低成本USB接口密钥的设计方法
摘要：提出了一种高安全、高效率、低成本USB接口密钥的设计方法。采用8位USB微控制器MC9S08JS16，通过其内置的全速USB2.0模块，实现与PC机的通信，并采用现在公认最安全和高效的高级加密标准（AES）算法对输入数据进行加密，同时对AES在单片机中的加密程序进行了优化。实验表明，USB密钥可在短时间内完成对少量数据的加密，适用于加密数据量较小的场合，电路设计简单，稳定性高，易于携带。
引言
随着互联网与电子商务的发展，网络信息安全问题显得尤为重要。数据保密变换或信息加密，成为对计算机信息进行保护的最实用和最可靠的方法。各种加密技术如软件自校验、密码加密、钥匙盘等软加密技术和扩展卡、并行口软件加密狗等硬加密技术应运而生，而USB接口密钥(USB Key)凭借其独特的优势和极高的安全性备受青睐。
USB Key是一种通过USB(通用串行总线)接口直接与计算机相连、具有密码验证功能、可靠高速的小型存储设备。USB Key的设计小巧精致、携带方便。由于是USB接口设备，USB Key通过USB端口提供的电源来工作，不需要额外的电源。USB Key自身所具备的存储器用于存储一些个人信息或证书，USB Key的内部密码算法可以为数据传输提供安全的管道，适用于单机或网络应用的安全防护产品。
1 系统工作原理及硬件设计
USB Key(简称Ukey)通过USB接口与PC机相连，用户可以通过位于PC机的客户端向Ukey发出命令，Ukey通过内部固件中算法实现数据加密，然后将加密后的数据返回客户端。其工作原理如图1所示。设计选用了8位USB微控制器(MCU)MC9S08JS16，MC9S08JS16型MCU内置全速USB2．0控制器并集成了1个USB收发器，同时含有高达16 KB的Flash和512B的RAM。
用户可以通过片内专用的3．3 V稳压器或VUSB3．3引脚外接3．3 V电源为USB收发器和上拉电阻提供电源，这里采用片内的3．3 V稳压器为USB收发器提供电源(须使能USBCTL0寄存器的USBVREN位)，硬件连接图如图2所示。
USB模块需要两个时钟源，分别为24MHz总线时钟和48MHz参考时钟。48 MHz时钟源由MCGOUT直接产生，为了获得48MHz时钟速率，MCG(通用时钟产生器)必须被适当配置为PLL使能的外部占用模式PEE(PLL EngagedExternal)，外接一晶振。MC9S08JS16的USB模块选择内部上拉电阻(使能USBCTL0寄存器USBPU位)USB主机通过检测上拉电阻检测USB设备的联结并确定设备速度。
2 系统软件设计
2．1 USB设备初始化
