一种实时加密SD卡及高速加解密方法技术

一种实时加密ＳＤ卡及高速加解密方法，ＳＤ卡包括ＳＤ接口（１０６）、ＳＤ卡应用模块、ＳＤ卡控制器、ＳＤ卡数据通道、加密算法模块（１０２）、内部存储器（１０３）、ＣＰＵ（１０４）、ＦＩＦＯ缓存器、ＦＩＦＯ控制器（１０１）。本发明专利技术利用ＦＩＦＯ控制器（１０１）中第二控制位（２０２）和第三控制位（２０３）的交替使能来切换ＳＤ接口（１０６）、加密算法模块（１０２）和ＳＤ卡应用模块的逻辑地址，与第一ＦＩＦＯ缓存区（１０９）、第二ＦＩＦＯ缓存区（１１０）和第三ＦＩＦＯ缓存区（１１１）的物理地址之间的映射关系，使第一ＦＩＦＯ缓存区（１０９）、第二ＦＩＦＯ缓存区（１１０）和第三ＦＩＦＯ缓存区（１１１）轮流跟随ＳＤ接口（１０６）、加密算法模块（１０２）和ＳＤ卡应用模块并行工作，在ＳＤ主设备（２０）与ＳＤ卡应用模块之间传递数据批次，从而提高了数据的加解密速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种实时加密SD卡及高速加解密方法，特别涉及SD卡加解 密芯片的设计以及提高芯片数据加解密速度的方法，属于信息安全加密技术 领域。
技术介绍
目前消费类电子设备被广泛应用，SD卡(本文泛指接口符合SD规范的 各种规格的卡)因其储量大、尺寸小、速度快、成本低的特点，在手机、数 码摄像机、数码相机、PDA等电子产品中被大量使用。根据SD卡的应用， SD卡可以分为SD存储卡、SDIO卡和SD Combo卡三种。其中SD存储卡 用于数据的存储，比如手机、数码摄像机、数码相机、PDA等电子产品中大 量使用SD存储卡；SDIO卡用于功能实现，比如通过SD接口实现摄像功能、 电视功能、GPS功能等等；SD Combo卡同时实现了 SD Memory和SDIO功 負fe,既可以进行数据存储，又可以实现特定功能。随着电子信息安全需求的快速增长，有效保障数字资产信息的安全，使 其不被非法用户获取，这已经成为用户和业界的一种共识。作为存储和传输 数字信息的SD卡，面临同样的信息安全问题。由于多媒体和互联网等技术的快速发展，如今的存储数据量和数据处理 量都以指数级增加，SD存储卡面对的存储数据量和SDIO卡面临的数据流处 理量也在同比增长，这一方面对SD卡的加密手段和方式提出更高要求，同 时也对SD卡的加解密速度提出了严峻挑战。目前SD卡数据流加密速度慢的原因主要在于，现有SD卡加密在系统结 构上没有做到数据流读写过程与加解密过程的并行处理，因此在闪存的数据 线上或SDIO应用功能的数据流通道上体现为数据流有"断流，，的情况。在 加密方式和手段上，现有数据加密方法多偏重于软件管理方法，软件管理方 法的缺点在于保存在闪存上的数据和SDIO应用功能的数据流通道上的数据 并未真正加密或只是经过简单加密， 一旦闪存被从SD卡中取出或数据流通 道上的数据被截取，可以通过技术方法读取或破解其中的数据内容。
技术实现思路
本专利技术提供一种实时加密SD卡及高速加解密方法，目的旨在解决现有 SD卡数据流加解密速度慢、数据加密方式简单、加密手段有限等技术缺陷。 为达到上述目的，本专利技术实时加密SD卡采用的技术方案是 一种实时加密SD卡，包括SD接口 ，该接口为用于连接SD主设备的符合SD规范的接口 ，实现从SD主设备读出数据或向SD主设备写入数据；SD卡应用模块，用于实现SD卡的数据存储或/和数据处理功能； SD卡控制器，用于控制所述SD卡与SD主设备之间的信息通讯； SD卡数据通道，用于传输SD主设备与SD卡应用模块之间的数据； 内部存储器，用于存储SD卡的固件或开机引导程序BootLoader; CPU,用于执行存储于内部存储器上的固件输入的指令，完成对SD卡的控制和管理；加密算法模块，用于加密从SD主设备读出的原文数据以及解密从SD卡 应用模块读出的密文数据，实现数据流的加解密；FIFO緩存器，该緩存器具有第一FIFO緩存区、第二FIFO緩存区和第三 FIFO缓存区，在SD卡初始化时，SD接口的逻辑地址分配给第一FIFO緩存 区，加密算法模块的逻辑地址分配给第二FIFO缓存区，SD卡应用模块的逻 辑地址分配给第三FIFO緩存区；FIFO控制器，由寄存器构成，该寄存器设有三个控制位，其中，第一控 制位使能后使得SD接口的逻辑地址与SD卡应用模块的逻辑地址进行交换， 第二控制位使能后使得SD接口的逻辑地址与加密算法模块的逻辑地址进行 交换，第三控制位使能后使得SD卡应用模块的逻辑地址与加密算法模块的 逻辑地址进行交换；CPU分别与加密算法模块、FIFO控制器、内部存储器、FIFO緩存器、 SD接口 、 SD卡控制器和SD卡应用模块通过总线连接。为达到上述目的，本专利技术实时加密SD卡的高速加解密方法采用的技术方 案是 一种实时加密SD卡的高速加解密方法，在SD主设备向SD卡应用模 块进行写梯:作或读4喿作过程中，利用FIFO控制器中第二控制位和第三控制 位的交替使能来切换SD接口 、加密算法模块和SD卡应用模块的逻辑地址， 与第一 FIFO緩存区、第二 FIFO緩存区和第三FIFO緩存区的物理地址之间 的映射关系，使第一FIFO緩存区、第二FIFO緩存区和第三FIFO緩存区轮 流跟随SD接口 、加密算法模块和SD卡应用模块并行工作，在SD主设备与 SD卡应用模块之间传递数据批次，其中，写操作时所述第二控制位和第三 控制位的交替使能从第二控制位开始，读操作时所述第二控制位和第三控制 位的交替使能从第三控制位开始。该方法在SD卡初始化时，第一FIFO緩存区、第二 FIFO緩存区和第三FIFO緩存区都为空；当SD主设备向SD卡应用模块进行写操作时按以下步骤进行工作 步骤一SD主设备通过SD接口向第一 FIFO緩存区输入第一批原文数据；步骤二第二控制位使能，使得SD接口的逻辑地址与加密算法模块的逻 辑地址进行交换，然后SD主设备通过SD接口向第二FIFO緩存区输入第二 批原文数据，同时加密算法模块对第一 FIFO緩存区中的第一批原文数据进 行加密得到第 一批密文数据；步骤三第三控制位先使能，使得SD卡应用模块的逻辑地址与加密算法 模块的逻辑地址进行交换，接着第二控制位再使能，使得SD接口的逻辑地 址与加密算法模块的逻辑地址进行交换，然后SD主设备通过SD接口向第 三FIFO緩存区输入第三批原文数据，加密算法模块对第二 FIFO缓存区中的 第二批原文数据进行加密得到第二批密文数据，同时第一FIFO緩存区向SD 卡应用模块输出第 一批密文数据；步骤四第三控制位先使能，使得SD卡应用模块的逻辑地址与加密算法 模块的逻辑地址进行交换，接着第二控制位再使能，使得SD接口的逻辑地 址与加密算法模块的逻辑地址进行交换，然后SD主设备通过SD接口向第一 FIFO緩存区输入第四批原文数据，加密算法才莫块对第三FIFO缓存区中的 第三批原文数据进行加密得到第三批密文数据，同时第二FIFO緩存区向SD 卡应用模块输出第二批密文数据；步骤五第三控制位先使能，使得SD卡应用模块的逻辑地址与加密算法 模块的逻辑地址进行交换，接着第二控制位再使能，使得SD接口的逻辑地 址与加密算法模块的逻辑地址进行交换，然后SD主设备通过SD接口向第二 FIFO緩存区输入第五批原文数据，加密算法模块对第一 FIFO緩存区中的 第四批原文数据进行加密得到第四批密文数据，同时第三FIFO緩存区向SD 卡应用模块输出第三批密文数据；然后返回到步骤三，以此构成循环，直到 最后 一批密文数据输出为止；当SD主设备向SD卡应用模块进行读操作时按以下步骤进行工作 步骤一SD卡应用模块向第三FIFO緩存区输入第一批密文数据； 步骤二第三控制位使能，使得SD卡应用模块的逻辑地址与加密算法模 块的逻辑地址进行交换，然后SD卡应用模块向第二 FIFO緩存区输入第二批 密文数据，同时加密算法才莫块对第三FIFO缓存区中的第一批密文数据进行解密得到第 一批原文数据；步骤三第二控制位先使能，使得SD接口的逻辑地址与加密算法模块的 逻辑地址进行交换，接着第三控制位再使能，使得SD卡应用模块的逻辑地 址与加密算法模块的逻辑地址进行交换，然后SD卡应用模块向第一 FIFO 緩存区输入第三批密文数据，加密算法模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时加密ＳＤ卡，包括：　ＳＤ接口（１０６），该接口为用于连接ＳＤ主设备（２０）的符合ＳＤ规范的接口，实现从ＳＤ主设备（２０）读出数据或向ＳＤ主设备（２０）写入数据；　ＳＤ卡应用模块，用于实现ＳＤ卡的数据存储或／和数据处理功能 ；　ＳＤ卡控制器，用于控制所述ＳＤ卡与ＳＤ主设备（２０）之间的信息通讯；　ＳＤ卡数据通道，用于传输ＳＤ主设备（２０）与ＳＤ卡应用模块之间的数据；　内部存储器（１０３），用于存储ＳＤ卡的固件或开机引导程序（ＢｏｏｔＬｏａｄｅ ｒ）；　ＣＰＵ（１０４），用于执行存储于内部存储器（１０３）上的固件输入的指令，完成对ＳＤ卡的控制和管理；其特征在于还包括：　加密算法模块（１０２），用于加密从ＳＤ主设备（２０）读出的原文数据以及解密从ＳＤ卡应用模块读出的密文数 据，实现数据流的加解密；　ＦＩＦＯ缓存器，该缓存器具有第一ＦＩＦＯ缓存区（１０９）、第二ＦＩＦＯ缓存区（１１０）和第三ＦＩＦＯ缓存区（１１１），在ＳＤ卡初始化时，ＳＤ接口（１０６）的逻辑地址分配给第一ＦＩＦＯ缓存区（１０９），加密算法 模块（１０２）的逻辑地址分配给第二ＦＩＦＯ缓存区（１１０），ＳＤ卡应用模块的逻辑地址分配给第三ＦＩＦＯ缓存区（１１１）；　ＦＩＦＯ控制器（１０１），由寄存器构成，该寄存器设有三个控制位，其中，第一控制位（２０１）使能后使得ＳＤ接口（１ ０６）的逻辑地址与ＳＤ卡应用模块的逻辑地址进行交换，第二控制位（２０２）使能后使得ＳＤ接口（１０６）的逻辑地址与加密算法模块（１０２）的逻辑地址进行交换，第三控制位（２０３）使能后使得ＳＤ卡应用模块的逻辑地址与加密算法模块（１０２）的逻辑地址进行交换；　ＣＰＵ（１０４）分别与加密算法模块（１０２）、ＦＩＦＯ控制器（１０１）、内部存储器（１０３）、ＦＩＦＯ缓存器、ＳＤ接口（１０６）、ＳＤ卡控制器和ＳＤ卡应用模块通过总线连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠海，林雄鑫，肖佐楠，郑茳，
申请(专利权)人：苏州国芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]