专利名称：一种usb状态限制设备及其使用方法
技术领域：
本发明涉及信息安全领域，尤其涉及一种USB状态限制设备及 其使用方法。
背景技术：
在信息科技日益发达的今天，越来越多的数据信息、个人隐私及 商业秘密存储或备份在主机中，而主机中存储或备份的这些敏感信息 容易遭受病毒或人为攻击，从而造成敏感信息丢失、缺失或非法篡改， 不仅给人们带来巨大的经济损失，同时也使正常的工作无法继续进 行。因此，数据、隐私或商业秘密等敏感信息的安全性和保密性曰益 受到人们的重视。现有技术中，以U盘为代表的USB设备由于其使用灵活、方便 及便携的特点，使其在日常生活工作中的应用迅速得到普及，极大的 方便了数据等敏感信息交换和存储，然而USB设备出现的同时也给 日常的生活、工作带来了如下威胁(1)个人U盘、移动硬盘、软 盘或者光盘等，没有限制地在公用计算机上随意使用，容易造成计算 机病毒感染和泛滥；(2)怀有恶意的内部人员通过使用USB设备， 可以随意将单位内部重要信息复制出去，容易造成单位敏感信息泄 密。发明内容为解决现有技术中由于U盘等USB设备没有限制地任意使用， 因而可能造成病毒感染、泛滥以及敏感信息泄露丢失的问题，本发明 提供了一种USB状态限制设备及其使用方法，具体方案如下USB状态限制设备，其特征是包括通信模块、控制模块、连接 模块、USB端口模块和授权模块；所述通信模块连接于所述连接模块，用于实现所述USB状态限
制设备和与其连接的主机之间的通信；所述控制模块连接于所述连接模块和所述授权模块，用于控制所述USB状态限制设备内部各模块的工作，协调控制所述USB状态限 制设备和与其连接的主机之间的通信工作，并监测所述USB状态限 制设备的USB端口有无USB设备插入；所述连接模块还连接于USB端口模块，用于建立与所述USB状 态限制设备连接的主机和插入所述USB端口的USB设备之间的连 接；所述USB端口模块用于连接插入所述USB端口的USB设备， 完成信息交互；所述授权模块连接于所述控制模块，用于设定插入所述USB端 口的USB设备的使用规则。所述通信模块可以具体为PCI、 PCI-X、 PCI-E、 ISA、 EISA、 SBUS 或PCMCIA接口模块。所述授权模块设定的与所述USB端口连接的USB设备的使用规 则，包括是否允许当前插入所述USB端口的USB设备与主机连接， 当前插入所述USB端口的USB设备可被允许操作的时间，以及被允 许插入所述USB端口的USB设备的类别。当前插入所述USB端口的USB设备可被允许操作的时间可以进 行更改。所述被允许插入所述USB端口的USB设备的类别可以进行更改。所述USB状态限制设备授权模块还可以用于在更改所述插入 USB端口的USB设备可被允许操作的时间和/或类别时，进行身份认 证。所述身份认证的方法，可以是物理认证、PIN码认证或生物特征认证。USB状态限制设备的使用方法，其特征是包括下列步骤--所述USB状态限制设备等待USB设备插入其USB端口或有 USB设备进行操作；---有USB设备插入或有USB设备进行操作，所述USB状态限 制设备检查所述插入或进行操作的USB设备的当前使用规则，判断 其是否被允许连接或进行操作；
--如果允许所述USB设备连接或进行操作，所述USB设备正常连接或进行操作，否则，屏蔽所述USB设备的连接，不能进行操作。所述USB状态限制设备利用其内部的授权装置设定的USB设备 的使用规则，检查所述USB设备的使用规则，判断是否允许所述USB 设备与主机进行连接或进行操作。所述授权装置设定的插入所述USB端口的USB设备的使用规 则，包括是否允许当前插入USB端口的USB设备与主机连接、当前 插入所述USB端口的USB设备可被允许操作的时间和被允许插入所 述USB端口的USB设备的类别。所述是否允许当前插入USB端口的USB设备与主机连接的步 骤，还包括身份认证的过程。所述插入所述USB端口的USB设备可被允许操作的时间和/或 被允许插入所述USB端口的USB设备的类别可以进行更改。所述USB状态限制设备可以通过PCI、 PCI-X、 PCI-E、 ISA、 EISA 或SBUS非热插拔接口安装于主机内部。所述USB状态限制设备还可以通过PCMCIA热插拔接口连接于 主机。所述被允许操作的时间和/或类别进行更改的步骤还可以包括身 份认证。所述身份认证可以是物理认证、PIN码认证或生物特征认证。 所述主机可以是计算机、单片机、嵌入式系统、PDA和智能手 机等设备。有益效果本发明通过连接于主机的USB状态限制设备，等待 USB状态限制设备USB端口处有USB设备插入或进行操作后，检查 USB设备的使用规则，并在检查USB设备的使用规则前还可以认证 使用者的身份，能够减少USB设备的滥用，增强主机内部敏感信息 的安全性。
图1是本发明提供的一种USB状态限制设备的结构示意图。 图2是本发明提供的第一种USB状态限制设备的使用方法流程图。
图3是本发明提供的第二种USB状态限制设备的使用方法流程图。图4是本发明提供的第三种USB状态限制设备的使用方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图 对本发明实施方式作进一步地详细描述。本发明实施例提供的技术方案中，USB状态限制设备采用三星公 司针对ARM7开发的S3C4510B的芯片，S3C4510B的芯片是目前业 界常用的一款芯片，具有USB-Host功能。由此，USB状态限制设备 有USB端口，信号线，上拉电阻及下拉电阻。USB状态限制设备的其中两根信号线(D+和D-)，每一根信号线 都有一个子15kQ的下拉电阻，11盘等1^8设备在0+ (全速设备) 或D-(低速设备)上有一个1.5kQ的上拉电阻。当U盘等USB设备 插入到USB状态限制设备一个端口时，U盘等USB设备的上位电阻 信号为高。USB状态限制设备端口以此检测到一个U盘等USB设备 已连接上了。以下实施例，USB设备具体为具有存储功能的U盘，当该具有 存储功能的U盘插入连接于主机的USB状态限制设备时，USB状态 限制设备的USB端口检测到其处电阻变化信号，将U盘插入信息报 告USB状态限制设备，USB状态限制设备检査该插入U盘的使用规 则，允许连接于主机，建立该U盘与主机的连接，U盘直接正常使 用，否则该U盘被屏蔽不能使用。图1示出的是本发明提供的一种USB状态限制设备的一个优选 实施例，如图1中所示，该USB状态限制设备包括通信模块101、 控制模块102、连接模块103 、 USB端口模块104和授权模块105，通信模块101，用于连接于主机总线，实现USB状态限制设备 和与之连接的主机之间的通信；实际应用中主机可以但不限于是单片机、用户计算机、嵌入式系 统、PDA和智能手机等设备，主机总线可以是PCI、 PCI-X、 PCI-E、 ISA、 EISA和SBUS等主机内部总线，也可以是PCMCIA等外部总 线。控制模块102，用于控制该USB状态限制设备内部各模块的工 作，协调控制该USB状态限制设备和与其连接的主机之间的通信工 作，及监测该USB状态限制设备的USB端口有无USB设备插入；实际应用中，控制模块102，具体为具有USB-Host功能的 S3C4510B的芯片。连接模块103，用于建立与该USB状态限制设备连接的主机和 插入USB端口的USB设备之间的连接；USB端口模块104，用于连接插入USB端口的USB设备，完成 信息交互。授权模块105，用于设定USB设备的使用规则，该使用规则具 体包括，是否允许当前插入该USB端口的U盘连接，当前插入USB 端口的U盘可被允许操作的时间，和被允许插入USB端口的U盘的类别。本实施例中，USB状态限制设备使用者身份通过认证后，可以 人为更改插入该USB端口的U盘可被允许操作的时间或类别。实际应用中，即使不人为更改插入该USB端口的U盘可被允许 操作的时间或类别，在授权模块105检查U盘的使用规则，判断该 插入U盘是否可连接和插入的USB设备类别是否是被允许插入的类 别，前也可以进行使用者身份的认证。通信模块101连接于连接模块103，控制模块102连接于连接模 块103和授权模块105，连接模块103连接于通信模块101、控制模 块102和USB端口模块104、USB端口模块104连接于连接模块103， 授权模块105连接与控制模块102。实际应用中，通信模块101、连接模块103和USB端口模块104 一直处于连通状态，也就是只要有USB设备插入USB端口 ，该USB 设备即可连接、操作，而控制模块102的加入，协调控制通信模块 101、连接模块103和USB端口模块104的连通状态，根据插入USB 端口的USB设备的使用规则使其变为连通或中断。本实施例中，是用外置钥匙实现授权模块105对USB状态限制 设备使用者身份的认证，内置锁模块具有授权模块105设定使用规则 的功能。
该外置钥匙具体用于，打开锁模块实现对使用者身份的认证。锁模块用于预先设置当前插入U盘可连接与否的使用规则，并 设置规则开关，该规则开关可以人为设定当前插入U盘是否可连接。实际应用中，还可以用外置卡加内置读卡器代替外置钥匙，内置 刻盘计时装置代替锁模块。外置卡和内置读卡器用于，实现对USB状态限制设备使用者身 份的认证。内置刻盘计时装置用于，USB状态限制设备使用者认证通过后，人为控制更改其刻盘值，实现控制更改u盘可使用的时间。实际应用中，还可以用指纹采集器代替外置钥匙，内置小键盘代 替锁模块。指纹采集器用于，采集插入的U盘或USB设备持有者指纹，实 现对USB状态限制设备使用者身份的认证。内置小键盘用于，在指纹验证通过后，人为设置可连接使用的U 盘或USB设备类别，USB状态限制设备已预先存储了可连接使用的 USB设备类别。实际应用中还可以用其他方式实现认证和授权。图2示出了本发明提供的一种USB状态限制设备的使用方法的 一个优选实施例。本实施例中，USB设备是有存储功能的U盘，USB 状态限制设备含有USB端口，信号线，上拉电阻及下拉电阻，具体 歩骤如下步骤201 ， USB状态限制设备等待到端口处有U盘插入或进行 操作；实际应用中，USB状态限制设备的其中两根信号线(D+和D-)， 每一根信号线都有一个子15kQ的下拉电阻，11盘等1 8设备在0+ (全速设备)或D-(低速设备)上有一个1.5kQ的上拉电阻。当U 盘等USB设备插入到USB状态限制设备一个端口时，U盘等USB 设备的上位电阻信号为高。USB状态限制设备端口以此检测到一个U 盘等USB设备已插入，进而通知USB状态限制设备控制器有U盘等 新硬件插入。步骤202， USB状态限制设备检查授权装置中该插入U盘的使用 规则来判断该U盘是否可连接，是，执行步骤205，否则执行步骤203;实际应用中，USB状态限制设备检査授权装置中该插入U盘的使 用规则，判断该U盘是否可连接前，还可以进行使用者身份的认证。 授权装置具有认证和授权两种功能，授权装置的授权功能也即插 入U盘的使用规则，本实施例，具体为规则开关，授权装置内的规 则开关处于连接状态U盘可连接，反之不可。步骤203， USB状态限制设备控制通信装置、连接装置和USB端 口装置断开连通状态，插入U盘不可用；步骤204， USB状态限制设备使用者更改该U盘的使用规则；本实施例中，授权装置内的规则开关处于连接断开状态，USB 状态限制设备使用者通过身份认证后，打开USB状态限制设备，人 为将其内的规则开关设置到可连接状态使U盘重新可连接，执行步 骤205。本实施例中，USB状态限制设备使用者将与USB状态限制设备匹 配的钥匙插入其锁孔，打开锁实现授权装置对其身份的认证(对应的 USB状态限制设备置有锁孔和钥匙)。实际应用中，还可以通过读卡器识别卡、采集指纹、输入PIN码 等不同方式实现授权装置使用者身份的认证。步骤205， USB状态限制设备控制通信装置、连接装置和USB端 口装置处于正常连通状态，插入的U盘正常连接。本实施例中，所述USB状态限制设备可以通过PCMCIA热插那 接口连接于主机。实际应用中，该USB状态限制设备可以通过PCI-X、PCI-E、ISA、 EISA和SBUS等非热插拔接口安装于于主机内部。 本实施例中，主机具体为用户计算机。图3示出了本发明提供的一种USB状态限制设备的使用方法的 第二种优选实施例。本实施例中，USB设备是有存储功能的U盘， 且该U盘连接可用，USB状态限制设备含有USB端口，信号线，上 拉电阻及下拉电阻，通过具体步骤如下步骤301， USB状态限制设备等待到端口处有U盘插入或进行 操作；实际应用中，USB状态限制设备的其中两根信号线(D+和D-)， 每一根信号线都有一个子15kQ的下拉电阻，11盘等1^8设备在0+ (全速设备)或D-(低速设备)上有一个1.5kQ的上拉电阻。当U 盘等USB设备插入到USB状态限制设备一个端口时，U盘等USB 设备的上位电阻信号为高。USB状态限制设备端口以此检测到一个U 盘等USB设备已插入，进而通知USB状态限制设备控制器有U盘等 新硬件插入。步骤302， U盘连接使用，U盘持有者通过USB状态限制设备检 查该U盘可连接使用时间，满意U盘的可连接使用时间执行步骤303， 否则，执行步骤304;本实施例中，授权装置具有认证和授权两种功能，授权装置的授 权功能也即插入U盘的使用规则，本实施例，具体为USB状态限制 设备内置的刻盘计时装置，该刻盘计时装置指针所指数字，就是该U 盘可连接使用的小时数值，即该U盘的可连接使用时间。步骤303， U盘在规定的时间内正常连接使用；步骤304， USB状态限制设备使用者使用匹配卡打开USB状态 限制设备，将其内置刻盘计时装置的指针指到自己需要的位置，后执 行步骤303。本实施例中，USB状态限制设备使用者将与USB状态限制设备 匹配的卡接触或靠近USB状态限制设备，USB状态限制设备能够识 别该卡，实现授权装置对其身份的认证(对应的USB状态限制设备 置有卡和内置读卡器)，USB状态限制设备开启，USB状态限制设备 使用者，将其内置刻盘计时装置的指针指到自己需要的位置，后执行 步骤303。实际应用中，还可以通过钥匙开锁、采集指纹、输入PIN码等不 同方式实现授权装置对U盘或其持有者的认证。本实施例中，所述USB状态限制设备可以通过PCMCIA热插那 接口连接于主机。实际应用中，该USB状态限制设备可以通过PCI-X、 PCI-E、 ISA、 EISA和SBUS等非热插拔接口安装于于主机内部。本实施例中，主机具体为用户计算机。图4示出了本发明提供的一种USB状态限制设备的使用方法的 第三种优选实施例。本实施例中，USB设备是有存储功能的U盘，
USB状态限制设备含有USB端口，信号线，上拉电阻及下拉电阻，通过具体步骤如下步骤401， USB状态限制设备等待到端口处有U盘插入或进行 操作；实际应用中，USB状态限制设备的其中两根信号线(D+和D-)， 每一根信号线都有一个子15kQ的下拉电阻，11盘等1^8设备在0+ (全速设备)或D-(低速设备)上有一个1.5kQ的上拉电阻。当U 盘等USB设备插入到USB状态限制设备一个端口时，U盘等USB 设备的上位电阻信号为高。USB状态限制设备端口以此检测到一个U 盘等USB设备已插入，进而通知USB状态限制设备控制器有U盘等 新硬件插入。步骤402， USB状态限制设备检查授权装置中是否含有该插入U 盘的类别，是，执行步骤404，否则执行步骤403;本实施例中，USB状态限制设备检査授权装置中是否含有该插入 U盘的类别前，还可以认证使用者的身份。本实施例中，授权装置具有认证和授权两种功能，授权装置的授 权功能也即插入U盘的使用规则，本实施例，具体为USB状态限制 设备授权装置中预先设置了可连接使用的USB设备的类别，即USB 设备的描述符及对应的可使用状态，则USB状态限制设备没有设置 类别的USB设备不可使用。步骤403， USB状态限制设备使用者更改授权装置中可连接使用 的USB设备的类别；本实施例中，U盘不可用，USB状态限制设备使用者，通过指 纹认证后，打开USB状态限制设备，通过其内置的小键盘在授权装 置中重新设置当前插入的U盘的类别，即输入该U盘的描述符和其 可使用状态，使该U盘可使用，执行步骤404。本实施例中，U盘持有者通过USB状态限制设备对其指纹的认证 来，实现授权装置对其身份的认证(对应的USB状态限制设备表面 置有指纹采集器)。实际应用中，还可以通过钥匙开锁、读卡器识别卡、输入PIN码 等不同方式实现授权装置对U盘或其持有者的认证。 步骤404，插入U盘正常连接使用。本实施例中，所述USB状态限制设备可以通过PCMCIA热插那
接口连接于主机。实际应用中，该USB状态限制设备可以通过PCI-X、PCI-E、ISA、 EISA和SBUS等非热插拔接口安装于于主机内部。 本实施例中，主机具体为用户计算机。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种USB状态限制设备，其特征是包括通信模块、控制模块、连接模块、USB端口模块和授权模块；所述通信模块连接于所述连接模块，用于实现所述USB状态限制设备和与其连接的主机之间的通信；所述控制模块连接于所述连接模块和所述授权模块，用于控制所述USB状态限制设备内部各模块的工作，协调控制所述USB状态限制设备和与其连接的主机之间的通信工作，并监测所述USB状态限制设备的USB端口有无USB设备插入；所述连接模块还连接于USB端口模块，用于建立与所述USB状态限制设备连接的主机和插入所述USB端口的USB设备之间的连接；所述USB端口模块用于连接插入所述USB端口的USB设备，完成信息交互；所述授权模块连接于所述控制模块，用于设定插入所述USB端口的USB设备的使用规则。
2、 根据权利要求1所述的USB状态限制设备，其特征是所述通 信模块可以具体为PCI、 PCI-X、 PCI-E、 ISA、 EISA、 SBUS或PCMCIA接口模块。
3、 根据权利要求1所述的USB状态限制设备，其特征是所述授 权模块设定的与所述USB端口连接的USB设备的使用规则，包括是 否允许当前插入所述USB端口的USB设备与主机连接，当前插入所 述USB端口的USB设备可被允许操作的时间，以及被允许插入所述 USB端口的USB设备的类别。
4、 根据权利要求3所述的USB状态限制设备，其特征是当前插 入所述USB端口的USB设备可被允许操作的时间可以进行更改。
5、 根据权利要求3所述的USB状态限制设备，其特征是所述被 允许插入所述USB端口的USB设备的类别可以进行更改。
6、 根据权利要求1所述的USB状态限制设备，其特征是所述 USB状态限制设备授权模块还可以用于在更改所述插入USB端口的 USB设备可被允许操作的时间和/或类别时，进行身份认证。
7、 根据权利要求6所述的USB状态限制设备，其特征是所述身份认证的方法，可以是物理认证、PIN码认证或生物特征认证。
8、 一种USB状态限制设备的使用方法，其特征是包括下列步骤:--所述USB状态限制设备等待USB设备插入其USB端口或有 USB设备进行操作；--有USB设备插入或有USB设备进行操作，所述USB状态限 制设备检查所述插入或进行操作的USB设备的当前使用规则，判断 其是否被允许连接或进行操作；…如果允许所述USB设备连接或进行操作，所述USB设备正常 连接或进行操作，否则，屏蔽所述USB设备的连接，不能进行操作。
9、 根据权利要求8所述的USB状态限制设备的使用方法，其特 征是所述USB状态限制设备利用其内部的授权装置设定的USB设备 的使用规则，检查所述USB设备的使用规则，判断是否允许所述USB 设备与主机进行连接或进行操作。
10、 根据权利要求8所述的USB状态限制设备的使用方法，其 特征是所述授权装置设定的插入所述USB端口的USB设备的使用规 则，包括是否允许当前插入USB端口的USB设备与主机连接、当前 插入所述USB端口的USB设备可被允许操作的时间和被允许插入所 述USB端口的USB设备的类别。
11、 根据权利要求IO所述的USB状态限制设备的使用方法，其 特征是所述是否允许当前插入USB端口的USB设备与主机连接的步 骤，还包括身份认证的过程。
12、 根据权利要求10所述的USB状态限制设备的使用方法，其 特征是所述插入所述USB端口的USB设备可被允许操作的时间和/ 或被允许插入所述USB端口的USB设备的类别可以进行更改。
13、 根据权利要求8所述的USB状态限制设备的使用方法，其 特征是所述USB状态限制设备可以通过PCI、 PCI-X、 PCI-E、 ISA、 EISA或SBUS非热插拔接口安装于主机内部。
14、 根据权利要求8所述的USB状态限制设备的使用方法，其 特征是所述USB状态限制设备还可以通过PCMCIA热插拔接口连接 于主机。
15、 根据权利要求12所述的USB状态限制设备的使用方法，其 特征是所述被允许操作的时间和/或类别进行更改的步骤还可以包括 身份认证。
16、 根据权利要求15所述的USB状态限制设备的使用方法，其 特征是所述身份认证可以是物理认证、PIN码认证或生物特征认证。
17、 根据权利要求9所述的USB状态限制设备的使用方法，其 特征是所述主机可以是计算机、单片机、嵌入式系统、PDA和智能 手机等设备。
全文摘要
能够减少USB设备的滥用，增强主机内部敏感信息的安全性的USB状态限制设备，其特征是包括通信模块、控制模块、连接模块、USB端口模块和授权模块；通信模块，用于实现通信；控制模块，用于控制USB状态限制设备内部各模块的工作，协调控制与外部通信工作，及监测USB端口有无USB设备插入；连接模块，用于建立与USB状态限制设备连接的主机和插入USB端口的USB设备之间的连接；USB端口模块用于连接插入USB端口的USB设备，完成信息交互；授权模块连接于控制模块，同时具有认证和授权两种功能。同时，本发明还提供了USB状态限制设备的使用方法。
文档编号G11C7/24GK101211651SQ20071030374
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者于华章, 舟 陆 申请人:北京飞天诚信科技有限公司