CN102722668A - 无线安全电脑锁及其使用方法 - Google Patents

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胡爱群
屠天恒
高岳
吴鹏
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Southeast University
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Abstract

本发明公开了一种无线安全电脑锁，包括一对配套使用的电脑锁和钥匙；所述电脑锁包括一个USB接口、微处理器、无线射频收发模块、用于报警的蜂鸣器，所述USB接口与电脑连接；所述钥匙包括一个USB接口、微处理器、无线射频收发模块、电源管理芯片、一块可充电锂电池，所述锂电池通过USB接口和电源管理芯片充电；所述电脑锁和钥匙之间实现基于AES加密的帧传输协议的安全的射频通信；所述电脑锁和钥匙的微处理器分别包括一存储区，所述存储区存储有唯一对应识别号。本发明还公开了一种无线安全电脑锁的使用方法。本发明由于采用了AES加密以及无线射频收发模块，其可以完成可靠的安全的短距离无线通信。

Description

无线安全电脑锁及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种应用于电脑安全的设备，具体涉及一种无线安全电脑锁及其使用方法。
背景技术
随着电脑的普及化，用户对于电脑内数据和信息的保密防窥提出了更高的要求。
为了克服电脑自带屏幕保护功能需要人工上锁解锁的不便，用户可以使用电脑锁保护电脑隐私。目前，已知的无线电脑锁包括接口电路、无线发射器、无线接收器。其通过USB接口实现当用户离开电脑时，电脑自动上锁；当用户回到电脑旁时，电脑自动解锁。但是，这样的电脑锁在无线发射器与无线接收器之间的通信安全存在巨大的隐患，***易被不法份子利用中间人攻击或重放攻击的方式攻破。
发明内容
本发明的目的在于解决现有无线电脑锁存在的通信安全隐患,提供一种基于AES加密技术的无线安全电脑锁。
本发明的另一个目的在于提供一种无线安全电脑锁的使用方法。
本发明采用的技术方案是：一种无线安全电脑锁，包括一对配套使用的电脑锁和钥匙；
所述电脑锁包括一个USB接口、微处理器、无线射频收发模块 、用于报警的蜂鸣器，所述USB接口与电脑连接；
所述钥匙包括一个USB接口、微处理器、无线射频收发模块、电源管理芯片、一块可充电锂电池，所述锂电池通过USB接口和电源管理芯片充电；
所述电脑锁和钥匙之间实现基于AES加密的帧传输协议的安全的射频通信；
所述电脑锁和钥匙的微处理器分别包括一存储区，所述存储区存储有唯一对应识别号。
作为优选，所述电脑锁采用预共享密钥，密钥盒存储在所述存储区，电脑锁***每次加密随机选取密钥。
本发明中的电脑锁和钥匙是通过一套完整的安全协议进行通信的。其中电脑锁将微处理器中产生的唯一帧经过AES加密后通过无线射频收发模块发送给钥匙，钥匙通过无线射频收发模块将该帧解码并解密。钥匙通过微处理器对该帧进行唯一的修改后，加密并反馈给电脑锁。
一种使用上述无线安全电脑锁的方法，包括以下步骤：
1）电脑锁的微控制器产生唯一帧经过AES加密后通过无线射频收发模块发送给钥匙，所述帧包含电脑锁唯一识别号；
2）钥匙的微控制器判断无线射频收发模块是否正确接收到电脑锁发出的射频信号；
3）钥匙进行AES解密并判断接收帧中的电脑锁识别号是否匹配，如是，替换原帧中的电脑锁识别号为钥匙唯一识别号，通过无线射频收发模块转发给电脑锁，否则，没有操作；
4）电脑锁的微控制器判断无线射频收发模块是否正确接收到钥匙发出的射频信号；
5）电脑锁进行AES解密并判断接收帧中的钥匙识别号是否匹配以及接收信号强度是否符合要求，如是，向电脑发送解锁命令，否则，向电脑发送锁定命令。
作为优选，上述步骤5）中电脑锁芯片向电脑发送的命令采用MD5认证码的方式进行消息认证。
有益效果：本发明由于采用了AES加密以及无线射频收发模块，其可以完成可靠的安全的短距离无线通信。另外，钥匙采用的USB接口和电源管理芯片可以方便地为其电池充电。因此，本发明便于携带和使用。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明电脑锁部分流程图；
图3是本发明钥匙部分流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种无线安全电脑锁，它包括一对配套使用的电脑锁1和钥匙2，其中所述电脑锁1包括一个USB接口11、微处理器12、无线射频收发模块13 、用于报警的蜂鸣器14；所述钥匙2包括一个USB接口21、微处理器22、无线射频收发模块23、电源管理芯片24、一块可充电锂电池25。电脑锁1和钥匙2通过无线射频通信方式。电脑锁1通过USB接口14与电脑连接，向电脑发送锁定或解锁命令。当所述钥匙离开所述电脑锁一定距离后，电脑锁向电脑发送锁定命令，使电脑进入屏保、关闭鼠标键盘操作、禁用USB驱动，同时电脑锁蜂鸣器14报警；当所述钥匙与所述电脑锁的距离在有效距离内时，电脑锁向电脑发送解锁命令，使电脑恢复正常使用状态。当电脑锁被异常拔出后，电脑也会自动进入锁定状态，直至接收到电脑锁发送的解锁命令。    
本实施例中，所述电脑锁和钥匙均采用TI公司的CC1111片上***芯片，该芯片集成了微处理器、无线射频收发模块、USB控制单元、AES硬件加解密模块和闪存。由于片上***芯片的高度集成化，所述电脑锁和钥匙的体积小于普通U盘。无线发射和接收的频率为434MHz。电脑锁通过USB接口与电脑连接，由电脑USB供电。钥匙随身携带，由一块320mAh可充电锂电池供电，锂电池可通过USB接口和电源管理芯片MAX1555充电。电脑锁和钥匙片上***芯片闪存内存储相应的配对设备识别号和AES加解密所需的密钥盒。
射频电脑锁的工作流程如下，参见图2、图3，分别是本发明电脑锁部分和钥匙部分流程图。首先，电脑锁的微控制器产生的经过AES硬件加密器加密的数据包通过无线射频收发模块发送给钥匙，所述数据包包含16字节的密文（即加密后的电脑锁唯一的4个字节的识别号和12个字节的随机数）以及1个字节的随机数明文。然后钥匙的无线射频收发模块接收数据包。钥匙的微控制器根据所收数据包中的随机数明文确定密钥，并将密文通过AES硬件解密器解密，判断接收帧中的电脑锁识别号是否与钥匙闪存中所存的配对识别号匹配，如是，替换原帧中的电脑锁识别号为该钥匙识别号，重新进行AES加密后通过无线射频收发模块转发给电脑锁；否则，没有操作。钥匙在无接收信号时处于PM2休眠状态。电脑锁的微控制器根据所收数据包中的随机数明文确定密钥，并将密文通过AES硬件解密器解密，判断接收帧中的钥匙识别号是否与电脑锁闪存内存中所存钥匙识别号匹配、12字节的随机数是否正确以及接收信号强度是否符合设定要求，如是，向电脑发送解锁命令，否则，向电脑发送锁定命令。钥匙的微处理器通过USB接口向电脑发送命令，所述命令为锁识别号、锁定/解锁标志符、计数器的MD5加密码。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1. 一种无线安全电脑锁，其特征在于：包括一对配套使用的电脑锁和钥匙；
所述电脑锁包括一个USB接口、微处理器、无线射频收发模块 、用于报警的蜂鸣器，所述USB接口与电脑连接；
所述钥匙包括一个USB接口、微处理器、无线射频收发模块、电源管理芯片、一块可充电锂电池，所述锂电池通过USB接口和电源管理芯片充电；
所述电脑锁和钥匙之间实现基于AES加密的帧传输协议的安全的射频通信；
所述电脑锁和钥匙的微处理器分别包括一存储区，所述存储区存储有唯一对应识别号。
2. 根据权利要求1所述的一种无线安全电脑锁，其特征在于：所述电脑锁采用预共享密钥，密钥盒存储在所述存储区，电脑锁***每次加密随机选取密钥。
3. 一种使用所述权利要求1的无线安全电脑锁的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）电脑锁的微控制器产生唯一帧经过AES加密后通过无线射频收发模块发送给钥匙，所述帧包含电脑锁唯一识别号；
2）钥匙的微控制器判断无线射频收发模块是否正确接收到电脑锁发出的射频信号；
3）钥匙进行AES解密并判断接收帧中的电脑锁识别号是否匹配，如是，替换原帧中的电脑锁识别号为钥匙唯一识别号，通过无线射频收发模块转发给电脑锁，否则，没有操作；
4）电脑锁的微控制器判断无线射频收发模块是否正确接收到钥匙发出的射频信号；
5）电脑锁进行AES解密并判断接收帧中的钥匙识别号是否匹配以及接收信号强度是否符合要求，如是，向电脑发送解锁命令，否则，向电脑发送锁定命令。
4. 根据权利要求3所述的无线安全电脑锁的方法，其特征在于：上述步骤5）中电脑锁芯片向电脑发送的命令采用MD5认证码的方式进行消息认证。
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