防病毒讀卡器的研制*

黃文斌，鄭傳權(quán)，黃雄京，劉博生

（東莞市厚街醫(yī)院 1.院辦；2.信息科；3.設(shè)備科，廣東 東莞 523945）

對于醫(yī)院而言，電腦中存儲著大量的病人檢查數(shù)據(jù)以及治療方案，所以保證電腦的安全性是至關(guān)重要的，一旦電腦感染了病毒導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失損害帶來的損失是巨大的。在醫(yī)院中使用到的很多醫(yī)療設(shè)備比如動態(tài)心電記錄器都需要通過讀卡器讀取SD 存儲卡（secure digital memory card）中的數(shù)據(jù)。因此，研制一款防病毒的讀卡器十分重要［1］。

1 材料與方法

1.1 防病毒讀卡器的設(shè)計原理

SD 存儲卡通過讀卡器連接到電腦后，若電腦已經(jīng)感染了病毒木馬，則SD 存儲卡等存儲設(shè)備有很大可能性會感染病毒木馬。如果SD 存儲卡感染了病毒木馬，連接電腦后也同樣會導(dǎo)致電腦中毒。SD 存儲卡等存儲設(shè)備的病毒一般是兩個文件，一個是病毒文件，一個是文本文件。病毒文件是一個可執(zhí)行的病毒，文本文件是寫有打開病毒方式的文本，名稱為autorun，擴(kuò)展名為.inf。當(dāng)SD 存儲卡連接到電腦上，系統(tǒng)會自動掃描，判斷SD 存儲卡中是否有名為autorun.inf 的文本文件，如果有此文件，就會按照autorun.inf 文本文件中所寫的內(nèi)容進(jìn)行操作。這時寫在文本中的病毒就啟動了，電腦就會感染病毒，令人防不勝防。

本研究中的防病毒讀卡器由3 部分電路組成［2］。分別為USB 控制器電路、SD 存儲卡電路和電源電路。其中USB 控制器電路采用USB 3.0 芯片，型號為CYUSB3035。結(jié)合CYUSB3035 芯片和計算機(jī)中特定的應(yīng)用程序接口（application programming interface,API）函數(shù)構(gòu)成的私有通信協(xié)議，使得計算機(jī)通過讀卡器對記錄醫(yī)療數(shù)據(jù)的SD存儲卡進(jìn)行讀取時，不通過FAT 等文件系統(tǒng)訪問SD 存儲卡數(shù)據(jù)，而是使用API 函數(shù)通過對讀卡器進(jìn)行操作［3］，從而避免SD 存儲卡感染病毒，并且電腦不會被SD 存儲卡感染病毒。

1.2 防病毒讀卡器的設(shè)計框架

防病毒讀卡器的設(shè)計框架見圖1［4］。

圖1 防病毒讀卡器的設(shè)計框圖

1.3 防病毒讀卡器的電路設(shè)計

1.3.1 USB 控制器電路 USB3.0 芯片CYUSB3035通過USB3.0 接口連接計算機(jī)［5］；通過SDIO 接口連接SD 存儲卡。計算機(jī)的數(shù)據(jù)可以通過USB3.0接口傳入芯片CYUSB3035，再通過SDIO 將數(shù)據(jù)傳入SD 存儲卡中。見圖2。

圖2 USB 控制器電路

1.3.2 SD 存儲卡電路 SD 存儲卡電路采用支持4 位SD 模式的SD 存儲卡接口，型號為1775059_B1_AMP；存儲卡接口的信號線SD-DATA0、SDDATA1、SD-DATA2、SD-DATA3L 為4 位數(shù)據(jù)傳輸線，其分別連接USB3.0 芯片CYUSB3035 的CHO33、CHO34、CHO35、CHO36 引腳；存儲卡接口的SD-CLK 信號線為SD 存儲卡的時鐘信號傳輸線，其連接USB3.0 芯片CYUSB3035 的CHO41引腳，每個時鐘周期在每一數(shù)據(jù)傳輸線上傳輸1 位命令或數(shù)據(jù)；存儲卡接口的SD-CMD 信號線為SD 存儲卡的雙向命令/響應(yīng)信號線，其連接USB3.0 芯 片 CYUSB3035 的 CHO42 引腳。見圖3。

圖3 SD 存儲卡電路

1.3.3 電源電路 電源電路有兩部分，即5 V 轉(zhuǎn)3.3 V 和5 V 轉(zhuǎn)1.2 V。

3.3 V 電源電路：采用的線性穩(wěn)壓芯片U3 的型號為NCP1117DT33RKG，通過線性穩(wěn)壓芯片NCP1117DT33RKG 將5 V 的VBUS 電壓轉(zhuǎn)化為3.3 V 直流電源提供給各電路模塊。見圖4。

圖4 3.3 V 電源電路

1.2 V 電源電路：采用的線性穩(wěn)壓芯片U7 的型號為SC189CDKTRT，通過線性穩(wěn)壓芯片SC189CDKTRT 將5 V 的VBUS 電壓轉(zhuǎn)化為1.2 V直流電源提供給 USB 3.0 芯片 CYSB3035。見圖5。

圖5 1.2 V 電源電路

2 結(jié)果

防病毒讀卡器實質(zhì)就是使用API 函數(shù)構(gòu)成的私有通信協(xié)議，使得計算機(jī)通過讀卡器對SD 存儲卡進(jìn)行讀取時，不通過FAT 等文件系統(tǒng)訪問SD數(shù)據(jù)，而是使用API 函數(shù)對讀卡器進(jìn)行操作，從而阻斷了SD 存儲卡和計算機(jī)之間的病毒傳播，起到了防病毒的作用［6］。SD 存儲卡在很多行業(yè)都被廣泛應(yīng)用，防病毒讀卡器也受到越來越多的關(guān)注，其具有體積小，便攜且應(yīng)用簡單的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的發(fā)展前景。實際測試效果良好，證明方案設(shè)計合理可行。該項目已經(jīng)獲得實用新型專利授權(quán)，專利號：ZL202020336041.9。

3 討論

本研究的創(chuàng)新之處：使用API 函數(shù)通過讀卡器直接對SD 存儲卡的邏輯地址進(jìn)行讀寫操作，根據(jù)私有通信協(xié)議對SD 存儲卡中數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗判斷，若校驗通過則讀取SD 存儲卡中數(shù)據(jù)，并存儲到計算機(jī)中，從而阻斷了SD 存儲卡和計算機(jī)之間的病毒傳播，起到了防病毒的作用。

在醫(yī)院的安全信息系統(tǒng)中，目前預(yù)制十多個醫(yī)療設(shè)備的SD 存儲卡協(xié)議，在實際使用中沒有出現(xiàn)由SD 存儲卡引起的病毒感染事件實際測試效果良好，證明方案設(shè)計合理可行［7］。該項目已經(jīng)獲得實用新型專利授權(quán)，專利號 ：ZL202020336041.9。

但該設(shè)計仍存在一些弊端，如圖6 所示，要支持醫(yī)療設(shè)備的SD 存儲卡，需提前知道文件的開始地址和結(jié)束地址，同時數(shù)據(jù)在SD 存儲卡中的地址必須是連續(xù)的，這就需要醫(yī)療設(shè)備存儲數(shù)據(jù)時嚴(yán)格按照這個標(biāo)準(zhǔn)寫入數(shù)據(jù)。下一步需要考慮通過FAT 表獲取文件的開始地址和結(jié)束地址，同時通過FAT 的鏈路表或者數(shù)據(jù)邏輯地址，然后按照獲取的地址讀取數(shù)據(jù)，再通過私有協(xié)議進(jìn)行校驗。

圖6 讀取數(shù)據(jù)流程

綜上所述，本文研制一款防病毒的讀卡器，通過預(yù)制私有通信協(xié)議對SD 存儲卡數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，繞開Windows 文件系統(tǒng)，隔絕電腦與SD 存儲卡之間的病毒傳播，應(yīng)用在醫(yī)院的安全信息系統(tǒng)中測試效果良好，下一步結(jié)合FAT 表進(jìn)行深入研究。