基于WinPE启动的加密U盘量产技术研究与实现
发布时间：2020-07-30 09:29
【摘要】：随着信息技术的发展和数字产品的普及,随身可携带的U盘已经成为每个人必备的存储设备。然而普通的U盘存储功能已经渐渐不能满足客户日益增长的需求。出于对关键数据的保密,市场上出现了可加密的U盘。出于对受损的操作系统的恢复,出现了可自启动的WinPE在盘操作系统。如何才能将这两个不同功能的需求集成于一个U盘之上,于是一种基于WinPE启动的加密U盘量产技术就应运而生了。 本文首先研究了主要的加解密算法包括对称加密,非对称加密和数字签名的技术,同时分析了启动盘的主要技术要点。针对市场上主流的基于8位处理器的加密U盘产品的不足(8位处理器容易被破解且无法进行复杂的加密运算),设计并量产出基于SCCII+安全芯片的高速率、高安全性的加密U盘,并提出了整个量产加密U盘的开发架构。在此设计架构基础上,进一步深入研究了加密U盘固件端开发架构的设计,以及客户端基于WinPE启动的U盘量产软件架构的设计与实现。 本文工作的创新性主要体现在以下五个方面: 1.研究并实现了加密U盘特有的SCSI私有命令指令,扩展了标准UFI命令以外更多与U盘交互的方式。2.研究并实现了基于SCCII+安全芯片SCB2加密模块的U盘加解密操作的实现,很大程度解决了基于8位处理器的加密U盘产品容易被破解的不足。3.研究并实现了U盘实时检测插入技术,提高了量产工具检测插入U盘的灵敏度。4.研究并实现了利用多线程技术实现同时量产多个U盘,大大改善了市面上量产工具只能一次量产一个U盘的局限性。5.研究并实现了量产U盘的同时,FAT表格式化文件的写入,创新性地在加密U盘的基础上,增加了WinPE启动功能的特性,完全符合U盘功能多元化的趋势。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP333.2
【图文】：
第 17页图 4 SCCII+结构框图[14]Figure 4 SCCII+ Block Diagram[14]SCCII+安全控制器具有多种接口，如 NAND Flash 接口、USB 接口，SPI、SCI、UCI 接口等。以下仅对加密 U 盘中主要涉及的接口特点进行描述： 通用输入输出端口（GPIO）： 通过软件编程可以实现位操作。 不用的外围设备可以复用成。 最大支持24个GPIO口。 USB控制器：
Figure 6 Bulk Transfer Format[14]图6给出了批量传输的输入输出事务格式。 输入：当主机准备好接收批量数据时，发送一个IN 令牌包。如果设备接收到有错的IN 令牌包，就忽略。如果令牌包正确的被接收，设备既可以发送批量数据包，也可以发送一个STALL 包表示当前Endpoint 正忙，暂时没有数据要发送。 输出：当主机要向设备发送批量数据包，首先发送一个OUT 令牌后紧跟着发送批量数据包。如果OUT 令牌或者数据包存在错误，设备就会忽略这些包。如果设备的Endpoint 缓冲是空的，并且它已经把数据放到endpoint 缓冲
图 12 FTL 扇区映射[1]Figure 12 FTL sector relocation[1]上图形象地描述了 FTL 的工作机制。对于 Windows 操作系统看到的 NANDFlash 是一个块连续的块设备，而 NAND Flash 的物理地址是不可能连续的，必须通过 FTL 层将操作系统发过来的逻辑地址转换成 NAND Flash 非连续空间对应的物理地址。PCMCIA 组织的 FTL 规范中将地址分成三类：虚拟地块、逻辑地址、物理地址。虚拟地址是指 PC 机文件系统 FAT 层给出的地址，是以扇区为单位的。例如虚拟地址为 500,它表示文件系统的第 500 个扇区。逻辑地址是指虚拟地址经过 FTL 层的转换，映射到别一个地址，此地址也是以扇区为单位的。物理地址是指逻辑地址所对应的 NAND Flash 中具体的物理存储地址。FTL 规范了提到的“块”，均是指文件系统扇区的概念，并非 NAND Flash 的物理块。FTL 规范了采用了三级映射的方法。本文固件端设计的 NandFlash 地址映射和解析主要采用二级映射的方法，将 PC机给的地址称为逻辑地址，将 NAND Flash 的实际地址称为物理地址，且本小节中提到的“块”均是指 NAND Flash 的物理块。
本文编号：2775354
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP333.2
【图文】：
第 17页图 4 SCCII+结构框图[14]Figure 4 SCCII+ Block Diagram[14]SCCII+安全控制器具有多种接口，如 NAND Flash 接口、USB 接口，SPI、SCI、UCI 接口等。以下仅对加密 U 盘中主要涉及的接口特点进行描述： 通用输入输出端口（GPIO）： 通过软件编程可以实现位操作。 不用的外围设备可以复用成。 最大支持24个GPIO口。 USB控制器：
Figure 6 Bulk Transfer Format[14]图6给出了批量传输的输入输出事务格式。 输入：当主机准备好接收批量数据时，发送一个IN 令牌包。如果设备接收到有错的IN 令牌包，就忽略。如果令牌包正确的被接收，设备既可以发送批量数据包，也可以发送一个STALL 包表示当前Endpoint 正忙，暂时没有数据要发送。 输出：当主机要向设备发送批量数据包，首先发送一个OUT 令牌后紧跟着发送批量数据包。如果OUT 令牌或者数据包存在错误，设备就会忽略这些包。如果设备的Endpoint 缓冲是空的，并且它已经把数据放到endpoint 缓冲
图 12 FTL 扇区映射[1]Figure 12 FTL sector relocation[1]上图形象地描述了 FTL 的工作机制。对于 Windows 操作系统看到的 NANDFlash 是一个块连续的块设备，而 NAND Flash 的物理地址是不可能连续的，必须通过 FTL 层将操作系统发过来的逻辑地址转换成 NAND Flash 非连续空间对应的物理地址。PCMCIA 组织的 FTL 规范中将地址分成三类：虚拟地块、逻辑地址、物理地址。虚拟地址是指 PC 机文件系统 FAT 层给出的地址，是以扇区为单位的。例如虚拟地址为 500,它表示文件系统的第 500 个扇区。逻辑地址是指虚拟地址经过 FTL 层的转换，映射到别一个地址，此地址也是以扇区为单位的。物理地址是指逻辑地址所对应的 NAND Flash 中具体的物理存储地址。FTL 规范了提到的“块”，均是指文件系统扇区的概念，并非 NAND Flash 的物理块。FTL 规范了采用了三级映射的方法。本文固件端设计的 NandFlash 地址映射和解析主要采用二级映射的方法，将 PC机给的地址称为逻辑地址，将 NAND Flash 的实际地址称为物理地址，且本小节中提到的“块”均是指 NAND Flash 的物理块。
【引证文献】
相关硕士学位论文 前3条
1 李颢;移动存储介质控制管理系统[D];西安电子科技大学;2011年
2 毛旭富;BCH编解码器在NAND Flash主控中的研究与优化实现[D];上海交通大学;2013年
3 宋默;基于某品牌安全U盘的量产工具研发[D];吉林大学;2013年
本文编号：2775354
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