thiết kế xây dựng thiết bị usb dongle - bảo vệ phần mềm có bản quyền

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÀNH ĐOÀN TP. HỒ CHÍ MINH TP. HỒ CHÍ MINH CHƢƠNG TRÌNH VƢỜN ƢƠM SÁNG TẠO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ *** BÁO CÁO NGHIỆM THU Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG THIẾT BỊ USB DONGLE – BẢO VỆ PHẦN MỀM CÓ BẢN QUYỀN Chủ nhiệm đề tài: TRẦN NGUYÊN ĐẠI HÃN Cơ quan chủ trì: TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2011 SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÀNH ĐOÀN TP. HỒ CHÍ MINH TP. HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO NGHIỆM THU Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG THIẾT BỊ USB DONGLE – BẢO VỆ PHẦN MỀM CÓ BẢN QUYỀN Chủ nhiệm đề tài: TRẦN NGUYÊN ĐẠI HÃN Số điện thoại: 0903.015.067 Email: tndhan@selab.hcmus.edu.vn TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2011 3 TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Không chỉ ở các nƣớc đang phát triển mà cả các nƣớc phát triển, tình trạng vi phạm bản quyền phần mềm máy tính đều rất phổ biến. Hiện tại, đây đang là thực tế nhức nhối ở Việt Nam. Phần mềm ra đời và để bảo hộ các quyền của tác giả, chủ sở hữu của nó; do đó cần có một giải pháp hợp lý và khả thi để hạn chế việc xâm phạm và sử dụng những phần mềm không có đăng ký. Qua đó mới khuyến khích việc phát triển phần mềm, tạo sự yên tâm trong việc sử dụng phần mềm hợp pháp, bản quyền phần mềm phải đƣợc tôn trọng và thực thi để thúc đẩy sự phát triển xã hội và công nghệ. Với sự phát triển ngày càng nhanh chóng của công nghệ thông tin nhƣ hiện nay thì nhu cầu bảo vệ các sản phẩm phần mềm, những sản phẩm trí tuệ ngày càng đƣợc quan tâm và có ý nghĩa hết sức quan trọng. Việc ứng dụng hệ thống nhúng trong bảo vệ sử dụng phần mềm có bản quyền là một trong những hƣớng mới vào thời điểm hiện tại. Một thiết bị đƣợc sản xuất tƣơng thích để đảm bảo rằng khi có nó tích hợp vào thì phần mềm sẽ đƣợc đăng ký và sử dụng hợp pháp. Từ những tính cấp thiết và ý nghĩa nêu trên, đề tài ―Thiết kế và xây dựng thiết bị USB Dongle – bảo vệ phần mềm có bản quyền‖ đã đƣợc nhóm xây dựng, có chức năng chứng thực quyền sử dụng các phần mềm có bản quyền. 4 SUMMARY OF RESEARCH CONTENT Not only in the developing countries, developed countries included, the situation pirated computer software were very popular. Currently, this is a really problem in Vietnam. To protect the rights of copyright owners of it. We need a reasonable solution and feasible to limit the infringement of licensed software. Thereby encouraging the development of new software, creating peace of mind in the use of legitimate software, software copyrights should be respected and implemented to promote social development and technology. Today, with the increasingly development of information technology, the need to protect the software product, the brainchild growing interest and of paramount importance. The application of embedded systems in the protection of software copyright is one of the new direction in the present time. A device made compatible to ensure that when it is integrated into the software will be registered and used legally. From the urgency and the sense mentioned above, the project "Design and construction equipment USB Dongle - protect software copyright" was team building, for the right to use the software All rights reserved. 5 Lời nói đầu Thành phố Hồ Chí Minh đang chuyển mình mạnh mẽ trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, vấn đề đặt ra là phải xây dựng một nguồn nhân lực trẻ có kiến thức và kỹ năng cao về khoa học công nghệ, vừa tìm tòi nghiên cứu – sáng tạo vừa mở rộng ứng dụng – triển khai. Chƣơng trình Vƣờn Ƣơm Sáng tạo khoa học kỹ thuật trẻ đã ra đời, mở ra cơ hội mới cho đội ngũ sáng tạo trẻ đƣợc góp măt vào hoạt động khoa học công nghệ cùng các bậc chuyên gia giỏi và giàu kinh nghiệm và tạo ra môi trƣờng để những nhà khoa học trẻ phát huy tối đa năng lực sáng tạo. Nhờ chƣơng trình Vƣờn Ƣơm này, mà nhóm có cơ hội mạnh dạn tham gia và thử thách mình để thực hiện một đề tài nghiên cứu. Nhóm xin chân thành cảm ơn Sở KHCN Tp.HCM và Thành đoàn Tp.HCM đã tạo điều kiện đầu tƣ tốt nhất để nhóm hoàn thành đề tài. Cám ơn các Thầy/Cô trong hội đồng đánh giá đã có nhiều góp ý và cung cấp tƣ liệu tham khảo. Cám ơn các bạn thành viên của nhóm và SELab đã nhiệt tình làm việc trong 01 năm qua để đạt kết quả tốt nhất. . Tp.HCM, ngày 10 tháng 10 năm 2011 Chủ nhiệm đề tài Trần Nguyên Đại Hãn 6 Tên đề tài: Thiết kế và xây dựng thiết bị USB Dongle – bảo vệ phần mềm có bản quyền Chủ nhiệm đề tài: Trần Nguyên Đại Hãn Cơ quan chủ trì: Trung tâm phát triển khoa học và công nghệ trẻ Thời gian thực hiện đề tài: Từ 07/2010 đến 10/2011 7 Mục tiêu: (theo đề cương đã được duyệt) Nhằm hạn chế cũng nhƣ khắc phục tình trạng các phần mềm bị bẻ khóa. Việc xây dựng USB Dongle nhƣ là một giải pháp nhằm mang lại cho những nhà sản xuất phần mềm một hƣớng tiếp cận về bảo mật, bảo vệ sản phầm của mình trong việc sử dụng bất hợp pháp. Đề tài nghiên cứu thiết kế và xây dựng kiểm thử thiết bị USB Dongle hoàn chỉnh, gồm có: Thiết bị USB Dongle ụ hỗ trợ SDK Nội dung: (theo đề cương đã được duyệt) 1. Nghiên cứu chuẩn USB 2.0 2. Nghiên cứu phƣơng pháp mã hóa khóa để tích hợp vào thiết bị USB Dongle. 3. Xây dựng driver cho USB Dongle 4. Xây dựng firmware cho USB Dongle 5. Xây dựng công cụ hỗ trợ phát triển SDK - tƣơng tác đọc USB Dongle lấy lên thông tin định danh để đăng kí sử dụng cho ứng dụng phần mềm cần chứng thực 6. Phần mềm mẫu chạy trên PC có sử dụng USB dongle làm bảo vệ chống sử dụng trái phép nếu không đăng kí 7. Kiểm thử và triển khai thử nghiệm. 8 TT Các nội dung, công việc chủ yếu cần đƣợc thực hiện Phần trình bày tƣơng ứng 01 Nghiên cứu chuẩn USB 2.0 Tài liệu, báo cáo 02 Nghiên cứu phƣơng pháp mã hóa khóa để tích hợp vào thiết bị USB Dongle Tài liệu, báo cáo 03 Thiết kế phần cứng Thiết bị 04 Xây dựng driver cho USB Dongle Báo cáo, cài đặt 05 Xây dựng firmware cho USB Dongle Cài đặt 06 Xây dựng công cụ hỗ trợ phát triển SDK Cài đặt 07 Xây dựng một phần mềm mẫu chạy trên PC để nhận USB Dongle nhằm chứng thực phần mềm có bản quyền. Cài đặt 08 Kiểm thử và triển khai thử nghiệm. Quy trình kiểm thử, tài liệu báo cáo 9 Danh sách các cán bộ tham gia thực hiện đề tài: STT Tên tổ chức, cá nhân Cơ quan công tác Nội dung công việc tham gia 1 Trƣơng Thiên Đỉnh SELAB 2 Chung Quang Khánh SELAB 3 Phạm Đào Võ Nhật Quang SELAB 4 Nguyễn Thị Kiêm Ái SELAB 5 Trần Nguyên Đại Hãn SELAB 10 Mục lục TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3 SUMMARY OF RESEARCH CONTENT 4 Lời nói đầu 5 Mục tiêu: (theo đề cương đã được duyệt) 7 Nội dung: (theo đề cương đã được duyệt) 7 Mục lục 10 Danh sách các hình 13 Danh sách các bảng 16 Danh sách chữ viết tắt 18 CHƢƠNG 1: 19 1.1. Giới thiệu về các chuẩn USB (1) 19 1.2. Đặc trƣng cơ bản 20 1.3. Phƣơng thức truyền dữ liệu 23 1.3.1. Các kiểu truyền dữ liệu 23 1.3.2. Cấu trúc lƣu trữ các Packet 34 1.4. Các loại Request chuẩn 36 1.4.1. Get_Status 37 1.4.2. Set_Feature 38 1.4.3. Clear_Feature 39 1.4.4. Set_Address 40 1.4.5. Get_Descriptor 41 1.4.6. Set_Descriptor 42 1.4.7. Get_Configuration 42 1.4.8. Set_Configuraion 43 1.4.9. Get_Interface 43 1.4.10. Set_Interface 44 1.4.11. Synch_Frame 44 1.5. Các loại Descriptor chuẩn 44 1.6. Cấu trúc lƣu trữ các Descriptor 46 1.6.1. Device descriptor 46 1.6.2. Configuration descriptor 48 1.6.3. Interface descriptor 49 1.6.4. Endpoint descriptor 50 1.6.5. String descriptor 51 CHƢƠNG 2 52 2.1. Sơ đồ tổng quát (1) 52 2.2. Endpoint Descriptor 53 2.3. Transfer Descriptor 54 2.3.1. General TD 54 2.3.2. Isochronous TD 56 2.3.3. Completion Codes 58 2.4. Frame 59 2.5. Liệt kê thiết bị 59 61 [...]... 5-3 : Khối nguồn 76 Hình 5-4 : Mặt trên USB Dongle 77 Hình 5-5 : Mặt dƣới USB Dongle 77 Hình 6-1 : Mô hình giao tiếp chứng thực qua thiết bị USB Dongle 79 Hình 6-2 : Sơ đồ activity của phần mềm cần chứng thực 82 Hình 6-3 : Sơ đồ trạng thái của device 83 Hình 6-4 : Sơ đồ thể hiện trao đổi giữa Host và Device 84 Hình 6-5 : Sơ đồ thể hiện thiết. .. 64 Hình 4-1 : Minh họa nhập chuỗi license khi sử dụng 68 Hình 4-2 : Phần mềm chỉ cho dùng tối đa 30 ngày 69 Hình 4-3 : Giới hạn của bản phần mềm dùng thử 70 Hình 4-4 : Phần mềm đòi hỏi file đăng kí khi cài đặt 70 Hình 4-5 : Thiết bị khóa cứng nhƣ một chiếc khóa an toàn cho phần mềm 71 Hình 5-1 : Khối Micro controller LPC2103 75 Hình 5-2 : Khối FT232 ... phạm bản quyền phần mềm 117 12 Danh sách các hình Hình 1-1 Quy trình phát triển của chuẩn USB 19 Hình 1-2 Kiến trúc hình sao nhiều tầng của USB 21 Hình 1-3 Cấu trúc dây bên trong cáp USB 1.1 21 Hình 1-4 Hai chuẩn kết nối phổ biến của USB 22 Hình 1-5 Các chuẩn kết nối khác của USB 22 Hình 1-6 Cơ chế mã hóa NRZI và bit stuffing 23 Hình 1-7 Các... 18 Chương 1 – Tổng quan về chuẩn USB CHƢƠNG 1: USB  Giới thiệu tổng quan về USB: các chuẩn USB, phương thức truyền và các yêu cầu thiết lập khi giao tiếp qua USB 1.1 Giới thiệu về các chuẩn USB [1] USB là một chuẩn kết nối tuần tự trong máy tính, đƣợc sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính, chúng thƣờng đƣợc thiết kế dƣới dạng các đầu cắm cho các thiết bị tuân theo chuẩn plug and play... UHCI, OHCI, EHCI, XHCI Phiên bản USB Chuẩn phần cứng 1.1 UHCI, OHCI 2.0 EHCI 3.0 XHCI Bảng 1–1 Phiên bản USB và chuẩn phần cứng tƣơng thích 1.2 Đặc trƣng cơ bản USB 1.1 có những đặc trƣng cơ bản sau:  Đƣợc thiết kế theo cấu trúc hình sao nhiều tầng, có tối đa năm tầng Một Hub ở tại trung tâm của mỗi tầng, mỗi đoạn dây là một kết nối từ Host tới Hub hay Function, hoặc là một kết nối từ Hub tới Hub hay... có sự hỗ trợ đầy đủ cho USB (vd: Win98, NT5.0) Trên thực tế, trong các phiên bản nâng cấp của Win95 (từ phiên bản OEM2.1) đã bắt đầu có tính năng hỗ trợ Từ phiên bản OSR-2.0 của Win95, sự hỗ trợ cho USB đã thể hiện từ chƣơng trình cài đặt Để giao tiếp với thiết bị USB theo các phiên bản khác nhau cần phải có sự hỗ trợ từ các chuẩn phần cứng tƣơng ứng Hiện nay, đã có 4 chuẩn phần cứng đƣợc công bố rộng... Tổng quan về chuẩn USB Hình 1-2 Kiến trúc hình sao nhiều tầng của USB  Những thiết bị USB 1.1 có đặc tính hot swapping, điều này có nghĩa là các thiết bị có thể đƣợc kết nối (cắm vào) hay ngắt kết nối (rút ra) trong mọi thời điểm ngƣời sử dụng cần mà không cần phải khởi động lại hệ thống  Cáp USB 1.1 gồm hai sợi dây nguồn và hai sợi dây xoắn mang dữ liệu, trên sợi nguồn, máy tính có thể cấp nguồn lên... Hình 1-2 0 Sơ đồ tổ chức các descriptor chuẩn 45 Hình 2-1 : Sơ đồ trao đổi dữ liệu giữa USB Host và USB Device 52 Hình 2-2 Cấu trúc lƣu trữ ED và TD 53 Hình 2-3 Băng thông hoạt động trong frame 59 Hình 2-4 Tiến trình liệt kê thiết bị 60 Hình 3-1 : Đánh giá tỉ lệ vi phạm tại các nƣớc Châu Á 63 13 Hình 3-2 : Thống kê 60 quốc gia có tỉ lệ vi phạm bản quyền. .. tính và kết nối upstream (ngƣợc dòng) hƣớng về máy tính USB chuẩn B: là kiểu kết nối ta thƣờng gặp trên các loại máy chụp hình, điện thoại di động, iPod,… Chuẩn này đƣợc cắm vào các thiết bị ngoại vi, kết nối downstream (xuôi dòng) tới các thiết bị riêng lẻ Ngoài ra còn có các USB chuẩn khác nhƣ: mini A, mini B, mini AB Hình 1-5 Các chuẩn kết nối khác của USB 22 Chương 1 – Tổng quan về chuẩn USB 1.3... 7-5 :Một thao tác MD5 95 Hình 7-6 : Cấu trúc gói tin 97 Hình 0-1 – Mô hình giao tiếp Driver và thiết bị 108 14 Hình 0-2 – Mô hình phát triển Driver của Windows 109 Hình 0-3 – Kiến trúc WDF 111 Hình 0-4 – Mô hình điều phối gói IRP của Device Stack 114 Hình 0-5 – Kiến trúc mô hình KMDF 115 15 Danh sách các bảng Bảng 1–1 Phiên bản USB . trên, đề tài Thiết kế và xây dựng thiết bị USB Dongle – bảo vệ phần mềm có bản quyền đã đƣợc nhóm xây dựng, có chức năng chứng thực quyền sử dụng các phần mềm có bản quyền. 4 SUMMARY. khóa để tích hợp vào thiết bị USB Dongle. 3. Xây dựng driver cho USB Dongle 4. Xây dựng firmware cho USB Dongle 5. Xây dựng công cụ hỗ trợ phát triển SDK - tƣơng tác đọc USB Dongle lấy lên thông. Thiết bị 04 Xây dựng driver cho USB Dongle Báo cáo, cài đặt 05 Xây dựng firmware cho USB Dongle Cài đặt 06 Xây dựng công cụ hỗ trợ phát triển SDK Cài đặt 07 Xây dựng một phần mềm