[发明专利]基于MEMS密码锁及FPGA的硬盘加密系统

权利要求书

1、一种基于MEMS密码锁及FPGA的硬盘加密系统，包括：PCI接口硬盘加密卡、PCI接口硬盘加密卡驱动及认证模块和MEMS密码锁，其特征在于：

所述PCI接口硬盘加密卡包括：PCI芯片、EEPROM PCI配置芯片、MEMS密码锁驱动电路、IDE-SATA转换卡、SATA-IDE转换卡、第一IDE接口、第二IDE接口、反馈信号处理电路、FPGA芯片，

所述的FPGA芯片中包括：MEMS密码锁控制模块、密钥处理模块、硬盘数据加密解密模块，

其中：EEPROM PCI配置芯片配置PCI芯片，PCI接口硬盘加密卡驱动及认证模块以PCI协议通讯方式与PCI接口硬盘加密卡通讯，执行身份认证后，认证模块发送MEMS密码锁驱动指令至PCI总线，PCI芯片把PCI总线上的指令传输给FPGA芯片内的MEMS密码锁控制模块，MEMS密码锁控制模块接收到指令后，对MEMS密码锁进行解码，解码的同时MEMS密码锁产生密钥信号，密钥处理模块读取MEMS密码锁发来的密钥信号，判断正确码或是错误码的来临，若取得32位正确码，发送密钥到硬盘数据加密解密模块，硬盘信息即正确读写，若判断错误码来临，由密钥处理模块发送复位相位到MEMS密码锁控制模块执行MEMS密码锁复位动作，然后等待下一次身份认证；

身份认证通过后，主机通过硬盘数据加密解密模块与硬盘建立连接，主机接收到硬盘的信息，从而识别出硬盘，主机写硬盘数据时，主机从SATA接口发出的串行数据经过SATA-IDE转换卡转换为并行数据，并通过第一IDE接口将数据发送到硬盘数据加解密模块，经过加密后，、数据从第二IDE接口发出，如果外接的是SATA硬盘，则从IDE接口出来的数据再经过IDE-SATA转换卡转换为串行数据后，传给硬盘；主机读硬盘数据时，硬盘数据经过第二IDE接口进入硬盘数据加密解密模块，经过解密后由第一IDE接口输出，在经过SATA-IDE转换卡转换后，通过SATA接口由主机读取；硬盘数据加密解密模块进行数据加解密处理的硬盘为计算机的从盘。

2、根据权利要求1所述的基于MEMS密码锁及FPGA的硬盘加密系统，其特征是，所述的FPGA芯片与PCI芯片相连，通过PCI接口与计算机通信，FPGA芯片由计算机通过PCI接口供电，并通过PCI芯片接收主机信号。

3、根据权利要求1所述的基于MEMS密码锁及FPGA的硬盘加密系统，其特征是，所述的MEMS密码锁控制模块固化在FPGA芯片内，接收PCI总线通过PCI芯片传输过来的MEMS密码锁控制命令，将其转换为控制信号通过MEMS密码锁驱动电路驱动MEMS密码锁；MEMS密码锁控制模块还接收密钥处理模块传送的反馈信号，并将MEMS密码锁运行结果反馈给主机，如果接收到MEMS密码锁运行成功信号则直接反馈给计算机，若接收到失败信号，则在将失败信号发给计算机后，等待计算机的复位信号，在接收到复位信号后运行复位程序将MEMS密码锁复位。

4、根据权利要求1所述的基于MEMS密码锁及FPGA的硬盘加密系统，其特征是，所述的密钥处理模块固化在FPGA芯片内，与反馈信号处理电路相连用于接收密钥信号，密钥处理模块与硬盘数据加密解密模块相连，向硬盘数据加密解密模块发送密钥，密钥处理模块还连接MEMS密码锁控制模块，用于在MEMS密码锁锁死时，输出MEMS密码锁复位相位，密钥处理模块通过是否接收到MEMS密码锁的32位反馈信号来判断MEMS密码锁的运行情况，若接收到32位反馈信号，则发出一个成功信号给MEMS密码锁控制模块，同时将32位反馈信号进行数据处理，形成密钥后，发送给硬盘数据加密解密模块，若没有接收到32位反馈信号，则发出一个失败信号和解码信息给FPGA密码锁控制模块以复位密码锁，在密码锁进行复位时，密钥处理模块停止工作。

5、根据权利要求1或4所述的基于MEMS密码锁及FPGA的硬盘加密系统，其特征是，所述的反馈信号处理电路对MEMS密码锁的反馈信号的电平进行调整，转换为FPGA可以识别的TTL电平，并将反馈信号传输给密钥处理模块。

6、根据权利要求1或4所述的基于MEMS密码锁及FPGA的硬盘加密系统，其特征是，所述的硬盘数据加密解密模块连接密钥处理模块和第一IDE接口、第二IDE接口，根据密钥处理模块发送的密钥对主机与硬盘间数据选择性地进行加密解密处理，加解密算法采用AES-128标准，加密解密模块接口采用IDE协议。

7、根据权利要求1所述的基于MEMS密码锁和FPGA的硬盘加密系统，其特征是，所述的PCI接口硬盘加密卡驱动及认证模块用于在操作系统环境下驱动PCI接口硬盘加密卡，并提供身份认证功能，该模块通过对PCI芯片进行直接读写操作，将所输入的指令由PCI芯片传输给MEMS密码锁控制模块，然后等待MEMS密码锁控制模块传回来的反馈信号，通过鉴别反馈信号来判断认证是否通过，运行认证模块后，如果身份认证通过，则硬盘数据加密解密模块以MEMS密码锁密钥信号对数据进行加密、解密操作，主机识别出此加密硬盘，可以读取存储在此硬盘上的加密信息，如果身份认证失败，主机无法识别出此硬盘，同时复位MEMS密码锁到初始位置，继续下一次身份认证。