SmartLock并口單片機軟件狗加密技術(shù)

由于加密給軟件開(kāi)發(fā)者和用戶(hù)帶來(lái)了許多不便和麻煩，因此，全球軟件業(yè)的趨勢是開(kāi)發(fā)不加密軟件，依靠版權法來(lái)保護軟件開(kāi)發(fā)者的權益。但對于一些大型的工程應用軟件系統如:AutoCAD、Xilinx FPGA開(kāi)發(fā)系統等，由于銷(xiāo)量小、成本高，不得已仍然需要使用軟件加密技術(shù)。另外，對于某些敏感行業(yè)的應用軟件也必須實(shí)行軟件加密，對程序代碼進(jìn)行保護。

　　早期的軟件加密方法有:軟盤(pán)或硬盤(pán)加密、加密卡等，由于加密性能、兼容性能或使用不方便等方面的原因而被淘汰。目前廣為流行的是軟件狗硬件電路加密法，其中又以使用單片機的加密技術(shù)最為可靠。其硬件通常都帶有智能抗分析技術(shù)，不可復制，且加密方式靈活、工作可靠、運行速度快、使用方便，不失為軟件加密的一種優(yōu)選方法。

　　SmartLock軟件狗加密系統的硬件部分外形類(lèi)似火柴盒，兩頭分別帶有一個(gè)IEEE-1284并行口的公頭和母頭，串接在并行口和打印機之間。軟件狗使用的是Atmel公司的89C2051單片機，芯片從微機并行口取電，通過(guò)并口與加密軟件進(jìn)行通信，系統主要使用代碼移植技術(shù)實(shí)現軟件加密。

1 Smart Lock系統的硬件設計

　　通過(guò)研究微機打印口接口電路、IEEE-1284并口通信標準和89C2051型單片機特性，設計出SmartLock加密系統的硬件電路如圖1所示。有89C2051單片機、3個(gè)鍺二極管、1個(gè)12MHz晶振、2個(gè)30pF瓷片電容和1個(gè)電阻共8個(gè)元件。系統從并行口中共引出了11根端口線(xiàn)，其中有8根數據線(xiàn)D0～D7、1根狀態(tài)線(xiàn)(低電平有效 ，當打印機接收完一字節數據允許微機發(fā)送下一字節數據時(shí)，發(fā)給微機信號)、1根控制線(xiàn)(低電平有效，打印機自動(dòng)換行信號)和地線(xiàn)GND。

微機的標準并口并不提供+5V電源，所以只有從驅動(dòng)能力較強的數據口“借電”。依據IBM PC AT/XT設計標準，并行口數據位的高電平(4.5V)輸出電流為2.5mA(舊式的TTL型)或15mA(CMOS型)，而89C2051單片機的典型工作電流為5.5mA/3V，工作頻率為12MHz。所以使用D4～D6三根數據線(xiàn)經(jīng)鍺二極管并在一起作為單片機電源(采用鍺管的原因是因為它的壓降較小，只有0.4V)。同時(shí)為減少軟件狗硬件的功耗，電路設計得極其簡(jiǎn)潔，除了單片機，沒(méi)有其它有源器件。

　　單片機復位使用的是上電自動(dòng)復位電路。因此微機對并行口供電幾百毫秒之后，單片機才進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

2 并口通信協(xié)議

　　軟件狗使用數據口的D0～D3及D7作為微機向單片機傳送數據的前向數據通道(一次送半字節數據，用D7位標志高/低半字節);并口控制/狀態(tài)信號中的和平時(shí)不常用，所以這里用來(lái)作為微機向單片機傳送數據時(shí)的握手信號。信號為高電平，則表示微機已準備好待傳送數據，此協(xié)議中稱(chēng)為DR(data ready)信號;信號為低電平，表示單片機已準備好接收數據，此協(xié)議中稱(chēng)為PR(peripheral ready)信號。

　　軟件狗從微機接收數據的時(shí)序如圖2所示。具體步驟是:

　　(1)微機中的加密程序將DR()控制線(xiàn)設置為0，然后在并口的D4~D6數據線(xiàn)上給一個(gè)負脈沖后再置恒1，使軟件狗復位啟動(dòng);

　　(2)加密程序延時(shí)300ms后，設置D7為0，表示傳送的是數據的低半字節;

　　(3)加密程序將需要傳送的數據放到并口的D0～D3;

　　(4)加密程序在DR控制線(xiàn)上給出一個(gè)正脈沖，通知軟件狗數據已準備好;

　　(5)軟件狗收到DR信號后從D0～D3線(xiàn)上讀取數據，同時(shí)，從D7位可以了解這半字節數據是低位還是高位。讀完數據后在PR()狀態(tài)線(xiàn)上給出負脈沖，通知微機數據已讀完，可以進(jìn)行下一次傳送;

　　(6)加密程序收到PR信號后，即進(jìn)行下一輪的數據傳送，直到最后所有數據傳送完畢或一定時(shí)間后仍沒(méi)有收到PR信號，則出錯退出。