[发明专利]一种基于物理切换的高可信安全主板及其控制方法

权利要求书

1.一种基于物理切换的高可信安全主板，其特征在于：包括电子开关矩阵和可信安全控制电路；所述电子开关矩阵分别与认证Key专用USB接插件和通用外设接插件连接，电子开关矩阵通过PCIE总线、USB总线、串口总线、P/S及1394总线、SATA总线与南桥芯片连接，电子开关矩阵通过音频通道与声卡相连接，电子开关矩阵与可信安全控制电路连接；所述南桥芯片通过HT总线与北桥芯片相连，南桥芯片通过SATA总线与硬盘相连，南桥芯片分别与网卡和声卡相连；所述北桥芯片通过HT总线与CPU相连接，北桥芯片通过PCIEX16通道与显卡相连，北桥芯片与内存连接；CPU通过BIOS接口总线分别与BIOS存储器和可信安全控制电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于物理切换的高可信安全主板，其特征在于：所述通用外设接插件包括通用USB接插件、P/S及1394接插件、PCIE接插件、串口接插件、SATA接插件和音频接插件。

3.根据权利要求2所述的一种基于物理切换的高可信安全主板，其特征在于：所述电子开关矩阵的电路构成包括认证KEY专用USB接口部分和通用接口部分，其中：

所述认证KEY专用USB接口部分用于连接USB认证Key，认证Key专用USB接插件RX通路与对应开关芯片的端口A相连，可信认证Key RX通路与对应开关芯片的端口B相连，USB总线RX通路与开关芯片的端口C相连，认证Key专用USB接口部分在电子开关控制信号的操作下，实现各开关芯片2选1的选通；

所述通用接口部分用于连接通用外设设备，通用外设接插件的RX/TX通路的通用接口分别连接其对应开关芯片的端口A，各通用接口对应开关芯片的端口B分别与USB总线、P/S及1394总线、PCIE总线、串口总线、音频通道的RX/TX端连接，各通用接口对应开关芯片的端口C均处于断路状态。

4.根据权利要求3所述的一种基于物理切换的高可信安全主板，其特征在于：所述电子开关矩阵用于接收可信安全控制电路发送的切换控制信号，完成认证专用USB接插件和通用外设接插件的物理通道的切换建立。

5.根据权利要求3所述的一种基于物理切换的高可信安全主板，其特征在于：所述南桥芯片用于管理PCIE总线、USB总线、串口总线、P/S及1394总线和SATA总线。

6.根据权利要求3所述的一种基于物理切换的高可信安全主板，其特征在于：所述北桥芯片用于与CPU的联系、控制内存以及传输显卡数据。

7.根据权利要求3所述的一种基于物理切换的高可信安全主板，其特征在于：所述可信安全控制电路用于对主板BIOS程序进行验证和保护，实现基于主动度量的安全可信启动，同时可信安全控制电路根据主机的启动状态和主机端通过PCI-E总线传输过来的可信命令生成切换控制信号，控制电子开关矩阵实现对外设设备的安全接入控制。

8.一种基于物理切换的高可信安全主板的其控制方法，其特征在于：包括如下内容：

(a)上电复位：可信安全控制电路产生复位控制信号，将电子开关矩阵、南桥芯片、北桥芯片、声卡、内存、CPU、显卡、网卡、硬盘、BIOS存储器置为复位状态；

(b)电子开关矩阵断开通用外设接插件接口的连接，打开认证KEY USB接口；

(c)插入认证key进行认证，若通过则跳至步骤(d)，如未通过则跳至步骤(k)；

(d)可信安全控制电路开始BIOS固件的可信度量，在度量结束之前主板一直处于挂起复位状态，BIOS度量成功则跳至步骤(e)，失败则跳至步骤(k)；

(e)可信安全控制电路产生切换控制信号，控制电子开关矩阵开启通用外设接插件接口的连接，并将认证KEY USB接口切换与USB总线连接，可信安全控制电路释放复位信号，BIOS正常启动；

(f)BIOS枚举总线获取南桥芯片、北桥芯片、声卡、内存、CPU、显卡、网卡、硬盘及外设的相关配置数据和系统数据，并对上述数据进行可信度量；如果可信度量通过则跳至步骤(g)，失败则跳至步骤(k)；

(g)计算机进入系统登录界面，主机控制软件对接入的认证KEY进行设备认证，认证通过则跳至步骤(h)，失败则跳至步骤(k)；

(h)用户使用认证KEY，输入用户名及口令，主机控制软件将认证KEY设备信息、用户名及口令通过网口传输至后端认证服务器，认证服务器识别上述用户身份信息的合法性，并将识别的结果通知主机控制软件并跳至步骤i；

(i)主机控制软件发现用户身份非法，则跳至步骤(k)，主机控制软件发现用户身份合法，则允许用户登录，并设置安全策略，主机控制软件根据安全策略通知FPGA控制电路开启相关外围接口并跳至步骤j；

(j)主机监控软件监控用户使用行为，若发现非法行为则跳至步骤(k)；

(k)可信安全控制电路发出信号，控制电子开关矩阵切断所有外设连接，并发出复位信号，将南桥芯片、北桥芯片、声卡、内存、CPU、显卡、网卡、硬盘、BIOS存储器置为复位状态。