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基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密及解密系統及方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510795853.3

申請日:

2015.11.18

公開號:

CN105243338A

公開日:

2016.01.13

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 21/62申請日:20151118|||公開
IPC分類號: G06F21/62(2013.01)I; G06F21/79(2013.01)I 主分類號: G06F21/62
申請人: 哈爾濱工業大學
發明人: 何勝陽; 何亮; 馬忠超
地址: 150001黑龍江省哈爾濱市南崗區西大直街92號
優先權:
專利代理機構: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109 代理人: 岳泉清
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510795853.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.07.06|||2016.02.10|||2016.01.13

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密系統及方法,涉及基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密及解密技術。是為了解決現有U盤的加密和解密方法存在安全性與便捷性之間不平衡的問題。本發明中,圖像采集模塊:用于采集人臉圖像;GPS模塊:用于提供GPS信息;ARM模塊:用于支持U盤文件系統,并將人臉圖像、GPS信息發給DSP模塊;DSP模塊:用于根據加密者或解密者的人臉圖像進行人臉識別;還用于根據加密者的人臉圖像和加密位置GPS范圍對U盤文件進行加密;還用于根據人臉識別結果和當前解密位置的GPS信息對U盤文件進行解密。本發明適用于的U盤文件加密和解密。

權利要求書

權利要求書
1.  基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密系統,其特征是:它包括圖像采集模塊、GPS模塊、ARM模塊和DSP模塊;
圖像采集模塊:用于采集加密者或解密者的人臉圖像;
GPS模塊:用于設定加密位置GPS范圍,還用于采集當前解密位置的GPS信息;
ARM模塊:用于支持U盤文件系統、接收來自圖像采集模塊采集的圖像,還用于接收來自GPS模塊的加密位置GPS范圍,還用于接收當前解密位置的GPS信息;并發給上述三種數據發給DSP模塊;
DSP模塊:用于根據加密者或解密者的人臉圖像進行人臉識別;還用于根據加密者的人臉圖像和加密位置GPS范圍對U盤文件進行加密;還用于根據人臉識別結果和當前解密位置的GPS信息對U盤文件進行解密。

2.  基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密方法,其特征是:它包括:
用于采集加密者或解密者的人臉圖像的圖像采集模塊;
用于設定加密位置GPS范圍,還用于采集當前解密位置的GPS信息的步驟:
用于支持U盤文件系統、接收來自圖像采集模塊采集的圖像,還用于接收來自GPS模塊的加密位置GPS范圍,還用于接收當前解密位置的GPS信息;并發給上述三種數據發給DSP模塊的步驟;
用于根據加密者或解密者的人臉圖像進行人臉識別;還用于根據加密者的人臉圖像和加密位置GPS范圍對U盤文件進行加密;還用于根據人臉識別結果和當前解密位置的GPS信息對U盤文件進行解密的步驟。

3.  根據權利要求1所述的基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密方法,其特征在于,
加密方法具體為:采用圖像采集模塊采集加密人的圖像數據;采用GPS模塊設定加密位置GPS范圍;ARM模塊將所述加密人的圖像數據和加密位置GPS范圍傳輸至DSP模塊;DSP模塊根據加密人的圖像數據的人臉特征結合加密位置GPS范圍采用加密算法對U盤文件進行加密;
解密方法具體為:采用圖像采集模塊采集解密人的圖像數據;采用GPS模塊設定解密位置GPS;ARM模塊將所述解密人的圖像數據和解密位置GPS傳輸至DSP模塊;
DSP模塊根據解密人的圖像數據與加密人的圖像數據進行識別,如果非同一人,則結束解密;如果為同一人,則判斷解密位置GPS是否位于加密位置GPS范圍內,若判斷結果為否,則結束解密;若判斷結果為是,則采用解密算法對U盤文件進行解密。

4.  根據權利要求3所述的基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密方法,其特征在于加密方法中:加密算法和圖像的特征提取算法采用自定義的方式實現。

5.  根據權利要求3所述的基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密方法,其特征在于解密方法中:人臉識別算法和解密算法采用自定義的方式實現。

6.  根據權利要求5所述的基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密方法,其特征在于,ARM模塊的數據處理方法為流程:
ARM模塊初始化,并進入等待狀態,直至用戶選擇加密或者解密操作;
當用戶選擇對文件加密時,ARM模塊自動讀取PC端標記的文件信息,對標記過的文件進行加密并拍攝人臉圖像發送到DSP端,等待DSP端處理完成后回傳加密后的文件保存到U盤相同位置下;
當用戶選擇文件解密時,ARM模塊自動根據GPS模塊讀取當前GPS信息并判斷是否處于解密范圍內,如果是在該范圍內則連接DSP端發送采集的人臉圖像和文件,等待DSP端處理完成后回傳解密后的文件儲存。

說明書

說明書基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密及解密系統及方法
技術領域
本發明涉及基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密及解密技術。
背景技術
隨著信息時代發展,信息安全日益成為人們關注的話題,保護個人信息隱私和涉密文件已經成為亟待解決的話題。而隨著科技的發展,無數的文件加密算法相繼被人們提出,但是大部分都只是停留在算法和軟件的實現上面,將文件的加密從硬件上實現的方案極少。然而對文件的軟件加密實現由于保密性不高而且容易被人根據反編譯破解,另外由于U盤容易攜帶病毒導致很多軟件加密本身不安全,因此對硬件加密系統的研究將逐漸成為主導。
而在使用硬件對文件加密時,很多算法由于耗時太多導致了其實現困難,實時性不高等缺點。比如在使用基于人臉識別的文件加密算法時,人臉識別、加密算法均在很長時間的耗時,因此其無法在ARM的低速處理器中實現,只能借助高性能的DSP芯片來實現更快的處理速度。但是DSP芯片由于其外設芯片少,很難實現對圖像的采集和對文件系統的支持,因此可以采用ARM來解決這個問題。
發明內容
本發明是為了解決現有U盤的加密和解密方法存在安全性與便捷性之間不平衡的問題,從而提供一種基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密系統及方法。
基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密系統,它包括圖像采集模塊、GPS模塊、ARM模塊和DSP模塊;
圖像采集模塊:用于采集加密者或解密者的人臉圖像;
GPS模塊:用于設定加密位置GPS范圍,還用于采集當前解密位置的GPS信息;
ARM模塊:用于支持U盤文件系統、接收來自圖像采集模塊采集的圖像,還用于接收來自GPS模塊的加密位置GPS范圍,還用于接收當前解密位置的GPS信息;并發給上述三種數據發給DSP模塊;
DSP模塊:用于根據加密者或解密者的人臉圖像進行人臉識別;還用于根據加密者的人臉圖像和加密位置GPS范圍對U盤文件進行加密;還用于根據人臉識別結果和當前解密位置的GPS信息對U盤文件進行解密。
基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密方法,它包括:
用于采集加密者或解密者的人臉圖像的圖像采集模塊;
用于設定加密位置GPS范圍,還用于采集當前解密位置的GPS信息的步驟:
用于支持U盤文件系統、接收來自圖像采集模塊采集的圖像,還用于接收來自GPS模塊的加密位置GPS范圍,還用于接收當前解密位置的GPS信息;并發給上述三種數據發給DSP模塊的步驟;
用于根據加密者或解密者的人臉圖像進行人臉識別;還用于根據加密者的人臉圖像和加密位置GPS范圍對U盤文件進行加密;還用于根據人臉識別結果和當前解密位置的GPS信息對U盤文件進行解密的步驟。
加密方法具體為:采用圖像采集模塊采集加密人的圖像數據;采用GPS模塊設定加密位置GPS范圍;ARM模塊將所述加密人的圖像數據和加密位置GPS范圍傳輸至DSP模塊;DSP模塊根據加密人的圖像數據的人臉特征結合加密位置GPS范圍采用加密算法對U盤文件進行加密;
解密方法具體為:采用圖像采集模塊采集解密人的圖像數據;采用GPS模塊設定解密位置GPS;ARM模塊將所述解密人的圖像數據和解密位置GPS傳輸至DSP模塊;
DSP模塊根據解密人的圖像數據與加密人的圖像數據進行識別,如果非同一人,則結束解密;如果為同一人,則判斷解密位置GPS是否位于加密位置GPS范圍內,若判斷結果為否,則結束解密;若判斷結果為是,則采用解密算法對U盤文件進行解密。
本發明提高了U盤的加密安全性和便捷性,解決現階段對文件的軟件加密安全和硬件加密實現困難的問題,該硬件系統可以輕松實現諸多文件的加密和解密。
附圖說明
圖1是本發明的中所述的硬件系統的結構示意圖;
圖2是本發明中硬件系統的實際電路原理示意圖;
圖3是本發明中涉及的DSP端處理流程示意圖;
圖4是本發明中設計的ARM端處理流程示意圖;
具體實施方式
具體實施方式一、基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密系統,它包括圖像采集模塊、GPS模塊、ARM模塊和DSP模塊;
圖像采集模塊:用于采集加密者或解密者的人臉圖像;
GPS模塊:用于設定加密位置GPS范圍,還用于采集當前解密位置的GPS信息;
ARM模塊:用于支持U盤文件系統、接收來自圖像采集模塊采集的圖像,還用于接 收來自GPS模塊的加密位置GPS范圍,還用于接收當前解密位置的GPS信息;并發給上述三種數據發給DSP模塊;
DSP模塊:用于根據加密者或解密者的人臉圖像進行人臉識別;還用于根據加密者的人臉圖像和加密位置GPS范圍對U盤文件進行加密;還用于根據人臉識別結果和當前解密位置的GPS信息對U盤文件進行解密。
具體實施方式二、基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密方法,它包括:
用于采集加密者或解密者的人臉圖像的圖像采集模塊;
用于設定加密位置GPS范圍,還用于采集當前解密位置的GPS信息的步驟:
用于支持U盤文件系統、接收來自圖像采集模塊采集的圖像,還用于接收來自GPS模塊的加密位置GPS范圍,還用于接收當前解密位置的GPS信息;并發給上述三種數據發給DSP模塊的步驟;
用于根據加密者或解密者的人臉圖像進行人臉識別;還用于根據加密者的人臉圖像和加密位置GPS范圍對U盤文件進行加密;還用于根據人臉識別結果和當前解密位置的GPS信息對U盤文件進行解密的步驟。
具體實施方式三、本具體實施方式是具體實施方式二所述的基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密方法的進一步限定,
加密方法具體為:采用圖像采集模塊采集加密人的圖像數據;采用GPS模塊設定加密位置GPS范圍;ARM模塊將所述加密人的圖像數據和加密位置GPS范圍傳輸至DSP模塊;DSP模塊根據加密人的圖像數據的人臉特征結合加密位置GPS范圍采用加密算法對U盤文件進行加密;
解密方法具體為:采用圖像采集模塊采集解密人的圖像數據;采用GPS模塊設定解密位置GPS;ARM模塊將所述解密人的圖像數據和解密位置GPS傳輸至DSP模塊;
DSP模塊根據解密人的圖像數據與加密人的圖像數據進行識別,如果非同一人,則結束解密;如果為同一人,則判斷解密位置GPS是否位于加密位置GPS范圍內,若判斷結果為否,則結束解密;若判斷結果為是,則采用解密算法對U盤文件進行解密。
具體實施方式四、本具體實施方式是具體實施方式三所述的基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密方法的進一步限定,
加密方法中:加密算法和圖像的特征提取算法采用自定義的方式實現。
具體實施方式五、本具體實施方式是具體實施方式三所述的基于高性能DSP與ARM 結合的U盤文件加密和解密方法的進一步限定,解密方法中:人臉識別算法和解密算法采用自定義的方式實現。
具體實施方式六、本具體實施方式是具體實施方式五所述的基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密和解密方法的進一步限定,ARM模塊的數據處理方法為流程:
ARM模塊初始化,并進入等待狀態,直至用戶選擇加密或者解密操作;
當用戶選擇對文件加密時,ARM模塊自動讀取PC端標記的文件信息,對標記過的文件進行加密并拍攝人臉圖像發送到DSP端,等待DSP端處理完成后回傳加密后的文件保存到U盤相同位置下;
當用戶選擇文件解密時,ARM模塊自動根據GPS模塊讀取當前GPS信息并判斷是否處于解密范圍內,如果是在該范圍內則連接DSP端發送采集的人臉圖像和文件,等待DSP端處理完成后回傳解密后的文件儲存。
本發明是一種基于人臉識別與GPS定位相結合的硬件解決方案。系統中使用高性能TMS320C6657的DSP芯片實現PCA算法的人臉識別功能省去了繁瑣的密碼,基于LFSR序列的一次一密的加密算法提高加密文件的安全性;使用S3C2440的ARM芯片強大的外設控制功能進行圖像采集,并在上面實現了輔助的GPS定位技術讓加密系統的安全系數更高一層;在ARM和DSP之間使用TCP通信來實現高速數據交換,其最終可以形成以DSP為服務器的多地點聯網實現解密,從而使客戶端成本更低;在多人多文件的選擇上可以使用PC實現每次加密時通過電腦指定需要加密的文件及其對應的解密地點。
結合圖2說明硬件系統的具體實施方式,基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密系統,硬件系統連接:
系統采用12V供電,在所需5V的地方使用LM7805芯片實現12V到5V的轉換,系統中使用ARM負責所有外設的控制。其中加密和解密的選擇使用兩個按鈕即可實現;系統外接兩個LED實現照明和工作狀態指示,其中照明的LED需要的亮度較大以便實現對采集圖像的光照統一;加密系統可以納入使用MAX3232控制的GPS芯片實現定位并輸入到ARM當中。系統中ARM和DSP使用TCP通信,DSP只負責進行數據運算,包括人臉識別等復雜算法和文件加密的算法。
結合圖3來說明DSP端算法的具體實施方式,基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密系統,DSP軟件處理流程:
DSP端軟件算法主要實現對文件的加密和解密,其開機后就一直處于等待狀態,當ARM端向其發出連接請求后就開始使用TCP接收文件和圖像數據。
如果處于加密模式,則DSP端自動根據圖像的特征對文件進行加密,這其中加密算法和圖像的特征提取算法可以自定義,可以參考基于基于人臉圖像特征和GPS信息的LFSR文件加密方法中的加密方法。
基于人臉圖像特征和GPS信息的LFSR文件加密方法,由以下步驟實現:
步驟一、將待加密文件存放到可移動媒介上,該文件的二進制向量表示為B;指定該待加密文件的解密位置的范圍,該解密位置的范圍的二進行向量表示為P;
將解密位置的范圍添加到待加密文件的起始位置,作為前綴,生成中間過度文件T:
T=[P,B];
步驟二、拍攝人臉圖像I,并在人臉圖像I中提取人臉特征k:
k=f(I);
步驟三、根據步驟二獲得的人臉特征k產生偽隨機二進制數據流L,其中線性反饋移位寄存器LFSR序列的反饋函數為F(k),然后逐位與步驟一中所述的中間過度文件T進行異或運算,生成已加密文件E:
E=L⊕T;]]>
如果處于解密模式,則DSP使用合適的算法實現人臉識別,根據識別結果是否為加密者來決定是否對圖像進行解密,其人臉識別算法和文件的解密算法也可以自定義,可以參考基于人臉圖像特征和GPS信息的LFSR文件解密方法。
解密方法為:
步驟一、將已加密文件和人臉圖像I儲存在移動儲存設備上,然后拍攝人臉圖像I1,將拍攝的人臉圖像I1與人臉圖像I進行對比識別,若識別為非同一人,則停止解密;若識別為同一人,則執行步驟二;
步驟二、根據人臉圖像文件I的人臉特征k對應生成LFSR序列,將該生成的LFSR序列與已加密文件的前綴做異或運算,獲得原始解密位置的范圍;
步驟三、讀取當前GPS位置,并判斷是否在原始解密位置的范圍內,如果判斷結果為否,則結束解密;如果判斷結果為是,則執行步驟四;
步驟四、根據人臉圖像文件I的人臉特征k產生偽隨機二進制數據流L,然后逐位與已加密文件進行異或運算,完成解密。
結合圖4來說明ARM端算法的具體實施方式,基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密系統,ARM軟件處理流程:
ARM端軟件算法主要負責外設控制和簡單的邏輯操作。其開機以后就處于等待狀態, 等待用戶選擇加密或者解密操作。
當用戶選擇對文件加密時,自動讀取PC端標記的文件信息,對標記過的文件進行加密并拍攝人臉圖像發送到DSP端,等待DSP端處理完成后回傳加密后的文件保存到U盤相同位置下。
當用戶選擇文件解密時,自動根據GPS模塊讀取當前GPS信息并判斷是否處于解密范圍內,如果是在該范圍內則連接DSP端發送采集的人臉圖像和文件,等待DSP端處理完成后回傳解密后的文件儲存。
PC端主要實現的功能,基于高性能DSP與ARM結合的U盤文件加密系統,PC端主要實現方式:
PC端主要是人機交互時的文件選擇操作,由于GPS文件定位結果通常是經緯度,因此允許指定的解密范圍也是精度和緯度范圍。其操作主要是標記需要加密的文件以及加密限定的信息,加密后會自動在文件尾部增加解密地點的范圍。
PC端另一個功能主要是標記源U盤和目的U盤,為了防止加密文件的U盤攜帶病毒,我們規定只能將加密文件從一個U盤上讀取后指定儲存到另一個無病毒的U盤中。
PC端的所有操作都是對U盤和對文件的標記,這些標記可以保存到文件尾部也可以保存到U盤的某個儲存區,根據需要可以自定義指定位置。

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基于 性能 DSP ARM 結合 文件 加密 解密 系統 方法
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