USB智能密码钥匙访问控制技术研究

论文摘要

随着互联网技术及其应用的迅猛发展,互联网的应用已经极大的改变和重塑社会公众生活方式的时候,政府的电子化自然地成为社会对政务改革的必然要求,成为全社会信息化的重要环节和中心内容之一。网络安全是电子政务建设的必要选择和基本保证。政府部门对信息技术的有效应用有一个根本性的前提条件,那就是必须要有切实可靠的安全保障。大多数安全措施与技术只能解决部分网络空间的安全问题。专家们发现公钥基础设施(Public Key Infrastructure ,PKI)似乎可以解决绝大多数网络安全问题,并初步形成了一套完整的解决方案。PKI建立在统一的标准和规范基础之上,为网络应用提供实体鉴别、数据的保密性、数据的完整性和交易的抗抵赖等安全服务,因而是信息安全的关键技术。USB智能密码钥匙是一种USB接口的硬件设备。它内置智能卡芯片,具有安全存储和安全计算功能。可以存储用户的敏感信息和进行计算功能,由于进行计算功能所需要的某些因素设置为只能从USB智能密码钥匙里面获取,而不允许被读出来,所以普遍用于网络身份识别等应用,特别适合做为PKI应用中的个人数字签名终端设备。本文USB智能密码钥匙的体系结构介绍了各硬件模块组成,介绍了卡内操作系统各部分,其中包括:安全管理和文件系统等。尽管各种USB智能密码钥匙得到了广泛的应用,但不同开发商的安全产品的体系结构和接口却不尽相同。由于各个驱动缺乏统一的技术标准,使得上层应用程序开发者经常进行重复开发,安全服务很难共用。因此本文介绍了三种与具体的加密设备无关,为应用程序开发者屏蔽了底层信息安全技术的复杂性,给上层用户提供了方便易用的中间平台访问方式,即计算机操作系统可以采用PC/SC、PKCS、CryptoAPI三种方式访问USB智能密码钥匙,其中CSP是CryptoAPI的重要实现部分。本文还提出采用基于统一管理平台扩充和底层统一驱动的实现方式,解决了在一台电脑上支持不同芯片厂商的USB智能密码钥匙的问题,其中统一管理平台是针对USB智能密码钥匙管理工具能够同时管理不同种类USB智能密码钥匙的解决方案,而底层统一驱动则在驱动层解决了同时多个芯片驱动后,各个芯片的驱动程序会在系统中可能发生冲突的隐患。

论文目录

• 内容摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 PKI 的组成
• 1.3 存储介质的选择
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本文的章节安排
• 第2章 USB 智能密码钥匙的体系结构
• 2.1 USB 智能密码钥匙的特点
• 2.1.1 双因子认证
• 2.1.2 大容量高安全存储空间
• 2.1.3 硬件实现加密算法
• 2.1.4 携带、使用方便
• 2.2 USB 智能密码钥匙体系结构简介
• 2.3 硬件层
• 2.3.1 智能卡标准
• 2.3.2 USB 智能密码钥匙安全芯片
• 2.3.3 安全操作系统（COS）
• 2.3.4 COS 的主要功能
• 2.3.5 COS 的文件管理
• 2.3.6 安全机制
• 2.4 软件层
• 第3章 USB 智能密码钥匙设备的访问控制
• 3.1 通过PC/SC 访问控制USB 智能密码钥匙设备
• 3.1.1 智能卡读卡器
• 3.1.2 智能卡服务提供者
• 3.1.3 智能卡资源管理器
• 3.2 通过PKCS 访问控制USB 智能密码钥匙设备
• 3.2.1 PKCS＃11 简介
• 3.2.2 PKCS#11 接口函数
• 3.3 通过CryptoAPI 访问控制USB 智能密码钥匙设备
• 3.3.1 CryptoAPI 简介
• 3.3.2 CSP 简介
• 3.3.3 CSP 函数接口
• 第4章 USB 智能密码钥匙统一驱动
• 4.1 USB 智能密码钥匙管理统一平台
• 4.1.1 管理统一平台的提出
• 4.1.2 实现思想
• 4.1.3 实现技术
• 4.1.4 后台服务监控
• 4.1.5 设备动态库接口标准
• 4.2 USB 智能密码钥匙底层统一驱动
• 4.2.1 多驱动的弊端
• 4.2.2 底层统一驱动方案
• 4.2.3 底层统一驱动的影响
• 4.2.4 底层统一驱动对原有应用的支持
• 4.2.5 统一驱动对效率的影响
• 4.3 两种解决方案的比较
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文