音视频信号光单向传输装置及方法与流程

本发明属于信息安全技术领域，具体涉及一种音视频信号光单向传输装置及方法。

背景技术：

目前，市面上的计算机均包含一个主机设备和一个显示设备，随着网络的发展，用户对个人计算机使用安全性的要求越来越高，因此，用户通常针对主机设备增加较多的保护措施，从而防止主机设备存储的数据泄露。

但是，发明人在实现本发明的过程中发现，发现现有技术至少存在以下问题：

由于主机设备和显示设备之间通过dvi、vga、hdmi等接口连接，并且，接口的连线通常采用电缆材料。由于电缆材料属于双向通信链路，因此，显示设备可能通过电缆主动攻击主机设备，从而导致主机设备存储的数据泄露。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种音视频信号光单向传输装置及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种音视频信号光单向传输装置，所述音视频信号光单向传输装置的信号输入端通过线缆与主机设备连接；所述音视频信号光单向传输装置的信号输出端通过线缆与显示设备连接；所述音视频信号光单向传输装置包括从信号输入端到信号输出端，依次串联的第一协议转换单元、数据编码单元、物理光单向单元、数据解码单元和第二协议转换单元；其中，所述物理光单向单元包括发光部件、发光部件驱动电路、感光部件和感光部件驱动电路；所述发光部件和所述感光部件相对设置；所述发光部件驱动电路的输入端与所述数据编码单元连接，所述发光部件驱动电路的输出端与所述发光部件连接；所述感光部件驱动电路的输入端与所述感光部件连接，所述感光部件驱动电路的输出端与所述数据解码单元连接。

优选的，所述数据编码单元内置硬件h.264和h.265编码模块。

本发明还提供一种音视频信号光单向传输装置的传输方法，音视频信号光单向传输装置为单向物理通道，主机设备通过音视频信号光单向传输装置，向显示设备发送音视频数据；而禁止显示设备通过音视频信号光单向传输装置，向主机设备发送音视频数据；

音视频信号光单向传输装置为单向物理通道，主机设备通过音视频信号光单向传输装置，向显示设备发送音视频数据，具体包括以下步骤：

步骤1，主机设备将音频数据和视频数据通过线缆发送给第一协议转换单元；

步骤2，第一协议转换单元对接收到的音频数据和视频数据进行协议转码，形成音视频混合数据流；

步骤3，第一协议转换单元将得到的所述音视频混合数据流发送给数据编码单元；

步骤4，数据编码单元根据音视频协议，对接收到的音视频混合数据流进行解析，得到解析后的音视频混合数据流；然后，对解析后的音视频混合数据流进行冗余检查，去除冗余信息，得到去冗后的音视频混合数据流；再将去冗后的音视频混合数据流进行封装，形成可发送的音视频编码数据；

步骤5，所述数据编码单元将步骤4得到的音视频编码数据发送给物理光单向单元；

步骤6，所述物理光单向单元对所述音视频编码数据进行单向传输，具体包括：

步骤6.1，发光部件驱动电路接收来自于数据编码单元的音视频编码数据；发光部件驱动电路根据音视频编码数据的编码特征，通过物理差分信号链路控制发光部件发出具有编码特征的光信号；

步骤6.2，感光部件感应到所述发光部件发出的具有编码特征的光信号，然后，感光部件将具有编码特征的光信号转化为具有编码特征的电信号；

步骤6.3，感光部件通过物理差分信号链路，将具有编码特征的电信号发送给感光部件驱动电路；

步骤6.4，感光部件驱动电路对接收到的具有编码特征的电信号进行信号处理，得到可发送的音视频编码电信号，并将所述可发送的音视频编码电信号发送给数据解码单元；

步骤7，数据解码单元根据h.264和h.265编解码算法，对接收到的所述可发送的音视频编码电信号进行解封装，再根据音视频编码算法，将解封装后的音视频电信号还原成音视频混合数据流，并发送给第二协议转换单元；

步骤8，第二协议转换单元对接收到的所述音视频混合数据流进行协议转换，分离出音频数据和视频数据；然后，将分离出的音频数据和视频数据发送给显示设备。

本发明提供的音视频信号光单向传输装置及方法具有以下优点：

本发明通过搭建主机设备到显示设备的数据单向物理通道，实现主机设备到显示设备的数据单向传输，切断显示设备到主机设备的单向数据物理通道，进而实现显示设备无法通过传统的双向物理链路对主机设备进行主动攻击，增加对主机设备的数据保护和有效防护。

附图说明

图1为本发明提供的音视频信号光单向传输装置、主机设备和显示设备的连接关系图；

图2为本发明提供的音视频信号光单向传输装置的原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由于个人计算机防护往往只是对主机设备进行防护，忽略了显示设备的危害性，且由于主机设备和显示设备之间通信采用双向电缆通信，增加了主机设备被显示设备攻击和主机设备数据泄露风险，使得主机设备存储的保密数据无法得到有效保护。基于此，本发明提供一种音视频信号光单向传输装置及方法，用于防护显示设备主动攻击主机设备，提高主机设备使用的安全性。

具体的，本发明通过搭建主机设备到显示设备的数据单向物理通道，实现主机设备到显示设备的数据单向传输，切断显示设备到主机设备的单向数据物理通道，即：主机设备的音视频信号通过该单向数据物理通道以单向的形式发送到显示设备，显示设备数据无法通过该单向数据物理通道到达主机设备，进而实现显示设备无法通过传统的双向物理链路对主机设备进行主动攻击，增加对主机设备的数据保护和有效防护。

参考图1，为音视频信号光单向传输装置、主机设备和显示设备的连接关系图；参考图2，为音视频信号光单向传输装置的原理示意图；本发明提供的音视频信号光单向传输装置，结构为：所述音视频信号光单向传输装置的信号输入端通过线缆与主机设备连接；所述音视频信号光单向传输装置的信号输出端通过线缆与显示设备连接；实际应用中，主机设备和音视频信号光单向传输装置之间的连接，以及显示设备和音视频信号光单向传输装置之间的连接，均采用通用视频信号接口，例如：vga、hdmi、dvi等。

音视频信号光单向传输装置，主要负责实现音视频信号的单向物理通道的搭建和数据传输。所述音视频信号光单向传输装置包括从信号输入端到信号输出端，依次串联的第一协议转换单元、数据编码单元、物理光单向单元、数据解码单元和第二协议转换单元；其中，所述物理光单向单元包括发光部件、发光部件驱动电路、感光部件和感光部件驱动电路；所述发光部件和所述感光部件相对设置；所述发光部件驱动电路的输入端与所述数据编码单元连接，所述发光部件驱动电路的输出端与所述发光部件连接；所述感光部件驱动电路的输入端与所述感光部件连接，所述感光部件驱动电路的输出端与所述数据解码单元连接。数据编码单元内置硬件h.264和h.265编码模块。

本发明中，发光部件主要实现将电信号转变成光信号，并将光信号发送给感光部件；感光部件负责将接收到的光信号转换为电信号，并将电信号通过感光部件驱动电路，传输给数据解码单元；数据解码单元主要负责将接收到的电信号还原成为标准的、可驱动显示设备的音视频信号，同时自适应显示设备的edid信息。

本发明提供一种音视频信号光单向传输装置的传输方法，音视频信号光单向传输装置为单向物理通道，主机设备通过音视频信号光单向传输装置，向显示设备发送音视频数据；而禁止显示设备通过音视频信号光单向传输装置，向主机设备发送音视频数据；

音视频信号光单向传输装置为单向物理通道，主机设备通过音视频信号光单向传输装置，向显示设备发送音视频数据，具体包括以下步骤：

步骤1，主机设备将音频数据和视频数据通过线缆发送给第一协议转换单元；其中，视频数据是指电脑、电视输出的图像信号，包括vga、hdmi、dvi信号等。

步骤2，第一协议转换单元对接收到的音频数据和视频数据进行协议转码，形成音视频混合数据流；

步骤3，第一协议转换单元将得到的所述音视频混合数据流发送给数据编码单元；

步骤4，数据编码单元内置硬件h.264和h.265编码模块，数据编码单元根据音视频协议，对接收到的音视频混合数据流进行解析，得到解析后的音视频混合数据流；然后，对解析后的音视频混合数据流进行冗余检查，去除冗余信息，得到去冗后的音视频混合数据流；再将去冗后的音视频混合数据流进行封装，形成可发送的音视频编码数据；

步骤5，所述数据编码单元将步骤4得到的音视频编码数据发送给物理光单向单元；

步骤6，所述物理光单向单元对所述音视频编码数据进行单向传输，原理为：物理光单向单元是根据光的传播具有单一方向这一特性，将电信号载波到光信号上，实现数据只能从发光模块单向传输到感光模块，杜绝反向物理通信链路。因此，数据通过光信号在链路里单一方向传输。具体包括：

步骤6.1，发光部件驱动电路接收来自于数据编码单元的音视频编码数据；发光部件驱动电路根据音视频编码数据的编码特征，通过物理差分信号链路控制发光部件发出具有编码特征的光信号；例如，音视频编码数据为0和1组成的二进制数据，0对应发光部件发光这一特征，1对应发光部件不发光这一特征，从而通过控制发光部件的通断，得到具有编码特征的光信号。

步骤6.2，感光部件感应到所述发光部件发出的具有编码特征的光信号，然后，感光部件将具有编码特征的光信号转化为具有编码特征的电信号；

步骤6.3，感光部件通过物理差分信号链路，将具有编码特征的电信号发送给感光部件驱动电路；

步骤6.4，感光部件驱动电路对接收到的具有编码特征的电信号进行信号处理，得到可发送的音视频编码电信号，并将所述可发送的音视频编码电信号发送给数据解码单元；

步骤7，数据解码单元根据h.264和h.265编解码算法，对接收到的所述可发送的音视频编码电信号进行解封装，再根据音视频编码算法，将解封装后的音视频电信号还原成音视频混合数据流，并发送给第二协议转换单元；

步骤8，第二协议转换单元对接收到的所述音视频混合数据流进行协议转换，分离出音频数据和视频数据；然后，将分离出的音频数据和视频数据发送给显示设备。

由此可见，本发明提供的音视频信号光单向传输装置及方法，通过在主机设备和显示设备之间增加音视频信号光单向传输装置，实现音视频数据通过音视频信号光单向传输装置实现数据单向传输，从而使主机设备输出的音视频信号单向传输到显示设备，而显示设备无法向主机设备发送数据，相较于传统的主机设备和显示设备之间的电缆信号通信，切断了显示设备主动攻击主机设备的数据通道，杜绝了主机设备因显示设备的攻击造成的数据失泄密。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。