基于MEMS強鏈和FPGA的USB移動(dòng)硬盤(pán)數據加解密系統

摘要：隨著(zhù)信息量的急劇增長(cháng)，信息安全日益受到人們重視。一個(gè)完整的數據加解密系統應該 具備安全可靠的密碼認證機制和加解密算法。本文基于MEMS 強鏈、USB 控制器和FPGA 設 計了一種USB 接口的高效數據加解密系統，采用AES 加密算法。普通IDE 硬盤(pán)掛接該系統后 成為安全性極高的加密USB 移動(dòng)硬盤(pán)，其平均數據吞吐率接近普通U 盤(pán)，達到10MB/s.
　1. 系統結構布局

　　該系統由Cypress CY7C68013 USB2.0 控制器、Altera EP2C35 FPGA 和MEMS 強鏈構成， 圖1 描述了整個(gè)系統的硬件布局。

　　MEMS 強鏈負責對用戶(hù)輸入的密碼進(jìn)行驗證。CY7C68013 USB 控制器內含增強型51 核，它不 但能高效處理USB 協(xié)議事務(wù)，而且是整個(gè)系統的控制中心。EP2C35 FPGA 一端連接USB 控制 芯片的GPIF 接口，一端連接IDE 硬盤(pán)，它負責從IDE 總線(xiàn)中區分出控制信號、讀寫(xiě)硬盤(pán)寄存器的數據信號和讀寫(xiě)硬盤(pán)扇區的數據信號，然后僅對寫(xiě)入硬盤(pán)扇區的數據作加密處理，對讀出 硬盤(pán)扇區的數據作解密處理。

　　2. MEMS 強鏈

　　MEMS 強鏈的棘爪能卡住棘輪，從而能精確定位到固定的位置，棘爪裝有電磁驅動(dòng)型電機， 使其具有誤碼鑒別與自復位功能，因而可用于信息安全，實(shí)現密碼鎖的功能。鑒碼機構由兩組 電磁型微步進(jìn)電機驅動(dòng)反干涉齒輪集A 和B，反干涉碼輪集中機械固化了密碼。反干涉齒輪集 在正確解碼時(shí)，碼齒之間互相沒(méi)有接觸；當出現錯碼時(shí)，碼齒相互干涉，反干涉齒輪集卡死。 使用光電耦合機構，在正確接收到24 位密碼時(shí)光電能量耦合，系統開(kāi)啟。圖2 是MSMS 強鏈 結構圖。