基于USB2. 0控制器的軟件狗設(shè)計(jì)及安全性分析

　　3. 2 硬件實(shí)現(xiàn)

　　本設(shè)計(jì)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(gè)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(qiáng)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(chǔ)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(jī)、外接存儲(chǔ)器構(gòu)成， 而CY7C68013A 將三者集成為一個(gè)芯片， 使硬件實(shí)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(gè)端點(diǎn)， 端點(diǎn)0和端點(diǎn)1僅由固件訪問， 由于其余端點(diǎn)都是單向訪問的， 在此使用端點(diǎn)2和端點(diǎn)6， 用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

　　該芯片集成的增強(qiáng)型8051比標(biāo)準(zhǔn)8051有更快的執(zhí)行速度以及更大的存儲(chǔ)器空間， 因此， 它可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成比較復(fù)雜的算法， 而且不需另外擴(kuò)展存儲(chǔ)空間。芯片內(nèi)部還有一個(gè)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(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)主要包括三部分: 芯片固件程序、設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jì)中的驅(qū)動(dòng)程序就是對FX2開發(fā)套件中所帶的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)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(diǎn)2和端點(diǎn)6的實(shí)時(shí)傳輸方式， 實(shí)時(shí)得到動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的PIN 碼。

　　在本設(shè)計(jì)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(tái)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(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送， 并編制U SB 軟件狗的主機(jī)接口函數(shù)， 將接口函數(shù)封裝于usbdog. d ll文件中， 供被保護(hù)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(yàn)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(dú)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(jī)箱和重啟動(dòng)的麻煩， 能夠?yàn)閭€(gè)人筆記本電腦提供一個(gè)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(yùn)行過程中的動(dòng)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(hù)和動(dòng)態(tài)口令相結(jié)合的方法， 避免了解密者獲取和推算動(dòng)態(tài)口令。第四， 本設(shè)計(jì)中采用Cypress 公司的CY7C68013A 芯片作為主芯片， 使得硬件電路設(shè)計(jì)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(dòng)程序， 用VC6. 0 開發(fā)加密的軟件平臺(tái)， 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(huì)具有十分強(qiáng)大的生命力。