發(fā)套件中所帶的驅動程序進行修改而得到的。利用提供的固件框架完成設備的初始化， 使用端點2和端點6的實時傳輸方式， 實時得到動態(tài)產生的PIN 碼。

　　在本設計中， PC 應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， 供被保護軟件調用。

　　使用開發(fā)套件中提供的控制面板程序可以調試程序， 驗證應用程序傳輸數(shù)據的準確性。

　　4 結束語

　　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)據加密設備。第二， USB2. 0的高速數(shù)據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)口令相結合的方法， 避免了解密者獲取和推算動態(tài)口令。第四， 本設計中采用Cypress 公司的CY7C68013A 芯片作為主芯片， 使得硬件電路設計簡單， 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 技術和軟件狗技術相結合的產物， USB 軟件狗無疑會具有十分強大的生命力。