專利名稱：一種安全的加密網(wǎng)卡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及網(wǎng)絡信息安全領(lǐng)域，特別是涉及一種安全的加密網(wǎng)卡裝置。
背景技術(shù)：
以國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)為代表的全球性信息化浪潮日益深刻，信息網(wǎng)絡 技術(shù)的應用正日益普及和廣泛，應用層次正在深入，應用領(lǐng)域從傳統(tǒng)的、小型 業(yè)務系統(tǒng)逐漸向大型、關(guān)鍵業(yè)務系統(tǒng)擴展。伴隨網(wǎng)絡的普及，安全日益成為影 響網(wǎng)絡效能的重要問題，而Internet所具有的開放性、國際性和自由性在增加 應用自由度的同時，對安全提出了更高的要求。對此信任運算組織(Trusted Computing Group, TCG)經(jīng)過多年的努力推 出了可信運算的標準實施規(guī)范。目前最新為1.2版(2003年10月)。TCG的前身為可信計算平臺聯(lián)盟(Trusted Computing Platform Alliance, TCPA)，是于1999年10月由Intel， Compaq, HP,舊M以及Microsoft公rfj 發(fā)起的，他們的目標便是致力于創(chuàng)建新一代具有安全，信任能力的硬件平臺與 軟件接口。2003年10月TCG發(fā)布了可信平臺模塊(Trusted Platform Module, TPM) 1.2。它除了提供信任鏈的建立之外，還提供密鑰管理等功能。目前典型的應 用比如微軟最新的操作系統(tǒng)Vista中的Bitlocker功能，提供磁盤數(shù)據(jù)保護。隨 著該技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，在未來的應用中TPM將逐步成為計算機網(wǎng)絡中必備的組件之一。加密網(wǎng)卡裝置是用于為網(wǎng)絡中設備間的通信提供加解密和完整性保護服 務的設備。其適用于各種主流操作系統(tǒng)中，并且對上層應用是透明的，另外， 其可以通過軟件方法設置后屏蔽加密功能，作為普通的網(wǎng)卡使用。公開號為 CN1448851的中國專利申請，公開了一種采用硬件加解密的虛擬私有網(wǎng)絡。 在用作網(wǎng)關(guān)的計算機中內(nèi)置PCI插卡，通過PCI插卡實現(xiàn)虛擬私有網(wǎng)絡技術(shù)中
的加密算法、解密算法、數(shù)字簽名、身份認證等，當虛擬私有網(wǎng)絡中不同子網(wǎng) 間的用戶相互訪問時，PCI插卡采用已經(jīng)固化在插卡存儲器中的任何成熟數(shù)據(jù) 流加解密算法，將數(shù)據(jù)經(jīng)過pci控制器由微處理器接收并暫存在數(shù)據(jù)存儲器中，數(shù)據(jù)流經(jīng)過微處理器運算加密后再通過網(wǎng)卡模塊輸出，達到在VPN環(huán)境下計算機之間安全的、高效的通訊。盡管現(xiàn)有的如上述的通信加密設備目前很多，包括虛擬專有網(wǎng)絡VPN等， 但是它們都是利用其它設備截獲網(wǎng)卡數(shù)據(jù)進行加解密，同時對密鑰沒有好的管 理方式，使數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳輸過程中，無法保證其安全性。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種安全的加密網(wǎng)卡裝置，其實現(xiàn)網(wǎng)卡的透明 的高速加解密，具有很好的應用前景，更好地解決網(wǎng)絡的安全問題。為實現(xiàn)本實用新型目的而提供的一種安全的加密網(wǎng)卡裝置，包括處理器， 內(nèi)存控制器，總線接口，還包括可信計算密鑰管理單元和高速加密芯片單元，其中所述可信計算密鑰管理單元，對高速加密芯片單元所使用的密鑰進行管理；所述高速加密芯片單元截獲網(wǎng)卡接收或者發(fā)送的數(shù)據(jù)，從所述的可信計算 密鑰管理單元中讀取密鑰，并利用高速加密芯片單元中的加解密算法對數(shù)據(jù)進 行加解密。所述可信計算密鑰管理單元為TPM芯片或者cTPM芯片。 所述高速加密芯片單元為包含DES算法、IDEA算法、AES算法中的一 種或者一種以上的加解密算法組合的芯片單元。所述高速加密芯片單元為包含RSA算法、ECC算法中的一種或者一種以 上的加解密算法組合的芯片單元。所述網(wǎng)卡裝置還包括物理層芯片和數(shù)據(jù)鏈路層芯片控制器。 本實用新型的有益效果是本實用新型的安全的加密網(wǎng)卡裝置，在網(wǎng)卡裝 置中集成TPM芯片，使在網(wǎng)卡設備使用的過程中，達到TCG安全規(guī)范標準， 既使數(shù)據(jù)在網(wǎng)卡傳輸?shù)倪^程中，保證其安全性，又幾乎不影響其速度。其提高 了加密的速度，不但簡化了信息處理過程，而且提高了整個網(wǎng)絡的性能，實現(xiàn) 了基于加密的強訪問控制，從而有效地保護局域網(wǎng)內(nèi)部主機間、主機與網(wǎng)關(guān)間 的通信，防止了局域網(wǎng)內(nèi)部的第三者進行竊聽，而且當移動用戶安裝了加密網(wǎng)卡后，與企業(yè)總部通信時，加密網(wǎng)卡就可以保證流經(jīng)國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的數(shù)據(jù)的安全，所以，加密網(wǎng)卡也可以保護外部網(wǎng)的安全。


圖1是本實用新型的安全的加密網(wǎng)卡裝置電路模塊示意圖； 圖2是本實用新型的網(wǎng)卡安全加解密數(shù)據(jù)過程示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖 及實施例，對本實用新型的一種安全的加密網(wǎng)卡裝置進行進一歩詳細說明。應 當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本 實用新型。如圖1所示，為本實用新型的一種安全的加密網(wǎng)卡裝置電路模塊示意圖， 如圖所示， 一般地，包括處理器ll，內(nèi)存控制器12，總線接口 13。網(wǎng)卡裝置是-一個SOC (System On Chip)產(chǎn)品， 一般地，帶有處理器ll、 內(nèi)存控制器12、總線接口13等等。所謂SOC技術(shù)，是一種高度集成化、固件化的裝置集成技術(shù)。使用SOC 技術(shù)設計系統(tǒng)的核心思想，就是要把整個應用電子系統(tǒng)全部集成在 一個芯片 中。在使用SOC技術(shù)設計應用系統(tǒng)，除了那些無法集成的外部電路或機械部 分以外，其他所有的系統(tǒng)電路全部集成在一起。處理器ll (Processor)，即網(wǎng)卡裝置中的中央處理器(CPU)，是網(wǎng)卡裝 置的控制中心，用于發(fā)送各種控制指令和處理指令，對網(wǎng)卡裝置接收和發(fā)送的 數(shù)據(jù)，處理或者控制網(wǎng)卡裝置的其他單元進行處理。通常，網(wǎng)卡裝置工作在OSI (Open System Interconnect,幵放式系統(tǒng)互聯(lián)) 的最后兩層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。其中，物理層定義了數(shù)據(jù)傳送與接收所需要的電與光信號、線路狀態(tài)、時 鐘基準、數(shù)據(jù)編碼和電路等，并向數(shù)據(jù)鏈路層設備提供標準接口，物理層的芯 片稱之為PHY (PHysical Layer) 14。數(shù)據(jù)鏈路層則提供尋址機構(gòu)、數(shù)據(jù)幀的構(gòu)建、數(shù)據(jù)差錯檢查、傳送控制、 向網(wǎng)絡層提供標準的數(shù)據(jù)接口等功能。以太網(wǎng)卡中數(shù)據(jù)鏈路層的芯片稱之為MAC (Media Access Control,介質(zhì) 訪問控制)控制器15。本實用新型的安全的加密網(wǎng)卡裝置，還包括可信計算密鑰管理單元16和 高速加密芯片單元17。其中，所述可信計算密鑰管理單元16,對高速加密芯片單元17所使用的 密鑰進行管理。所述的可信計算密鑰管理單元16，可以是TPM芯片，如1.2版標準TPM 芯片；也可以是其它可信平臺模塊芯片。所述的高速加密芯片單元17截獲網(wǎng)卡接收或者發(fā)送的數(shù)據(jù)，從所述的可 信計算密鑰管理單元16中讀取密鑰，并利用高速加密芯片單元17中的加解密 算法對數(shù)據(jù)進行加解密。所述的加解密算法，可以是各種與密鑰相應的現(xiàn)有的加解密算法，包括對 稱加解密算法或者非對稱加解密算法中的一種或者多種。對稱加解密算法，包括出自IBM公司而被美國政府正式采納的數(shù)據(jù)加密 算法(Data Encryption Standard, DES)算法、由中國學者Xuejia Lai和James L. Massey在蘇黎世的ETH開發(fā)的國際數(shù)據(jù)加密算法IDEA(International Data Encryption Algorithm)算法、比禾U時Joan Daemen禾口 Vincent Rijmen提交， 被美國國家標準和技術(shù)研究所(US National Institute of Standards and Technology, NIST)選為美國高級加密標準的AES (Advanced Encryption Standard)算法等。其中，DES是Data Encryption Standard (數(shù)據(jù)加密標準)的縮寫。它是由 IBM公司研制的一種加密算法，美國國家標準局于1977年公布把它作為非機 要部門使用的數(shù)據(jù)加密標準，二十年來，它 一直活躍在國際保密通信的舞臺上， 扮演了十分重要的角色。DES是一個分組加密算法，他以64位為分組對數(shù)據(jù)加密。同時DES也是 --個對稱算法加密和解密用的是同一個算法。它的密匙長度是56位(因為 每個第8位都用作奇偶校驗)。非對稱加解密算法，包括有RSA (Rivest,Shamir和Adlernan)算法、ECC (Elliptic Curves Cryptography,橢圓曲線密碼編碼學)算法等。
如圖2所示，下面進一步詳細說明本實用新型的安全的網(wǎng)卡系統(tǒng)的加解密 數(shù)據(jù)過程--方面，網(wǎng)卡裝置從外部接口接收數(shù)據(jù)；網(wǎng)卡裝置從物理鏈路上接收到數(shù)據(jù)以后，高速加密芯片單元17截獲該數(shù) 據(jù)，由于此數(shù)據(jù)是密文數(shù)據(jù)，因此高速加密芯片從可信計算密鑰管理單元16 讀取密鑰，根據(jù)相應的加解密算法對此數(shù)據(jù)進行解密，然后把數(shù)據(jù)通過總線遞 交出去到與網(wǎng)卡裝置連接的主機。所述的物理鏈路上包括物理層芯片(PHY) i4和數(shù)據(jù)鏈路層芯片(MAC) 控制器15。另一方面，網(wǎng)卡裝置發(fā)送數(shù)據(jù)；與網(wǎng)卡裝置連接的主機發(fā)送出數(shù)據(jù)后，高速加密芯片單元n首先截獲該數(shù)據(jù)，然后從可信計算密鑰管理單元16讀取密鑰，根據(jù)相應的加解密算法對 此數(shù)據(jù)進行加密，然后通過網(wǎng)卡裝置發(fā)送到物理鏈路。高速加密芯片單元17根據(jù)密鑰加解密通信數(shù)據(jù)，對這個密鑰的管理非常 關(guān)鍵，只有這個密鑰安全了，才能保證通信的安全。本實用新型通過可信計算 密鑰管理單元16獨立管理此密鑰，進行密鑰的產(chǎn)生、保護等，使得在高速加密芯片單元n加解密數(shù)據(jù)的過程中，密鑰不直接數(shù)據(jù)發(fā)生關(guān)聯(lián)，保證密鑰的安全性，使得密鑰更加安全，數(shù)據(jù)在網(wǎng)卡傳輸?shù)倪^程中，其安全性得到更大的 保證。通過以上結(jié)合附圖對本實用新型具體實施例的描述，本實用新型的其它方 面及特征對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。本實用新型的安全的加密網(wǎng)卡裝置，提出了網(wǎng)卡控制器同時集成加密芯片和TPM芯片這種結(jié)構(gòu)，通過在網(wǎng)卡控制器中集成了加密芯片，實現(xiàn)網(wǎng)卡的透 明加解密，其通過加密芯片和TPM芯片的通信，使用TPM芯片管理加密芯片 使用密鑰的產(chǎn)生、保護以及保存。并且，由于TPM的唯一性特性，確保通過 網(wǎng)卡控制器唯一標識一個計算機平臺。其具有很好的應用前景，更好地解決了 網(wǎng)絡的安全問題。以上對本實用新型的具體實施例進行了描述和說明，這些實施例應被認為 其只是示例性的，并不用于對本實用新型進行限制，本實用新型應根據(jù)所附的 權(quán)利要求進行解釋。
權(quán)利要求1、一種安全的加密網(wǎng)卡裝置，包括處理器，內(nèi)存控制器，總線接口，其特征在于，還包括可信計算密鑰管理單元和高速加密芯片單元，其中所述可信計算密鑰管理單元，對高速加密芯片單元所使用的密鑰進行管理；所述高速加密芯片單元截獲網(wǎng)卡接收或者發(fā)送的數(shù)據(jù)，從所述的可信計算密鑰管理單元中讀取密鑰，并利用高速加密芯片單元中的加解密算法對數(shù)據(jù)進行加解密。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全的加密網(wǎng)卡裝置，其特征在于，所述可信 計算密鑰管理單元為TPM芯片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安全的加密網(wǎng)卡裝置，其特征在于，所述 高速加密芯片單元為包含DES算法、IDEA算法、AES算法中的一種或者一 種以上的加解密算法組合的芯片單元。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安全的加密網(wǎng)卡裝置，其特征在于，所述 高速加密芯片單元為包含RSA算法、ECC算法中的一種或者一種以上的加解 密算法組合的芯片單元。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全的加密網(wǎng)卡裝置，其特征在于，所述網(wǎng)卡 裝置還包括物理層芯片和數(shù)據(jù)鏈路層芯片控制器。
專利摘要本實用新型公開了一種安全的加密網(wǎng)卡裝置，包括處理器，內(nèi)存控制器，總線接口，還包括可信計算密鑰管理單元和高速加密芯片單元，其中可信計算密鑰管理單元，對高速加密芯片單元所使用的密鑰進行管理；高速加密芯片單元，當高速加密芯片單元對接收到的數(shù)據(jù)進行加解密時，從所述的可信計算密鑰管理單元中讀取密鑰，并利用高速加密芯片單元中的加解密算法對數(shù)據(jù)進行加解密。其實現(xiàn)網(wǎng)卡的透明的高速加解密，具有很好的應用前景，更好地解決網(wǎng)絡的安全問題。
文檔編號H04L9/32GK201051744SQ200720148860
公開日2008年4月23日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者梓 王 申請人:深圳兆日技術(shù)有限公司