[发明专利]一种USB接口的设备身份认证模块及认证方法

说明书

技术领域

本发明属于信息安全技术的身份认证领域，具体涉及一种USB接口的设备身份认证模块及认证方法。

背景技术

USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)是一种高速串行通信接口规范，广泛应用于计算机、打印机、U盘、手机、平板电脑、数码照相机等电子产品。在标准的USB协议中，没有对USB设备进行身份认证的机制，因此，在需要较高安全等级的应用环境中，USB接口存在很大的安全风险。

USB规范定义了四种基本传输类型，分别是：控制传输、中断传输、批量传输、同步传输，在以上四种传输类型的基础上可以实现各种USB传输协议。由于各种USB设备采用的传输协议种类较多，因此身份认证机制如何兼容各种USB传输协议是一个难点。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种USB接口的设备身份认证模块及认证方法，通过在USB接口上安装身份认证模块，可以在不改变USB设备原有功能的前提下，为现有的USB设备增加身份认证功能，由此提高USB设备与外部通信的安全性，抵御对USB接口发起的恶意攻击。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种USB接口的设备身份认证模块，其嵌入式微处理器分别与USB Host接口模块、USB Device接口模块和FLASH存储模块双向连接；嵌入式微处理器与USB通道电子开关模块单向连接；USB Host接口模块和USB Device接口模块分别连接到USB通道电子开关模块的两端。

本发明还提供了一种USB接口的设备身份认证方法，在USB设备之间进行通信前，USB通道电子开关模块将USB Host接口和USB Device接口之间的连接断开，使得通信双方的USB设备之间的通信线路处于断开状态；然后进行双向设备身份认证：如果认证失败则令USB Host接口和USB Device接口之间的连接始终处于断开状态，如果认证成功则USB通道电子开关模块将USB Host接口和USB Device接口直接连通，使得通信双方的USB设备之间的通信线路处于导通状态，USB设备进入相互通信阶段。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

1)在USB设备之间进行通信时，在身份认证通过前，通信双方的USB设备之间的通信线路处于断开状态。在身份认证成功完成后，通信双方的USB设备之间的通信线路处于导通状态。通过这种机制，可以阻止安装有设备身份认证模块的USB设备与未安装设备身份认证模块的USB设备进行通信，利用身份认证的方法实现对USB设备的访问权限进行控制，抵御从外部对USB设备的非法攻击。

2)本发明中，在身份认证完成后，USB设备之间的通信线路是通过电子开关连通的，其效果与USB设备之间采用标准USB线缆直接连接完全相同，设备身份认证模块不改变USB设备之间通信的信号和数据，因此所述设备身份认证模块可适用于任何USB传输协议。

3)本发明中，对USB设备插入和拔出的检测机制保证了身份认证的结果只对当前插入的USB设备有效，可抵御在身份认证成功完成后插入非法USB设备进行攻击的行为。

4)身份认证采用基于SM2商密算法的挑战-应答机制，可以实现高可靠的双向身份认证。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的硬件构成原理图；

图2是两个USB设备一对一的通信方式示意图；

图3是多个USB设备通过USB HUB互联构成一对多的通信方式示意图。

具体实施方式

一种USB接口的设备身份认证模块，以嵌入式微处理器为核心，具有一个USB Device接口和一个USB Host接口，串联安装在每个参与通信的USB设备的USB接口和USB通信线路之间，对需要通信的两个或多个USB设备提供相互之间的双向身份认证，防止非法USB设备接入。该模块的认证机制可适用于任何USB传输协议。

如图1所示，该模块具体包括：嵌入式微处理器、USB Host接口模块、USBDevice接口模块、电源转换模块、复位模块、时钟模块、FLASH存储模块、USB通道电子开关模块、USB设备拔插检测模块等。其中：