專利名稱：一種計算機保密系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于計算機領(lǐng)域，尤其涉及一種計算機保密系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
計算機基本輸入輸出系統(tǒng)(Basic Input/Output System, BIOS )是計算機最 基本最重要的指令系統(tǒng)，是計算機最早執(zhí)行、對計算機硬件進行檢測和配置的 基本軟件，用于記憶計算機外設(shè)硬件相關(guān)設(shè)定，讓計算機正確管理并讓系統(tǒng)運 作。BIOS負(fù)責(zé)提供一套基礎(chǔ)指令以讓計算機開機，其提供一個選單式的使用接 口供使用者自行修改設(shè)定，功能是控制中央處理器(Central Process Unit, CPU) 和各芯片的運作，以及各種標(biāo)準(zhǔn)的周邊裝置作業(yè)，如打印機、鼠標(biāo)、鍵盤、硬 盤與軟盤。當(dāng)BIOS啟動計算機時，首先會確定所有附件是否定位運作，再從 硬盤或磁盤驅(qū)動器將操作系統(tǒng)加載到內(nèi)存中。每一類型計算機有其相配套的 BIOS， BIOS通過定制可以限定到只能用于某一臺計算機。
現(xiàn)有的計算機系統(tǒng)中的BIOS程序一般保存在主板上的BIOS存儲器中， 如只讀存儲器(Read Only Memory, ROM),其均與主板集成一體，因此，任 何人只要為計算機接通電源，計算機都能夠從從BIOS存儲器中讀取并執(zhí)行 BIOS,導(dǎo)致無法對計算機使用者進行限制，當(dāng)計算機使用者不在，或者計算機 被盜后，他人可直接開機對計算機進行非法操作，或者盜取計算機內(nèi)部信息和 數(shù)據(jù)，或者更改計算機的BIOS設(shè)置等，使計算機的安全性得不到保障。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種計算機保密系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的計算機 系統(tǒng)安全性差的問題。本實用新型是這樣實現(xiàn)的， 一種計算機保密系統(tǒng)，包括主板控制芯片組，
所述系統(tǒng)還包括
與所述主板控制芯片組通過總線連接的USB訪問控制單元；
與所述USB訪問控制單元通過總線分別連接的USB控制器和暫存器；以
及
與所述USB控制器連接的外部基本輸入輸出系統(tǒng)存儲器；
所述USB訪問控制單元控制所述USB控制器將所述外部基本輸入輸出系
統(tǒng)存儲器暫存器中存儲的BIOS程序轉(zhuǎn)存至所述暫存器，并在轉(zhuǎn)存完畢時，發(fā)
送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號至所述主板控制芯片組。
在本實用新型中，通過將完整的BIOS程序存儲在外部BIOS存儲器中，再
通過設(shè)置于計算機保密系統(tǒng)中的USB訪問控制單元讀取外部BIOS存儲器中的
BIOS程序，實現(xiàn)計算機開機，從而使只有持有外部BIOS存儲器的人才能實現(xiàn)
對計算機開機、訪問和使用，提高了計算機的安全性能。


圖1是本實用新型第一實施例提供的計算機保密系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2是本實用新型第二實施例提供的計算機保密系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是本實用新型第三實施例提供的計算機保密系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是本實用新型第四實施例提供的計算機保密系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖5是本實用新型第五實施例提供的計算機保密系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖 及實施例，對本實用新型進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體 實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
在本實用新型實施例中，將BIOS程序存儲在外部BIOS存儲器中，并通過在計算機系統(tǒng)中設(shè)置USB訪問控制單元，該USB訪問控制單元在接收到開機 信號或者上電后，控制USB控制器將外部BIOS存儲器中的BIOS程序轉(zhuǎn)存至 暫存器，并在轉(zhuǎn)存完畢時，發(fā)送轉(zhuǎn)存完畢信號至主板控制芯片組，以使主板控 制芯片組開始正常的上電時序并開始加載運行BIOS程序，實現(xiàn)計算機的安全 開機。
圖1示出了本實用新型第一實施例提供的計算機保密系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為了便 于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分。
該計算機保密系統(tǒng)包括USB訪問控制單元13,分別與USB訪問控制單元 13連接的USB控制器12 、暫存器14和主板控制芯片組15,以及與USB控 制器12連接的外部基本輸入輸出系統(tǒng)存儲器(外部BIOS存儲器)11。其中
外部BIOS存儲器11存儲完整的BIOS程序。該外部BIOS存儲器可以采 用U盤等任意一種USB設(shè)備。
USB訪問控制單元13在接收到開機信號時，或者在上電后，控制USB控 制器12將外部BIOS存儲器11中存儲的完整的BIOS程序轉(zhuǎn)存至?xí)捍嫫鱨4， 并在轉(zhuǎn)存完畢時，發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號至主板控制芯片組l5。主4反控 制芯片組15在接收到BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號后，控制主板開始正常的上電時 序，并開始加載運行BIOS程序。
其中USB訪問4空制單元13可以為現(xiàn)場可編程門陣列(Field - Programmable Gate Array ， FPGA),微型處理器單元(Microprocessor , MPU)，或者微型 控制器單元(Micro Controller Unit, MCU)。暫存器l4可以是隨機存取存儲 器(Random Access Memory, RAM)。主板控制芯片組15主要包括主板的南 橋芯片(SouthBridge, SB)。外部BIOS存儲器11可以為任意USB設(shè)備，如 U盤等。
其中USB訪問控制單元13包括觸發(fā)信號接收模塊和BIOS程序傳輸模塊。 其中觸發(fā)信號接收模塊接收開機信號或者上電信號。BIOS程序傳輸模塊在觸發(fā) 信號接收模塊接收到開機信號或者上電信號時，控制USB控制器12將外部
6BIOS存儲器11中存儲的完整的BIOS程序轉(zhuǎn)存至?xí)捍嫫?4,并在轉(zhuǎn)存完畢時， 發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號至主板控制芯片組15。
為了防止非法用戶破解BIOS程序，并通過破解后的BIOS程序?qū)崿F(xiàn)對計算 機的開機、非法操作和信息篡取，進一步加強計算機系統(tǒng)的安全性，，在本實 用新型另一實施例中，預(yù)先根據(jù)唯一標(biāo)識一臺計算機的計算機標(biāo)識產(chǎn)生一個公 鑰和一個私鑰，采用公鑰對BIOS程序加密后存儲在USB設(shè)備中，此時，該 USB訪問控制單元13還包括解密模塊。該解密模塊采用私鑰對BIOS程序傳輸 模塊獲得的已加密的BIOS程序進行解密，再將解密后的BIOS程序通過BIOS 程序傳輸模塊轉(zhuǎn)存至?xí)捍嫫?4中。
為了進一步提高計算機的安全性，保證一臺計算機只能通過一個外部BIOS 存儲器11開啟，在本實用新型另一實施例中，預(yù)先將計算機標(biāo)識與用于唯一標(biāo) 識外部BIOS存儲器的存儲器標(biāo)識進行綁定，此時USB訪問控制單元13還包 括存儲器標(biāo)識識別模塊。該存儲器標(biāo)識識別模塊判斷與USB訪問控制單元13 連接的外部BIOS存儲器的標(biāo)識是否為預(yù)先綁定的外部BIOS存儲器標(biāo)識，只有 在存儲器標(biāo)識識別模塊識別到正確的存儲器標(biāo)識后，USB訪問控制單元13才 會將外部BIOS存儲器中的BIOS程序轉(zhuǎn)存至?xí)捍嫫?4。
圖2示出了本實用新型第二實施例提供的計算機保密系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為了便 于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分。
在本實用新型實施例中，采用FPGA芯片實現(xiàn)USB訪問控制單元13。該 計算機保密系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如下所述
該計算機保密系統(tǒng)包括FPGA芯片23,與FPGA芯片23通過總線分別連 接的USB控制器22和RAM芯片24,與FPGA芯片23通過串4亍外圍設(shè)備接口 (Serial Peripheral Interface, SPI)總線或者少管腳數(shù)(Low Pin Count， LPC ) 總線連接的SB芯片25,與FPGA芯片23連接的電源鍵，以及與USB控制器 22連接的USB設(shè)備21。其中USB設(shè)備21中存儲有完整的BIOS程序。FPGA 芯片23在接收到開機信號后，控制USB控制器22將USB設(shè)備21中存儲的BIOS程序轉(zhuǎn)存至RAM芯片24,并在BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢后，發(fā)送BIOS程序 轉(zhuǎn)存完畢信號至SB芯片25。
上述計算機保密系統(tǒng)的工作原理如下當(dāng)電源4建被按下時，F(xiàn)PGA芯片23 接收到開機信號，其通過總線控制USB控制器22將USB設(shè)備21中存儲的BIOS 程序轉(zhuǎn)存至RAM芯片24中，并在BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢時，發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn) 存完畢信號至SB芯片25。 SB芯片25在接收到BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號后， 控制主板開始正常的主板上電時序，并開始加載運行BIOS程序，實現(xiàn)計算機 開機。
圖3示出了本實用新型第三實施例提供的計算機保密系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為了便 于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分。
在本實用新型實施例中，采用FPGA芯片實現(xiàn)USB訪問控制單元13。該 計算機保密系統(tǒng)適用于筆記本電腦。該計算機保密系統(tǒng)包括嵌入式控制器 (Embedded Controller, EC)36,與嵌入式控制器36分別連接的電源鍵、CPU、 北橋芯片(North Bridge, NB)和SB芯片25,該計算機系統(tǒng)還包括FPGA芯 片23，與FPGA芯片23通過總線分別連接的USB控制器22和RAM芯片24， 與FPGA芯片23通過SPI總線或者LPC總線連接的SB芯片25,以及與USB 控制器22連接的USB設(shè)備21。其中USB設(shè)備21中存儲有完整的BIOS程序。 FPGA芯片23在接收到開機信號后，控制USB控制器22將USB設(shè)備21中存 儲的BIOS程序轉(zhuǎn)存至RAM芯片24，并在BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢后，發(fā)送BIOS 程序轉(zhuǎn)存完畢信號至SB芯片25。
上述計算^M呆密系統(tǒng)的工作原理如下當(dāng)電源4建一皮按下時，與電源4建連才妄 的嵌入式控制器36接收到開機信號，嵌入式控制器36開始上電，并等待FPGA 芯片21完成BIOS程序的轉(zhuǎn)存。同時FPGA芯片21開始上電，并控制USB控 制器22將USB設(shè)備21中存儲的BIOS程序轉(zhuǎn)存至RAM芯片24中，并在BIOS 程序轉(zhuǎn)存完畢時，發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號至嵌入式控制器36。嵌入式控 制器36控制計算機主板開始正常的主板上電時序，并開始加載運行BIOS程序，200920129711.3
說明書第6/8頁
實現(xiàn)計算機開機。
圖4示出了本實用新型第四實施例提供的計算機保密系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為了便 于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分。
在本實用新型實施例中，采用MPU芯片實現(xiàn)USB訪問控制單元13。該計 算機保密系統(tǒng)包括MPU芯片43，與MPU芯片43通過總線連接的USB設(shè)備 21和RAM芯片24,以及與MPU芯片43通過SPI總線連接的SB芯片25,該 MPU芯片43中包括USB控制器22。其中MPU芯片43在上電后或者接收到 開機信號時，控制USB控制器22將USB設(shè)備21中存儲的BIOS程序轉(zhuǎn)存至 RAM芯片24中，并在BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢后，發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號 至南橋芯片25。
其中MPU芯片中主要包括一些性能比較強的精簡指令集計算機(Reduced Instruction Set Computer, RISC)和復(fù)雜指令集計算機(Complex Instruction Set Computer, CISC)架構(gòu)的CPU,如Power PC, ARM, MIPS, Freescale Cold fire' Renesas的SuperH等，以及一些總線接口集成度比較高的X86構(gòu)架的CISC。 MPU芯片所支持的RAM芯片的規(guī)格都比較高，如SDRAM、 DDR、 DDR2、 DDR3、 QDR MEMORY等。
在本實用新型另一實施例中，當(dāng)需要滿足LPC接口時，該計算機保密系統(tǒng) 還包括復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD ) 46。 該復(fù)雜可編程邏輯器件46通過MPU總線與MPU芯片43連接，并通過LPC 總線與南橋芯片25連接。該復(fù)雜可編程邏輯器件46的功能是實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換， 將MPU的總線轉(zhuǎn)換為LPC總線。
上述計算機保密系統(tǒng)基本上能夠完全支持USB2.0規(guī)范，并且能夠很好的 支持高速設(shè)備(USB High-Speed Peripherals),同時兼容全速設(shè)備(USB Full-Speed Peripherals )，從而能夠兼容更多的USB設(shè)備。同時支持的RAM芯 片的等級也比較高，如可以很好的支持DDR、 DDR2等，從而在成本和速度上 都有不錯的表現(xiàn)。同時MPU芯片本身集成的總線控制器比較多，如SPI， I2C等，也可以有I2S, CAN等。除了必須用到的SPI夕卜，其他的總線在不同的場
合，也可能被用到。
上述計算機保密系統(tǒng)的工作原理如下當(dāng)電源4建被按下時，MPU芯片43 接收到開機信號，控制內(nèi)置于MPU芯片43中的USB控制器22將USB設(shè)備 21中存儲的BIOS程序轉(zhuǎn)存至RAM芯片24中，并在BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢時， 發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號至SB芯片25。 SB芯片25在接收到BIOS程序轉(zhuǎn) 存完畢信號后，控制主板開始正常的主板上電時序，并開始加載運行BIOS程 序，實現(xiàn)計算機開機。
圖5示出了本實用新型第五實施例提供的計算機保密系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為了便 于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分。
在本實用新型實施例中，采用MCU芯片實現(xiàn)USB訪問控制單元13。該計 算機保密系統(tǒng)包括MCU芯片53，與MCU芯片53通過總線連接的USB設(shè)備 21和RAM芯片24，以及與MCU芯片53通過SPI總線連接的SB芯片25。該 MCU芯片53中包括USB控制器22。其中MCU芯片53在上電后或者接收到 開機信號時，控制USB控制器22將USB設(shè)備21中存儲的BIOS程序轉(zhuǎn)存至 RAM芯片24中，并在BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢后，發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號 至南橋芯片25。
圖中MCU主要包括性能較弱、以控制功能為主的一些8位，或者16位的 單片機，如產(chǎn)品線本就豐富的PIC ， AVR,以及ZILOG ， Freescale ， Cypress, 也有些臺灣廠商的產(chǎn)品。MCU芯片所支持的RAM芯片的規(guī)格都很低，主要是 SRAM,并且容量也非常有限。
在本實用新型另一實施例中，當(dāng)需要滿足LPC接口時，該計算機保密系統(tǒng) 還包括復(fù)雜可編程邏輯器件46。該復(fù)雜可編程邏輯器件46通過MCU總線與 MCU芯片43連接，并通過LPC總線與南橋芯片25連接。該復(fù)雜可編程邏輯 器件46的功能是實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，將MCU的總線轉(zhuǎn)換為LPC總線。
上述計算機保密系統(tǒng)集成度非常高，體積小，功耗低，價格便宜。MCU芯
10片本身集成的總線控制器比較多，如SPI， 12C等，也可以有I2S, CAN等。除 了必須用到的SPI外，其他的總線在不同的場合，也可能被用到。
在本實用新型實施例中，通過將完整的已加密BIOS程序存儲在外部BIOS 存儲器中，再通過設(shè)置于計算機保密系統(tǒng)中的USB訪問控制單元讀取并解密外 部BIOS存儲器中的BIOS程序，實現(xiàn)計算機開機，從而使他人難以破解BIOS 程序，即使他人將外部BIOS存儲器中的BIOS程序進行復(fù)制和拷貝，由于計算 機標(biāo)識與用于唯一標(biāo)識外部BIOS存儲器的存儲器標(biāo)識是——對應(yīng)的，因此也 不能實現(xiàn)計算機開機，只有持有外部BIOS存儲器的人才能實現(xiàn)對計算機開機、 訪問和使用，從而提高了計算機的安全性能。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型， 凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng) 包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種計算機保密系統(tǒng)，包括主板控制芯片組，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述主板控制芯片組通過總線連接的USB訪問控制單元；與所述USB訪問控制單元通過總線分別連接的USB控制器和暫存器；以及與所述USB控制器連接的外部基本輸入輸出系統(tǒng)存儲器；所述USB訪問控制單元控制所述USB控制器將所述外部基本輸入輸出系統(tǒng)存儲器中存儲的BIOS程序轉(zhuǎn)存至所述暫存器，并在轉(zhuǎn)存完畢時，發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號至所述主板控制芯片組。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外部基本輸入輸出系統(tǒng)存 儲器為USB i殳備，所述主板控制芯片組通過LPC總線或者SPI總線與所述USB 訪問控制單元連接。
3、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述USB訪問控制單元包括 接收開機信號或者上電信號的觸發(fā)信號接收模塊；在所述觸發(fā)信號接收模塊接收到開機信號或者上電信號時，控制所述USB 控制器將所述外部基本輸入輸出系統(tǒng)存儲器中存儲的BK)S程序轉(zhuǎn)存至?xí)捍嫫鳎?并在轉(zhuǎn)存完畢時，發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號至所述主板控制芯片組的BIOS 程序傳輸模塊。
4、 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述USB訪問控制單元還包括采用私鑰對已加密的BIOS程序進行解密的解密模塊，所述解密模塊解密 后的BIOS程序通過所述BIOS程序傳輸模塊轉(zhuǎn)存至所述暫存器，和/或判斷與所述USB訪問控制單元連接的外部基本輸入輸出系統(tǒng)存儲器的標(biāo) 識是否為預(yù)先綁定的存儲器標(biāo)識的存儲器標(biāo)識識別模塊。
5、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主板控制芯片組為南橋芯片，所述USB訪問控制單元為現(xiàn)場可編程門陣列、微型處理器單元、或者微型控制器單元。
6、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述USB訪問控制單元為 現(xiàn)場可編程門陣列時，所述現(xiàn)場可編程門陣列直接與電源鍵連接，或者所述系統(tǒng)還包括嵌入式控制器，所述嵌入式控制器與電源鍵連接，此時所 述現(xiàn)場可編程門陣列在BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢時，發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號至 所述嵌入式控制器。
7、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述USB訪問控制單元為 微型處理器單元時，所述USB控制器內(nèi)置于所述微型處理器單元，所述微型處 理器單元通過SPI總線與所述南橋芯片連接。
8、 如權(quán)利要求5或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述USB訪問控制單 元為微型處理器單元時，所述系統(tǒng)還包括與所述,敖型處理器單元通過MPU總 線連接的復(fù)雜可編程邏輯器件，所述復(fù)雜可編程邏輯器件通過LPC總線與所述 南橋芯片連接。
9、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述USB訪問控制單元為 微型控制器單元時，所迷USB控制器內(nèi)置于所迷微型控制器單元，所述微型控 制器單元通過SPI總線與所述南橋芯片連接。
10、 如權(quán)利要求5或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述USB訪問控制單 元為微型控制器單元時，所述系統(tǒng)還包括與所述微型控制器單元通過MCU總 線連接的復(fù)雜可編程邏輯器件，所述復(fù)雜可編程邏輯器件通過LPC總線與所述 南橋芯片連接。
專利摘要本實用新型適用于計算機領(lǐng)域，提供了一種計算機保密系統(tǒng)，包括主板控制芯片組，所述系統(tǒng)還包括與所述主板控制芯片組通過總線連接的USB訪問控制單元；與所述USB訪問控制單元通過總線分別連接的USB控制器和暫存器；以及與所述USB控制器連接的外部基本輸入輸出系統(tǒng)存儲器；所述USB訪問控制單元控制所述USB控制器將所述外部基本輸入輸出系統(tǒng)存儲器中存儲的BIOS程序轉(zhuǎn)存至所述暫存器，并在轉(zhuǎn)存完畢時，發(fā)送BIOS程序轉(zhuǎn)存完畢信號至所述主板控制芯片組。本實用新型只有持有外部BIOS存儲器的人才能實現(xiàn)對計算機開機、訪問和使用，提高了計算機的安全性能。
文檔編號G06F9/445GK201352351SQ20092012971
公開日2009年11月25日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者崇 曾, 王玉章 申請人:研祥智能科技股份有限公司