CN106446654B - 基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法 - Google Patents

基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法 Download PDF

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Abstract

基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法，属于计算机安全技术领域，具体涉及一种计算机输入输出设备隔离装置及方法。解决了现有计算机输入输出设备直接插接在计算机的USB接口上，直接对计算机主机进行操作，安全性差的问题。本发明所述的隔离方法基于隔离装置实现，使计算机主机可以在物理层与输入输出设备之间进行隔离，断开未经授权许可的输入输出设备，以达到阻止非法用户通过直接连接输入输出设备直接对计算机主机操作。通过指纹模块识别合法用户，使合法用户可以操作对其授权的输入输出设备。本装置主要实现设备接入控制，用户使用控制。本发明适用于计算机硬件连接加密。

Description

基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法
技术领域
本发明属于计算机安全技术领域，具体涉及一种计算机输入输出设备隔离方法。
背景技术
目前计算机的输入输出设备，如键盘、鼠标、显示器、音箱、打印机及等设备均为直接通过数据线连接至计算机主机。但是随着信息安全技术的快速发展，对于一些安保等级比较高的计算机主机，这些可以直接连接计算机主机的输入输出设备可以直接对计算机主机进行操作，存在较大的安全隐患，非法用户如无需登陆操作***即可将计算机主机关机或者重启，使其运行的程序中断；直接连接方式无法防止伪装成键盘或鼠标的USB黑客工具的攻击，使非法用户可以通过伪装的键盘鼠标攻击计算机主机，或者通过重启BIOS中的USBboot重新引导计算机主机至USB黑客工具中的操作***；直接连接方式无法控制未经授权许可的USB存储设备的接入计算机主机，使非法用户可以复制计算机主机内的数据资料；直接连接方式无法控制USB打印机等设备的输出，使非法用户可以打印输出计算机主机内的数据资料等安全隐患。
发明内容
本发明是为了解决现有计算机输入输出设备直接插接在计算机的USB接口上，直接对计算机主机进行操作，安全性差的问题，提出了一种基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法。
本发明所述的基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法，该方法基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离装置实现，该装置包括壳体1、指纹识别装置2、一号连接控制开关3、微控制器4、USB扩展卡5、n个三号连接控制开关6、n个USB扩展接口7、外接视频输出端口8、二号连接控制开关9、外接音频输出端口10和四号连接控制开关15；
指纹识别装置2、n个USB扩展接口7、外接视频输出端口8和外接音频输出端口10均嵌固在壳体1的侧面，视频输入端口12、USB主端口14和音频输入端口13也嵌固在在壳体1上，所述视频输入端口12、USB主端口14和音频输入端口13均通过数据线分别与计算机主机的视频输出端口、USB端口和音频输出端口连接；指纹识别装置2用于采集识别使用人员的指纹信息，并将指纹信息发送至微控制器4；
一号连接控制开关3、微控制器4、USB扩展卡5、n个三号连接控制开关6、二号连接控制开关9和四号连接控制开关15均设置在壳体1内；
一号连接控制开关3串联在视频输入端口12与外接视频输出端口8之间，一号连接控制开关3的开关控制信号输入端连接微控制器4的视频输出开关控制信号输出端；
二号连接控制开关9串联在音频输入端口13与外接音频输出端口10之间，二号连接控制开关9的开关控制信号输入端连接微控制器4的音频输出开关控制信号输出端；
n个三号连接控制开关6的一端分别与n个USB扩展接口7的信号输入端连接，n个三号连接控制开关6的另一端分别与USB扩展卡5的n个从端口连接，n个三号连接控制开关6的开关控制信号输入端分别连接微控制器4的n个USB扩展接口的开关控制信号输出端；
USB扩展卡5的主端口连接四号连接控制开关15的公共端，所述四号连接控制开关15为四刀双掷型继电器，四号连接控制开关15的动断触点连接微控制器4的USB端口，四号连接控制开关15的动合触点连接主机的USB主端口14；四号连接控制开关15的开关控制信号输入端链接微控制器4的USB开关控制信号输出端；
指纹识别装置2的指纹识别信号输出端连接微控制器4的指纹识别信号输入端；且指纹识别装置的指纹采集面设置在壳体1的侧面。
基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离的方法，该方法的具体步骤为：
步骤一、采用指纹识别装置2对使用者指纹进行录入、存储，并将使用者指纹数据发送至微控制器4，微控制器4对使用者使用计算机的端口进行授权；
所述微控制器4对使用者使用计算机的端口进行授权的具体方法为：
微控制器4接收到使用者指纹后，根据指纹数据对该使用者的使用权限进行设定，所述使用权限为：是否允许使用外接视频输出端口8、外接音频输出端口10或USB扩展接口7；同时对每个使用者使用外部设备的标识码进行存储；
步骤二、当使用者使用计算机前利用指纹识别装置2进行指纹录入识别，当使用者进行指纹识别匹配成功后，若为授权用户，将匹配成功的指纹数据发送至微控制器4，微控制器4根据步骤一设定使用者的使用权限，控制n个三号连接控制开关6、一号连接控制开关3和二号连接控制开关9中的一个或多个开关闭合；当使用者进行指纹识别匹配不成功，则指纹识别装置2向微控制器发送指纹识别失败信号，外部设备无法连接至计算机主机；
步骤三、当外部设备接入外接视频输出端口8、外接音频输出端口10或n个USB扩展接口7中的一个或多个时，微控制器4通过三号连接控制开关6和USB扩展卡5向连接有外部设备的接口发送驱动信号，读取所连接的外部设备的唯一标识码和设备类型，判断该标识码是否与该使用者存储在微控制器内的设备唯一标识码相匹配，若匹配，微控制器4控制四号连接控制开关闭合，外部设备与计算机主机连接，完成对计算机输入输出设备的识别，若不匹配，则微控制器4向一号连接控制开关3、二号连接控制开关9或三号连接控制开关6中的一个多个发送断开控制信号，实现对未授权的外设连接端口的隔离。
用户使用本装置前，需预先采集录入指纹。通过本装置指纹模块采集并记录用户指纹，微控制器根据预先录入的用户指纹，对用户进行授权等级，根据用户授权的不同等级，控制授权用户可使用与其授权权限等级对应的输入输出设备。有效的提高了计算机的安全性。
本发明所述的隔离装置使计算机主机可以在物理层与输入输出设备之间进行隔离，断开未经授权许可的输入输出设备，以达到阻止非法用户通过直接连接输入输出设备直接对计算机主机操作。通过指纹模块识别合法用户，使合法用户可以操作对其授权的输入输出设备。本装置主要实现设备接入控制，用户使用控制。
附图说明
图1为本发明所述的壳体的结构示意图；
图2为基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离装置的原理框图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和2说明本实施方式，本实施方式所述的基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法，该方法基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离装置实现，该装置包括壳体1、指纹识别装置2、一号连接控制开关3、微控制器4、USB扩展卡5、n个三号连接控制开关6、n个USB扩展接口7、外接视频输出端口8、二号连接控制开关9、外接音频输出端口10和四号连接控制开关15；
指纹识别装置2、n个USB扩展接口7、外接视频输出端口8和外接音频输出端口10均嵌固在壳体1的侧面，视频输入端口12、USB主端口14和音频输入端口13也嵌固在在壳体1上，所述视频输入端口12、USB主端口14和音频输入端口13均通过数据线分别与计算机主机的视频输出端口、USB端口和音频输出端口连接；指纹识别装置2用于采集识别使用人员的指纹信息，并将指纹信息发送至微控制器4；
一号连接控制开关3、微控制器4、USB扩展卡5、n个三号连接控制开关6、二号连接控制开关9和四号连接控制开关15均设置在壳体1内；
一号连接控制开关3串联在视频输入端口12与外接视频输出端口8之间，一号连接控制开关3的开关控制信号输入端连接微控制器4的视频输出开关控制信号输出端；
二号连接控制开关9串联在音频输入端口13与外接音频输出端口10之间，二号连接控制开关9的开关控制信号输入端连接微控制器4的音频输出开关控制信号输出端；
n个三号连接控制开关6的一端分别与n个USB扩展接口7的信号输入端连接，n个三号连接控制开关6的另一端分别与USB扩展卡5的n个从端口连接，n个三号连接控制开关6的开关控制信号输入端分别连接微控制器4的n个USB扩展接口的开关控制信号输出端；
USB扩展卡5的主端口连接四号连接控制开关15的公共端，所述四号连接控制开关15为四刀双掷型继电器，四号连接控制开关15的动断触点连接微控制器4的USB端口，四号连接控制开关15的动合触点连接主机的USB主端口14；四号连接控制开关15的开关控制信号输入端链接微控制器4的USB开关控制信号输出端；
指纹识别装置2的指纹识别信号输出端连接微控制器4的指纹识别信号输入端；且指纹识别装置的指纹采集面设置在壳体1的侧面。
基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离的方法，该方法的具体步骤为：
步骤一、采用指纹识别装置2对使用者指纹进行录入、存储，并将使用者指纹数据发送至微控制器4，微控制器4对使用者使用计算机的端口进行授权；
所述微控制器4对使用者使用计算机的端口进行授权的具体方法为：
微控制器4接收到使用者指纹后，根据指纹数据对该使用者的使用权限进行设定，所述使用权限为：是否允许使用外接视频输出端口8、外接音频输出端口10或USB扩展接口7；同时对每个使用者使用外部设备的标识码进行存储；
步骤二、当使用者使用计算机前利用指纹识别装置2进行指纹录入识别，当使用者进行指纹识别匹配成功后，若为授权用户，将匹配成功的指纹数据发送至微控制器4，微控制器4根据步骤一设定使用者的使用权限，控制n个三号连接控制开关6、一号连接控制开关3和二号连接控制开关9中的一个或多个开关闭合；当使用者进行指纹识别匹配不成功，则指纹识别装置2向微控制器发送指纹识别失败信号，外部设备无法连接至计算机主机；
步骤三、当外部设备接入外接视频输出端口8、外接音频输出端口10或n个USB扩展接口7中的一个或多个时，微控制器4通过三号连接控制开关6和USB扩展卡5向连接有外部设备的接口发送驱动信号，读取所连接的外部设备的唯一标识码和设备类型，判断该标识码是否与该使用者存储在微控制器内的设备唯一标识码相匹配，若匹配，微控制器4控制四号连接控制开关闭合，外部设备与计算机主机连接，完成对计算机输入输出设备的识别，若不匹配，则微控制器4向一号连接控制开关3、二号连接控制开关9或三号连接控制开关6中的一个多个发送断开控制信号，实现对未授权的外设连接端口的隔离。
本发明装置可以使未经授权的输入输出设备无法与计算机主机进行物理连接，使未通过指纹识别的用户无法操作输入输出设备。本装置可以实现设备接入控制和用户使用控制，杜绝因输入输出设备引起的安全隐患。
具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法的进一步说明，一号连接控制开关3、n个三号连接控制开关6和二号连接控制开关9均为单刀单掷开关。
具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式一所述的基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法的区别在于，它采用NFC读卡器或RFID读卡器代替指纹识别装置2，所述NFC读卡器或RFID读卡器用于识别NFC卡或RFID卡，NFC读卡器或RFID读卡器的信号输出端连接微控制器4的卡片识别信号输入端。
当USB设备通过本装置接入计算机主机时，本装置的微控制器4通过USB扩展卡5、三号连接控制开关6和四号连接控制开关15将USB设备连接至本装置的微控制器4的USB接口，微控制器4加载USB设备驱动，读取USB设备类型和USB设备的UUID(Universally UniqueIdentifier，通用唯一识别码)，微控制器通过判断USB设备类型和USB设备的UUID，识别其是否为授权可信设备，若此USB设备为授权可信设备，微控制器4通过USB扩展卡5、三号连接控制开关6和四号连接控制开关15将USB设备连接至计算机主机的USB主端口14，若此USB设备为非授权可信设备，则不可连接。
用户使用本装置前，需预先采集录入指纹。通过本装置指纹模块采集并记录用户指纹，微控制器根据预先录入的用户指纹，对用户进行授权等级，根据用户授权的不同等级，控制授权用户可使用与其授权权限等级对应的输入输出设备。
用户使用时首先登录指纹，如果是非授权用户，则断开所有视频、音频、USB输入输出设备；如果是授权用户，则本装置控制器通过控制连接控制开关将与其授权权限对应的输入输出设备连接至计算机主机，使授权用户可使用与其授权权限对应的输入输出设备，但是本装置控制器不会连接超出其授权权限等级对应的输入输出设备，如某用户只可以使用键盘鼠标，但不可以使用USB存储设备复制计算机主机内的数据资料。
本装置预设时间间隔，如期间无操作，则用户需再次指纹登录，如果无再次指纹登陆，则断开所有输入输出装置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法，该方法基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离装置实现，该装置包括壳体(1)、指纹识别装置(2)、一号连接控制开关(3)、微控制器(4)、USB扩展卡(5)、n个三号连接控制开关(6)、n个USB扩展接口(7)、外接视频输出端口(8)、二号连接控制开关(9)、外接音频输出端口(10)和四号连接控制开关(15)；
指纹识别装置(2)、n个USB扩展口(7)、外接视频输出端口(8)和外接音频输出端口(10)均嵌固在壳体(1)的侧面，视频输入端口(12)、USB主端口(14)和音频输入端口(13)也嵌固在在壳体(1)上，所述视频输入端口(12)、USB主端口(14)和音频输入端口(13)均通过数据线分别与计算机主机的视频输出端口、USB端口和音频输出端口连接；指纹识别装置(2)用于采集识别使用人员的指纹信息，并将指纹信息发送至微控制器(4)；
一号连接控制开关(3)、微控制器(4)、USB扩展卡(5)、n个三号连接控制开关(6)、二号连接控制开关(9)和四号连接控制开关(15)均设置在壳体(1)内；
一号连接控制开关(3)串联在视频输入端口(12)与外接视频输出端口(8)之间，一号连接控制开关(3)的开关控制信号输入端连接微控制器(4)的视频输出开关控制信号输出端；
二号连接控制开关(9)串联在音频输入端口(13)与外接音频输出端口(10)之间，二号连接控制开关(9)的开关控制信号输入端连接微控制器(4)的音频输出开关控制信号输出端；
n个三号连接控制开关(6)的一端分别与n个USB扩展接口(7)的信号输入端连接，n个三号连接控制开关(6)的另一端分别与USB扩展卡(5)的n个从端口连接，n个三号连接控制开关(6)的开关控制信号输入端分别连接微控制器(4)的n个USB扩展口的开关控制信号输出端；
USB扩展卡(5)的主端口连接四号连接控制开关(15)的公共端，所述四号连接控制开关(15)为四刀双掷型继电器，四号连接控制开关(15)的动断触点连接微控制器(4)的USB端口，四号连接控制开关(15)的动合触点连接主机的USB端口；四号连接控制开关(15)的开关控制信号输入端链接微控制器(4)的USB开关控制信号输出端；
指纹识别装置(2)的指纹识别信号输出端连接微控制器(4)的指纹识别信号输入端；且指纹识别装置的指纹采集面设置在壳体(1)的侧面；
基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离的方法，该方法的具体步骤为：
步骤一、采用指纹识别装置(2)对使用者指纹进行录入、存储，并将使用者指纹数据发送至微控制器(4)，微控制器(4)对使用者使用计算机的端口进行授权；
所述微控制器(4)对使用者使用计算机的端口进行授权的具体方法为：
微控制器(4)接收到使用者指纹后，根据指纹数据对该使用者的使用权限进行设定，所述使用权限为：是否允许使用外接视频输出端口(8)、外接音频输出端口(10)或USB扩展接口(7)；同时对每个使用者使用外部设备的标识码进行存储；
步骤二、当使用者使用计算机前利用指纹识别装置(2)进行指纹录入识别，当使用者进行指纹识别匹配成功后，若为授权用户，将匹配成功的指纹数据发送至微控制器(4)，微控制器(4)根据步骤一设定使用者的使用权限，控制n个三号连接控制开关(6)、一号连接控制开关(3)和二号连接控制开关(9)中的一个或多个开关闭合；当使用者进行指纹识别匹配不成功，则指纹识别装置(2)向微控制器发送指纹识别失败信号，外部设备无法连接至计算机主机；
步骤三、当外部设备接入外接视频输出端口(8)、外接音频输出端口(10)或n个USB扩展接口(7)中的一个或多个时，微控制器(4)通过三号连接控制开关(6)和USB扩展卡(5)向连接有外部设备的接口发送驱动信号，读取所连接的外部设备的唯一标识码和设备类型，判断该标识码是否与该使用者存储在微控制器内的设备唯一标识码相匹配，若匹配，微控制器(4)控制四号连接控制开关闭合，外部设备与计算机主机连接，完成对计算机输入输出设备的识别，若不匹配，则微控制器(4)向一号连接控制开关(3)、二号连接控制开关(9)或三号连接控制开关(6)中的一个多个发送断开控制信号，实现对未授权的外设连接端口的隔离。
2.根据权利要求1所述的基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法，其特征在于，一号连接控制开关(3)、n个三号连接控制开关(6)和二号连接控制开关(9)均为单刀单掷开关。
3.根据权利要求1所述的基于指纹识别的计算机输入输出设备隔离方法，其特征在于，采用NFC读卡器或RFID读卡器代替指纹识别装置(2)，所述NFC读卡器或RFID读卡器用于识别NFC卡或RFID卡，NFC读卡器或RFID读卡器的信号输出端连接微控制器(4)的卡片识别信号输入端。
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