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Design and Implementation of usb key System Based on Dual-Factor Identity Authentication Protocol

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Journal of Electronic Research and Application 2024年第5期8卷 161-167页

作者： Jianxin Wang Zifan Xu Xiangze Chang Chaoen Xiao Lei Zhang Beijing Electronic Science and Technology Institute Beijing 100070China

With the increasing demand for information security,traditional single-factor authentication technology can no longer meet security *** this end,this paper proposes a Universal Serial Bus(usb)key hardware and software system based on a two-factor authentication protocol,aiming to improve the security and reliability of *** paper first analyzes the current status and technical principles of usb key-related research domestically and internationally and designs a two-factor authentication protocol that combines impact/response authentication and static password *** system consists of a host computer and a usb key *** host computer interacts with the usb key through a graphical user *** Secure Hash Algorithm 1(SHA-1)and MySQL database are used to implement the authentication *** results show that the designed two-factor authentication protocol can effectively prevent replay attacks and information tampering,and improve the security of *** the corresponding usb key is not inserted,the system will prompt that the device is not *** the usb key is inserted,user identity is confirmed through two-factor verification,which includes impact/response authentication and static password authentication.

关键词： Information security usb key Impact/response authentication Static password authentication

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usb key认证研究与实现

USB Key认证研究与实现

作者：王俊锋华中科技大学

学位级别：硕士

随着互联网技术的发展,信息安全问题已经越来越受到人们的重视。信息的机密性、信息的完整性和信息的可用性已经成为了企业对信息的基本要求。在网络应用中,身份认证作为访问敏感信息的第一道关卡,是信息安全领域重要议题。usb key由于... 详细信息

随着互联网技术的发展,信息安全问题已经越来越受到人们的重视。信息的机密性、信息的完整性和信息的可用性已经成为了企业对信息的基本要求。在网络应用中,身份认证作为访问敏感信息的第一道关卡,是信息安全领域重要议题。usb key由于内置加密芯片,安全性高,是目前身份认证的重要工具。本文研究了usb key认证的关键技术。目前usb key的认证方案有挑战/响应式认证方式和数字证书式认证方式。两种方式各有特点:挑战/响应式的认证方式是一种单向认证,认证过程简单,容易实施,但扩展性差,其安全性不如数字证书式认证;数字证书式认证方式是一种双向认证,认证过程较复杂,安全性较高,但数字证书的基础PKI体系较复杂,部署和维护都比较困难。在对这两种认证方式研究的基础上,结合数字签名技术,研究了一种改进的数字证书式认证技术,具有更高的身份认证安全性。在改进的数字证书式认证的基础上,针对企业的实际应用需求,结合usb key的特点,本文设计了一种面向企业级应用的usb key认证系统。文中对该系统的系统结构、各个子模块进行了总体设计。在本文的最后,以在政府部门建立usb key认证系统为例,给出了usb key认证系统的实现过程。下一步还需要对usb key认证系统进行改进和完善,进一步提高系统的安全性。

关键词：信息安全身份认证 usb key 数字证书

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usb key体系研究与技术实现

USB KEY体系研究与技术实现

作者：杨帆武汉大学

学位级别：硕士

伴随着开放式网络系统的飞速发展,PKI网络安全体系被广泛使用和推广。网络事务中行为人身份的有效性是PKI体系安全的基础,一般使用数字证书进行身份认证。其中,密钥对的生成是安全的关键。传统的方式是在主机端产生并且存储在主机端,计... 详细信息

伴随着开放式网络系统的飞速发展,PKI网络安全体系被广泛使用和推广。网络事务中行为人身份的有效性是PKI体系安全的基础,一般使用数字证书进行身份认证。其中,密钥对的生成是安全的关键。传统的方式是在主机端产生并且存储在主机端,计算机开放的应用环境给这种方式带来了巨大的安全隐患。使用具有独立数据处理能力的CPU型智能卡存储数字证书和产生私钥是针对上述问题的解决方案。 usb key从智能卡技术上发展而来,是结合了现代密码学技术、智能卡技术和usb技术的新一代身份认证产品。usb比智能卡读卡器的串口通信方式更方便快速,使得usb key将在PKI应用的各个领域取代原先的认证方式得到广泛应用。本文介绍了usb key的体系结构,由硬件层、核心驱动层、标准中间件层和应用层构成。本文偏重底层的硬件层实现的研究。硬件层包括硬件电路、COS和usb固件程序。本文着重讨论了usb key的硬件构成,芯片操作系统COS(Chip Operating System)的各模块的功能和工作流程,COS端的usb固件程序。并且,以J2832 key为例,阐述了COS和usb固件实现。

关键词：信息安全智能卡 usb key COS 固件

基于Z8D168的带显示usb key的研究

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基于Z8D168的带显示USB Key的研究

作者：孙东太原理工大学

学位级别：硕士

随着互联网的飞速发展,网上身份认证得到了广泛的应用。而usb key作为网络身份证,成为网上身份认证的合适载体。usb key是集成电路、智能卡以及密码算法发展的高度结合的产物。目前,usb key的安全性隐患主要在于用户的交易信息仅在PC端... 详细信息

随着互联网的飞速发展,网上身份认证得到了广泛的应用。而usb key作为网络身份证,成为网上身份认证的合适载体。usb key是集成电路、智能卡以及密码算法发展的高度结合的产物。目前,usb key的安全性隐患主要在于用户的交易信息仅在PC端显示。如果usb key的PIN码被木马程序或者钓鱼网站窃取,那么用户的安全就得不到保障。基于以上考虑,可以在usb key物理硬件上面增加能够显示用户的关键交易信息的显示屏,并且增加物理按键依此来对交易进行控制。这样如果交易数据在PC端被非法篡改,通过屏幕显示的真实交易信息以及通过物理按键来取消交易的进行从而避免了意外的发生,增强了usb key的安全性。另外,usb key内置的算法的性能也是提高安全性能的重要方面。目前市面上的usb key产品多数是没有显示功能的一代产品,而少数的带显示的usb key均采用液晶显示器LCD (Liquid Crystal Display),论文提出选用电子纸ePaper (electronic Paper)作为显示模块。电子纸较液晶显示器主要有以下方面优点：(1)电子纸作为反射型显示器更适于阅读,图像的亮度会根据环境光线的强度改变,而且对比度也会随之变化,所以在强烈光线下反射型显示器的优势更明显;(2)超轻、超薄,电子墨水显示设备的硬件结构相当简单,它的厚度可以做到1mm左右;(3)低功耗,电子墨水的功耗相当低,甚至在电源供应短暂停止的情况下它还能显示信息。而基于usb key的密码算法,比较著名的对称加密算法是DES (Data Encryption Standard)和AES (Advanced Encryption Standard)。由于DES算法实际密钥长度只有56 bits,因此DES已经被认为过时,基本上认为不再安全,只用在安全性要求不高的场合。鉴于DES算法的末落,Rijndael设计的AES算法满足：(1)抗已知所有的攻击,(2)在多个平台上速度快,编码紧凑,(3)设计简单。AES算法目前已得到广泛的应用。20世纪70年代出现了非对称密码算法(即公钥算法),主流的公钥密码算法主要有RSA(以三位年轻学者Ron Rivest, Adi Shamir和Len Adleman的名字命名)和ECC(Elliptic Curve Cryptosystems)两种。RSA算法是第一个比较完善的公开密钥算法,它既能用于数据的加密和解密也能用于签名验证。RSA算法的安全性基于大数分解的难度。论文提出了一种快速取模的运算。椭圆曲线算法ECC的安全性基于椭圆曲线上离散对数计算问题。论文对快速标量乘进行了优化。椭圆曲线算法ECC与RSA方法相比有着很多技术优点：安全性能高、计算量小、处理速度快、存储空间占用小、带宽要求低等。本文基于国产安全芯片Z8D168对显示usb key进行了硬件设计和软件COS的开发,提出了以电子纸作为显示屏的思路。usb key与PC是通过usb接口通信,usb key和电子纸显示屏的驱动IC是通过SPI接口实现通信,因此论文首先对usb协议以及SPI协议进行了研究。考虑到密码算法对usb key的安全性能至关重要,论文接着对使用广泛的对称密码算法DES和AES,公钥密码算法RSA和ECC进行了研究,提出了一种快速取模运算并且优化了标量乘运算,并基于usb key实现了各种算法。论文对二代usb key的硬件设计与软件COS的开发以及基于usb key各种密码算法的取舍与实现有着重要的指导意义。

关键词： usb key usb 对称密码算法公钥密码算法 Z8D168U 显示

基于usb key和属性证书的动态安全许可研究

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基于USB Key和属性证书的动态安全许可研究

作者：李雷武汉理工大学

学位级别：硕士

随着信息和通信行业日新月异的发展,数字内容的编辑、复制和分发日趋普遍,由此滋生的盗版侵权问题极大的冲击着版权保护产业,但凡涉及数字内容的任何服务领域就需要数字版权保护。目前,数字内容的版权保护的问题已成为核心问题,引发了... 详细信息

随着信息和通信行业日新月异的发展,数字内容的编辑、复制和分发日趋普遍,由此滋生的盗版侵权问题极大的冲击着版权保护产业,但凡涉及数字内容的任何服务领域就需要数字版权保护。目前,数字内容的版权保护的问题已成为核心问题,引发了各行各业的强烈关注。数字版权管理(Digital Rights Management, DRM)在数字内容的生命周期内对其存取进行有效地控制。目前,众多学者已经对DRM技术进行了广泛的研究,然而,随着深入研究发现版权保护和内容认证集成的DRM平台上仍存在安全性薄弱的环节亟待解决。针对DRM的版权保护问题,本文提出了动态安全许可方案涉及身份认证、权限管理和版权跟踪三个部分,在数字内容生命周期的不同阶段起到保护作用,实现动态安全性。对动态安全许可方案的探讨和研究包含以下几个方面。 (1)分析了身份认证的弱安全性,研究了usb key和公钥基础设施(Public key Infrastructure, PKI)技术各方面的优势,设计了一种基于usb key的PKI身份认证方案。同时,重点描绘了动态认证方案的架构并详细阐述了认证协议,从而实现安全可靠的身份认证。 (2)分析了权限管理的不足,研究了属性证书和权限管理基础设施(Privilege Management Infrastructure, PMI)技术各方面的优势,设计了一种基于属性证书的PMI权限管理方案,DRM平台上的不同角色有不同的权限,实现访问控制,防止离线扩散。 (3)分析了版权跟踪的缺失,研究了数字水印技术,设计了一种基于鲁棒水印算法的可靠版权跟踪方案,来锁定版权非法扩散的责任人,追溯盗版行为。 (4)动态安全许可方案的上述三种功能针对了不同安全问题,将其应用到项目的DRM平台中,达到了提升DRM平台安全性的目的。本文所做研究作为国家“863”计划项目“基于数字水印和移动代理的网络多媒体数字版权管理和认证技术”的一部分。本文设计并开发了基于usb key和数字属性证书的动态安全许可系统,并将其运用于项目开发的DRM平台中,实现了安全许可的目标。

关键词： DRM 身份认证权限管理版权跟踪 usb key

基于usb key的移动TPM密钥管理研究

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基于USB Key的移动TPM密钥管理研究

作者：刘觅北京交通大学

学位级别：硕士

互联网的高速发展,对安全保障提出了更高的要求。可信计算作为信息安全的一项重要技术,它在软硬件上都采用新的体系结构来增强计算机的安全性。当前各国关于可信计算的研究,从技术的发展到产品的研制都取得了一系列可喜的成果,如何发展... 详细信息

互联网的高速发展,对安全保障提出了更高的要求。可信计算作为信息安全的一项重要技术,它在软硬件上都采用新的体系结构来增强计算机的安全性。当前各国关于可信计算的研究,从技术的发展到产品的研制都取得了一系列可喜的成果,如何发展更加经济,更加方便的可信计算机已成为学者研究的新的焦点。作为可信计算的发展分支,便携式TPM的研究将会逐渐呈现在研究者的眼前,将TPM移植到智能卡或者usb key这种人们常见的载体上,是可信计算发展的新的方向。作为TPM中的重要组成部分,密钥管理一直是可信计算的研究重点,研究移动TPM中的密钥管理自然具有很大的意义。与传统的TPM相比,基于usb key的移动TPM密钥管理在实现基础、可信存储、密钥迁移、及授权协议上都有着很大不同。本文主要讨论了以usb key作为载体的TPM平台密钥管理方案及实现过程。通过对传统TPM平台体系结构及usb key的分析,总结了基于usb key的TPM体系结构,综合分析了传统TPM平台的密钥管理机制、密钥管理功能概况,提出了基于身份绑定的移动TPM模块这一概念,并以此为基础设计了移动TPM的密钥管理总体方案,包括移动TPM密钥和证书结构设计、可信存储设计、密钥功能设计、密钥迁移设计以及TPM中最重要密钥AIK的管理和TPM授权管理等等。然后结合usb key的Java智能卡特征设计了方案中的数据结构、APDU命令集合、各部分功能的实现和AIK管理的实现。最后,构建了移动TPM密钥功能管理的模块,采用Java智能卡开发技术对这些功能模块进行了实现,并使用APDU字节流命令测试了这些功能,评定了功能实现的正确性。

关键词：可信计算 TPM usb key 可信存储密钥管理 APDU命令

基于SSX45安全芯片的usb key设计与实现

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基于SSX45安全芯片的USB Key设计与实现

作者：刘红明上海交通大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的迅猛发展,网上交易已越来越受到人们的欢迎,同时安全问题变得也越来越突出。为此,人们发明了PKI技术,并利用usb key来保存数字证书和私钥。本文针对市场上主流的基于8位处理器的usb key产品的不足(8位处理器容易被破解... 详细信息

随着计算机技术的迅猛发展,网上交易已越来越受到人们的欢迎,同时安全问题变得也越来越突出。为此,人们发明了PKI技术,并利用usb key来保存数字证书和私钥。本文针对市场上主流的基于8位处理器的usb key产品的不足(8位处理器容易被破解且无法进行复杂的加密运算及数据传输速度不高),设计并实现基于SSX45安全芯片(32位CPU核、usb2.0高速通信接口实现的SoC单芯片)的高速率、高安全性、无驱无软的usb key。本文介绍了几种常用的加密算法(MD5、SHA-1、DES和RSA)和usb key的体系架构(硬件层、核心驱动层、标准中间件层和应用层),并重点研究硬件层的设计与实现,主要包括基于SSX45安全芯片的硬件电路、固件端usb驱动和COS的设计与实现。最终设计并实现了基于SSX45安全芯片的高速率、高安全性、无驱无软的usb key。本文工作的创新性主要体现在以下三个方面:1.设计并实现了基于32位CPU核的SSX45安全芯片的usb key;2.通过采用Mass Storage协议及软件优化提高数据传输速率;3.设计并实现了只有管理员才能进入的隐藏分区,大大增强了系统的安全性。

关键词： usb key COS 安全硬件电路 usb通信

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D公司关于usb key产品市场营销策划

D公司关于USB key产品市场营销策划

作者：戴谦北京邮电大学

学位级别：硕士

本文运用管理学知识,论述D公司关于usb key市场营销的策划。由于信息技术和互联网的技术不断发展,usb key作为重要的保护信息安全和个人隐私的产品,逐渐进入市场。在国际市场,usb key已经由发展阶段逐渐走向成熟阶段。国内的usb key市... 详细信息

本文运用管理学知识,论述D公司关于usb key市场营销的策划。由于信息技术和互联网的技术不断发展,usb key作为重要的保护信息安全和个人隐私的产品,逐渐进入市场。在国际市场,usb key已经由发展阶段逐渐走向成熟阶段。国内的usb key市场也在最近几年开始蓬勃发展,迅速通过了介绍阶段,进入发展阶段。目前这个阶段,usb key产品技术逐渐稳定,产品已经得到客户认可,并且消费群体不断增大。usb key市场的不断发展,导致对其重要原材料usb key集成电路的需求量大幅增加,这样的时机适合国内集成电路行业综合实力名列前茅的D公司涉足该市场。本文从usb key目前市场现状分析入手,运用SWOT分析法、PEST分析法等手段,分析竞争环境,确定核心竞争能力和竞争关键因素,针对集成电路市场的特点,提出D公司进入usb key市场的必要性。指出D公司应选择国内usb key集成电路市场,选择最合理的目标客户,进入市场,确定了市场营销方案和产品方案。并且阐述了营销方案的原则和实施步骤,为每个实施步骤制定了控制手段。同时展望了D公司未来如何利用已占有市场,进一步扩张市场占有率的远景目标。

关键词： usb key 市场分析 SWOT PEST 营销策略

一种带非接触支付功能的usb key硬件和固件设计与实现

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一种带非接触支付功能的USB Key硬件和固件设计与实现

作者：赵宇杰太原理工大学

学位级别：硕士

随着网络银行越来越普遍的应用,网络安全交易也被提上了新的高度,而保证安全交易的最有效设备就是usb key,现已被各大银行应用,因此usb key成为了越来越多人的必备随身物品。但单一功能的产品已不能适应人们的需求,多功能的复合产品成... 详细信息

随着网络银行越来越普遍的应用,网络安全交易也被提上了新的高度,而保证安全交易的最有效设备就是usb key,现已被各大银行应用,因此usb key成为了越来越多人的必备随身物品。但单一功能的产品已不能适应人们的需求,多功能的复合产品成为发展趋势。在usb key的基础上增加非接触刷卡功能,就可以实现usb key与公交卡的复合,并可将银行资金划入一卡通账户,为其充值,极大的方便了人们的生活。这种设计不但有实际意义,而且为其它功能的复合提供了很好的借鉴。本设计需求来源于对银行客户和一卡通客户的需求分析,论文在查阅了60篇文献的基础上,实现了usb key的非接触刷卡功能,并可以对一卡通进行网上圈存。为了提高产品合格率和节约成本,放弃了使用漆包线作为天线的方案,而是将天线直接布在电路板上。设计分为硬件部分和软件部分。硬件部分包括电源模块、主控芯片模块、非接触读写模块、SPI Flash存储模块,以及天线的设计与调试。软件部分包括主程序、与COS(卡操作系统,即Card Operating System)的交互模块、实现Bulk-Only传输的BOT模块、实现SCSI命令解析的SCSI模块、实现U盘相关的读写操作的SMC模块、实现SPI flash的操作的SPI Flash模块、实现卡命令解析的ICC模块、实现usb通讯及标准请求的处理的usb模块。经过虚拟网银交易与非接触刷卡交易,交易一切正常,经过疲劳测试与高低温测试,证明可以可靠使用。

关键词：网络银行 usb key 非接触天线 COS