单芯片方案的USB加密狗设计

１ Ｕ Ｓ Ｂ加 密 狗 的 硬 件 设 计
Ｕ Ｓ Ｂ加 密狗采 用 的硬件 电路 图如 图 １所示 ，全部 功能 由一个 芯 片完成 ，既 降低 了硬件成 本 同时也 提 高 了系统可靠 性 。电路 中选用 的单 片机是 Ａ ｔ ｍ ｅ ｌ 公 司生产 的 Ａ Ｔ ｔ ｉ ｎ ｙ ８ ５ ，它 是一 款基 于 Ａ Ｖ Ｒ Ｒ Ｉ Ｓ Ｃ低 功 耗 Ｃ ＭＯ Ｓ的 ８位单 片机 ，工作 电压 为 １ ． ８～ ５ ． ５ Ｖ，内嵌 ８ Ｋ字节 的 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ 程 序存 储器 ， ５ １ ２字 节 的 Ｓ Ｒ Ａ Ｍ 数 据存储 器和 ５ １ ２字节 的 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ，其 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ程序存 储 器支持 Ｉ Ｓ Ｐ和 ｄ ｅ ｂ ｕ ｇ ＷＩ Ｒ编程 方式 。采用 Ｓ Ｏ Ｐ ８的封 装 ，有 ６个 多功能 复用 的 Ｉ ／ ０引脚 ，都 可配置 为外 部 中断 ，有 ２个 独 立可 设 置预 分 频 的 ８位定 时／ 计 数 器 。内部还集 成 了上 电复位 电路 、看 门狗 、Ｒ Ｃ振 荡器 和片 内温度传 感器 等 Ｊ 。如 图 １所示 ，从 Ｕ Ｓ Ｂ接 口引入 的 ５ Ｖ 电压 ，经 过两个 二极 管降压 后变 为 ３ ． ６ Ｖ 电压作 为系统 电源供 给单 片机 使用 。将单 片机 的 第 １引脚配 置为 Ｉ Ｏ口外 接 Ｌ Ｅ Ｄ用 于显示 运行 状态 ，第 ５ 、６引脚 配 置 为 １ ０ 口用 于联 接 Ｕ Ｓ Ｂ的数 据 线 ，
第２ ２卷第 ３期
２ ０１ ５ 年 ６ 月
Ｊ ０ＵＲＮ ＡＬ Ｏ Ｆ Ｄ ＯＮＧＧ ＵＡＮ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ Ｏ Ｆ Ｔ ＥＣ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
东 莞 理 工 学 院 学 报
Ｖ ｏ １ ． ２ ２ Ｎ ｏ ． ３
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ５
加密 狗是 接在微机 端 口上 的一个 软 件保 护 装 置 ，它包 括 主 机检 查程 序 和 密钥 （ 也 称 加 密 盒 ） 两 部 分 ，是属 于软 硬件结合 的加 密技 术 ，具 有加 密强 度大 、可靠 性高等 特点 ，现 已广泛 应用 于计算 机软 件保 护 １ ］ 。加密 狗技术 已经 发展 到第 ４代 ，它 以 Ｕ Ｓ Ｂ接 口、微 控 制 器 和 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ 为 核 心器 件 ，又称 微 狗 ，
在智能性 、应用灵活性和抗破解能力等方面都得到了很大提高 。 Ｕ Ｓ Ｂ加密 狗 的实现有 三种方 式 ：一是 最简单 的 ，不需加 密 只返 回确认信 息 ，即计算 机发 送数 据给 加 密狗，加密狗接收到数据后验证是否正确 ，返回一个确认信息给计算机 。 二是对数据进行加密 ，即计算 机 发送数 据给 加密 狗 ，加 密狗按 照某个 算 法处理 接 收到 的数 据 ，同 时加 密狗 将处理 后 的数据 返 回给上位 机 ，由上 位机 来验证 加密 后 的数 据 Ｊ 。以上两 种方 式 ，都只是 简单 地实 现加密 狗 的功能 ，虽 然也 有 加
密处 理 ，但 是 数据经 过 Ｕ Ｓ Ｂ接 口传 输 时是 明码 传 输 ，很 容 易在 计算 机 上 被数 据 监控 软 件 获取 数 据后 破 解 。三是 多重 加密 的方式 ，即数 据传输 过程 再次 进行加 密 。 现在 流行 的 Ｕ Ｓ Ｂ加密狗 设计 方案 是单 片机 ＋Ｕ Ｓ Ｂ接 口芯 片 ＋Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ 存储 器 ，此 方 案 不但 系 统 复 杂 ，而且 具有 体积 大 、硬 件成本 高等 缺 点 Ｊ 。选择 的设计 方 案 是通 过 一 款 内带 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ 的单 片机 ，通 过 普通 Ｉ Ｏ 口来 模拟 Ｕ Ｓ Ｂ时序 ，完成 Ｕ Ｓ Ｂ １ ． １协 议 的通 信 ，利 用 Ｄ Ｅ Ｓ算 法 来实 现 保 密传 输 与 数 据加 密 ， 最 终实 现 Ｕ Ｓ Ｂ加密 狗 的功 能 ，即通过 单芯 片就 能解决 问题 。
ｉ ａ ｌ Ｂ ｕ ｓ ，通 用 串行 总 线 ） 加 密狗 设 计 方 案 ， 介绍 了用 Ａ Ｖ Ｒ单 片 机 设 计 Ｕ Ｓ Ｂ加 密狗 的软 硬 件 方 法 。 通 过 用程 序
来模拟 Ｕ Ｓ Ｂ时序 实现 Ｕ Ｓ Ｂ通信 ，用 Ｄ Ｅ Ｓ（ Ｄ ａ ｔ ａ Ｅ ｎ ｃ ｒ ｙ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ，数据加 密标 准）算法来 实现保 密传输与数
单芯 片 方 案 的 Ｕ Ｓ Ｂ加 密 狗 设 计
陈平 平 谭 永 明
５ ２ ３ ８ ０ ８ ） （ 东莞理工学 院 电子工程学院 ，广东东莞
摘要 ：为了实现软件版权的保护和用户操 作权 限的鉴定 ，提 出了一种低成本单芯片的 Ｕ Ｓ Ｂ（ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ Ｓ ｅ ｒ —
第 ７脚 配置 为外 中断 引 脚 。为 了满 足 低 速 Ｕ Ｓ Ｂ设 备 的 １ ． ５ Ｍ 速 度 时 序 的 读 写 要 求 ，单 片 机 需 要 达 到
收稿 日期 ： ２ ０ １ ５— ０ ３—１ ２
基金项 目：“ ９ ７ ３ ”计划项 目 （ ２ ０ １ ３ Ｃ Ｂ ８ ３ ４ ３ ０ ５ ） ；广东省 自然科 学０ ６ ） 。 作者简介：陈平平 （ １ ９ ８ ３ 一） ，女 ，广东湛江人 ，实验师 ，硕士 ，主要从事嵌入式 、电子测控研究 。
据加 密 ，最终 实现 Ｕ Ｓ Ｂ加 密狗 的功 能。通过测试表 明该设计加 密性 能良好 ，并具 有 电路 简单 、成本低廉 、安
全 可 靠性 高 等优 点 。
关键 词 ：Ｕ Ｓ Ｂ；软件狗 ；Ｄ Ｅ Ｓ算法 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ４ ；Ｔ Ｍ ９ ３ ５ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９— ０ ３ １ ２（ ２ ０ １ ５ ）０ ３— ０ ０ １ ８— ０ ５