基于ARM9的安全保密U盘的实现

论文摘要

随着USB技术和闪存技术的飞速发展,一种结合这两种新技术的产品——U盘应运而生。它采用闪存存储介质（Flash Memory）和通用串行总线（USB）接口,可用于存储任何数据文件和在电脑间方便地交换文件,U盘的存储容量大,存储速度快,为软盘的20多倍,工作时不需要物理驱动器,也不需要外接电源,可热插拔,轻巧精致,携带使用简单方便。同时在Windows Me/2000/XP, Mac OS 9. x/Mac OS X/Linux2.4x等操作系统中已经预置了U盘驱动。然而随着U盘的应用越来越广泛,由此带来的资料泄密时有发生。由此本文提出指纹识别的安全U盘以及配套windows平台软件的研发。其中U盘要求,使用前进行指纹识别认证,只有通过了指纹认证才能看到真正U盘的数据,否则是无法操作U盘的。同时在对U盘进行读写操作时,U盘内部要对数据进行AES-128加解密操作以进一步保证数据的安全。配套windows平台软件主要提供用户完成操作的良好人机界面以及通知U盘进入指纹识别状态。这样最大程度的保障了资料的安全性。根据设计要求,本系统采用OKI公司的ML69Q6203为主控芯片,该芯片集成USB2.0控制器和512k的片内存储空间;采用AuthenTec的AES2510作为指纹识别模块,该指纹模块是基于Trueprint技术的新一代擦刮式指纹传感器,能够深入真皮层进行指纹识别,可探测到放在上面的是真的手指还是假的或死的手指。闪存芯片采用三星公司的K9F5608U0A芯片,该芯片具有32Mb容量,读写速度块,数据保存时间长,使用寿命长的优点。本文在深入研究USB2.0协议,USB大容量存储协议特别是其中的BULK ONLY传输协议和UFI协议的基础上,完成了整个系统的开发,基本达到设计要求,同时重点讨论了其中U盘固件程序的具体实现。解决了如何使U盘在连入系统后,识别为一个只读光驱和一个磁盘分区的问题,以及如何在没通过指纹识别的情况下,不允许系统对磁盘分区的访问等问题。限于时间和精力,本课题还有需要进一步优化的地方,如windows配套应用程序拓展功能的开发,U盘数据传输性能的进一步优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究目的和意义
• 1.2 论文主要工作
• 1.3 论文内容组织
• 第二章 USB 协议介绍
• 2.1 USB2.0 协议简介
• 2.1.1 USB 体系结构
• 2.1.2 USB 数据流模型
• 2.1.3 USB 设备架构
• 2.1.4 USB 设备枚举过程
• 2.2 USB 大容量存储协议
• 2.2.1 BULK ONLY 协议
• 2.2.2 UFI 协议
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统总体方案
• 3.1 系统设计要求
• 3.2 系统方案设计
• 3.2.1 主控模块
• 3.2.2 指纹识别模块
• 3.2.3 闪存模块
• 3.3 系统工作流程
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统器件选择
• 4.1 主控芯片选择
• 4.1.1 ARM 处理器
• 4.1.2 ARM 的体系结构
• 4.1.3 OKI-ML69Q6203 芯片简介
• 4.2 指纹识别模块选择
• 4.2.1 指纹识别技术简介
• 4.2.2 AES2510 芯片简介
• 4.3 存储器件选择
• 4.3.1 存储器知识简介
• 4.3.2 K9f5608U0A 特性
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统软件实现
• 5.1 系统工作流程
• 5.2 开发平台简介
• 5.2.1 ADS1.2 开发工具
• 5.2.2 Bus Hound 抓包工具
• 5.3 固件程序实现
• 5.3.1 主控芯片闪存盘功能实现
• 5.3.2 指纹模块功能实现
• 5.3.3 AES 数据加密算法实现
• 5.4 Windows 平台配套软件实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统测试与分析
• 6.1 运行环境
• 6.2 测试结果
• 6.3 测试结果分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果