CN201054140Y - 信息安全控制芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种信息安全控制芯片，其包括：一微处理器模块，控制接口模块与外部设备的数据通讯传输，控制加解密模块进行加解密运算，控制存储模块保存从接口模块接收到的数据或加解密运算结果；存储模块，用于存储数据、加解密密钥、加解密运算结果；加解密模块，在微处理器的控制下，生成加解密所需要的密钥，或者应用所生成的密钥进行加解密运算；接口模块，用于与外部设备的数据通讯；电源检测模块，在微处理器模块控制下实现电源检测管理；以及内部总线，电气连接上述模块，并传送上述的数据。本实用新型信息安全控制芯片相比现有的安全芯片具有更多的安全应用、更高的安全性、更高的通用性和易用性。

Description

信息安全控制芯片

技术领域

本实用新型涉及网络和计算机安全领域，特别是涉及一种信息安全控制芯片。

背景技术

随着社会信息化程度的不断提高，信息技术应用领域的不断拓展和网络新技术的不断更新，网络和信息安全问题所带来的负面影响也日益突出。目前从技术上分别在软件和硬件两方面采取措施，推动着数据加密技术和物理防范技术的不断发展，而硬件加密必然成为技术发展的趋势，这种硬件加密技术采用集成了硬件加密算法引擎的物理芯片实现。然而，目前的安全芯片设计正面临着一系列的挑战，系统芯片SoC(System-on-a-Chip)已经成为IC业界的焦点，芯片性能越来越强，规模越来越大，开发周期越来越长，设计质量越来越难于控制，芯片设计成本越来越趋于高昂，基于IP(Intellectual Property)集成的可重用设计技术得到了很大的发展。

目前，这类专用集成电路芯片在信息安全领域里应用有智能密钥和安全智能卡和可信计算等。当前，在安全领域如网上银行、电子政务、电子商务、电子军务、网上证券、网络游戏、数据广播和会员管理等采用了智能密钥和安全智能卡产品，是近几年发展起来的一种方便、安全、经济的身份认证技术。智能密钥是一种USB接口的硬件设备，可以存储用户的密钥或数字证书等，利用内置的密码学算法实现对用户身份的认证。智能密钥作为终端加密认证设备，直接从系统和硬件层面提供安全保护，确保关键信息如密钥、证书和权限属性等安全地保存在硬件设备中。安全智能卡也能够存储信息还被用于身份认证，同时具有良好的处理能力和上佳的保密性能。为了提高计算机的安全防护能力，1999年，TCPA(TrustedComputing Platform Alliance)可信计算平台联盟成立，TCPA定义了具有安全存储和加密功能的TPM(Trusted Platform Module)可信平台模块。2003年，TCPA改组更名为TCG(Trusted Computing Group)可信计算组织。这种基于可信计算的安全芯片原理是，将该专用芯片内置于计算机的主板上，能够保护计算机资源被合法用户安全使用，并且保护计算机硬件、软件和数据不遭到破坏、更改和泄露。

类似上述的安全芯片，其通过芯片的I/O接口模块实现与外部设备如计算机(PC)、读卡器、手机等进行通讯，芯片对I/O接口的输入数据进行加解密，从而保证信息的安全。然而，目前的安全芯片没有采取保护技术对内部的存储单元模块实施存储保护，不能够保证芯片内部的存储单元模块的数据是安全的。此外，目前该类安全芯片采用传统的体系结构，内部总线结构比较简单，缺少一个高效、灵活的片上总线结构，越来越难以满足SoC设计过程中的IP可重用技术的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有的安全芯片存在的缺陷，而提供一种新型结构的信息安全控制芯片，所要解决的技术问题是使其具有更多的安全应用、更高的安全性、更高的通用性和易用性等特点，非常适于实用。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种信息安全控制芯片，其特征在于其包括：一微处理器模块，控制接口模块与外部设备的数据通讯传输，并控制接口模块将接收到的数据传送给加解密模块，或者，控制加解密模块进行加解密运算，并控制加解密模块将运算结果传输给接口模块，或者，控制存储模块保存从接口模块接收到的数据或加解密运算结果；存储模块，用于存储数据、加解密密钥、加解密运算结果；加解密模块，在微处理器的控制下，生成加解密所需要的密钥，或者应用所生成的密钥进行加解密运算；接口模块，用于与外部设备的数据通讯，在微处理器的控制下，接收外部设备的输入数据，或者将加解密模块的运算数据传送给外部设备；电源检测模块，在微处理器模块控制下实现电源检测管理；系统总线，用于电气连接微处理器模块与存储模块、安全模块和电源检测模块；IP总线，用于电气连接安全模块和接口模块；以及桥接器，用于连接系统总线与IP总线。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的信息安全控制芯片，其更包括一安全模块，其与所述微处理器模块相互配合工作以保护该信息安全控制芯片内部的信息安全。

前述的信息安全控制芯片，其中所述安全模块包括：存储保护单元，用于保护该信息安全控制芯片上的敏感信息；以及安全检测与防护模块，用于防止非法攻击并保护数据安全。

前述的信息安全控制芯片，其中所述的加解密模块包括：RSA模块，完成RSA加解密运算；DES模块，用于实现DES/3DES加解密算法；以及真随机数发生器，用于快速生成随机数并将其作为RSA、DES运算所需的密钥。

前述的信息安全控制芯片，其中所述的存储模块包括：易失性存储器，用于用户程序运算结果的暂存和临时数据保存；以及非易失性存储器，用于芯片上用户程序和数据静态存储和升级及保存密钥、证书。

前述的信息安全控制芯片，其中所述的接口模块包括USB接口，ISO7816标准接口，LPC接口以及GPIO接口。

借由上述技术方案，本实用新型信息安全控制芯片至少具有下列优点及有益效果：

一、利用总线的分层技术，建立一个基于高效、灵活的片上总线结构，采用这种新型的系统结构并利用IP可重用设计技术，实现复杂系统的高度集成化，以使得各种不同特性的模块与总线更好的相连接。

二、为实现多种安全应用配置了USB接口、ISO7816标准接口、LPC接口及GPIO接口，可应用于智能密钥、安全智能卡、可信计算等信息安全领域。

三、内部集成了存储保护单元，能够实现存储器空间的分区保护并实现存储单元的数据/地址的加密/解密功能，防止对芯片内部的敏感数据进行非法访问，从而保证芯片内部的信息安全。

综上所述，本实用新型具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的安全芯片具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是根据本实用新型的信息安全控制芯片的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的信息安全控制芯片其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，为根据本实用新型一较佳实施例的信息安全控制芯片结构示意图。该信息安全控制芯片包括微处理器模块1、存储模块2、安全模块3、加解密模块4、接口模块5、电源检测模块6、系统总线7、IP(Intellectual Property)总线8以及桥接器9。其中，微处理器模块1，是整个芯片的运算与控制中心，使各个模块协调一致地工作，其控制接口模块5与外部设备的数据通讯传输，并控制接口模块5将接收到的数据传送给加解密模块4，或者，控制加解密模块4进行加解密运算，并控制加解密模块4将运算结果传输给接口模块5，或者，控制存储模块2保存从接口模块5接收到的数据或加解密运算结果，并与安全模块3相互配合工作来保护该信息安全控制芯片内部的信息安全；存储模块2用于保存从接口模块5接收到的数据、加解密密钥、加解密运算结果等；安全模块3与微处理器模块1相互配合工作来实现该信息安全控制芯片内部数据的保护；加解密模块4在微处理器模块1的控制下，对数据进行加解密运算；接口模块5负责与外部设备的通讯，其接收外部设备的输入数据，在微处理器模块1的控制下，将接收到的数据传送给加解密模块4，或者，将来自加解密模块4的数据传输给外部设备；电源检测模块6在微处理器模块1的控制下实现对该信息安全控制芯片电源的检测管理，支持低功耗；芯片的上述各个模块通过内部总线集成在一起，内部总线由系统总线7、IP总线8及桥接器9三部分构成。

存储模块2包括易失性存储器和非易失性存储器，易失性存储器主要用于用户程序运算结果的暂存和临时数据保存；非易失性存储器用于芯片上用户程序和数据静态存储和升级及保存密钥、证书等。

在本实施例中，安全模块3包括存储保护单元和安全检测与防护模块，存储保护单元(MPU，Memory Protection Unit)采用硬件访问控制技术和存储加密技术来保护该信息安全控制芯片上的敏感信息，其可集成于微处理器模块1，例如采用32位CPU集成MPU；安全检测与防护模块采用电流平衡分布设计技术防止能量攻击并保护数据安全。

在本实施例中，加解密模块4包括RSA模块，DES模块，真随机数发生器，RSA模块完成RSA加解密运算；DES模块主要实现DES/3DES(DataEncryption Standard)加解密算法；真随机数发生器用来快速生成随机数并将其作为RSA、DES运算所需的密钥；

在本实施例中，接口模块5包括四种接口，USB接口、ISO7816标准接口、LPC接口及GPIO接口，芯片的不同接口可以有不同的应用。USB接口可用于智能密钥产品，以作为终端加密认证设备；LPC接口是为可信计算领域应用而配置的接口，与计算机主板上的南桥芯片组相连接，芯片与计算机进行数据传输；GPIO接口为一种通用输入输出接口，可被用作多种功能，其基本功能是提供一个外部接口以访问片外资源，当它们不是被用来提供外部接口时，可被用作通用数字输入/输出(I/O)端；7816接口用于提供智能卡接口，其允许该芯片的微处理器模块1和外设之间进行异步串行通信。当然，本领域技术人员可以使用其中部分接口或其他接口以适应不同应用，此皆在本实用新型的技术方案范围内。

在本实施例中，系统总线7负责电气连接微处理器模块1与存储模块2、安全模块3和电源检测模块6，以实现高速、宽带宽的数据传输；而IP总线8则是用来电气连接芯片的加解密模块4和接口模块5，以满足功耗低、便携、重用性的要求；系统总线7与IP总线8之间通过桥接器9相连。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种信息安全控制芯片，其特征在于其包括：

一微处理器模块，控制接口模块与外部设备的数据通讯传输，并控制接口模块将接收到的数据传送给加解密模块，或者，控制加解密模块进行加解密运算，并控制加解密模块将运算结果传输给接口模块，或者，控制存储模块保存从接口模块接收到的数据或加解密运算结果；

存储模块，用于存储数据、加解密密钥、加解密运算结果；

加解密模块，在微处理器的控制下，生成加解密所需要的密钥，或者应用所生成的密钥进行加解密运算；

接口模块，用于与外部设备的数据通讯，在微处理器的控制下，接收外部设备的输入数据，或者将加解密模块的运算数据传送给外部设备；

电源检测模块，在微处理器模块控制下实现电源检测管理；

系统总线，用于电气连接微处理器模块与存储模块、安全模块和电源检测模块；

IP总线，用于电气连接安全模块和接口模块；以及

桥接器，用于连接系统总线与IP总线。

2.根据权利要求1所述的信息安全控制芯片，其特征在于其更包括一安全模块，其与所述微处理器模块相互配合工作以保护该信息安全控制芯片内部的信息安全。

3.根据权利要求2所述的信息安全控制芯片，其特征在于所述安全模块包括：

存储保护单元，用于保护该信息安全控制芯片上的敏感信息；以及

安全检测与防护模块，用于防止非法攻击并保护数据安全。

4.根据权利要求1或2所述的信息安全控制芯片，其特征在于其中所述的加解密模块包括：

RSA模块，对接收的数据进行RSA加解密运算；

DES模块，用于实现DES/3DES加解密算法；以及

真随机数发生器，用于快速生成随机数并将其作为RSA、DES运算所需的密钥。

5.根据权利要求1或2所述的信息安全控制芯片，其特征在于其中所述的存储模块包括：

易失性存储器，用于用户程序运算结果的暂存和临时数据保存；以及

非易失性存储器，用于芯片上用户程序和数据静态存储和升级及保存密钥、证书。

6.根据权利要求1或2所述的信息安全控制芯片，其特征在于其中所述的接口模块包括USB接口，ISO7816标准接口，LPC接口以及GPIO接口。

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