作者：Excelpoint世健 可穿戴設備的迅速普及在推動相關行業(yè)迅速發(fā)展的同時，其安全性問題也日益凸顯。可穿戴設備通常集成了各類生理傳感器、GPS定位以及攝像頭等，擁有更強的隱私感知能力，因此IoT設備不僅面臨非法網(wǎng)絡入侵，也面臨隱私數(shù)據(jù)泄露等安全問題。可穿戴式產(chǎn)品的安全性需求主要包括身份認證、軟件安全性以及網(wǎng)絡安全性。身份認證需要有安全的身份標識來表征設備的身份信息，并對傳感器等配件身份進行識別和防偽；軟件安全性既要實現(xiàn)IP保護和授權(quán)管理，也要支持完整的軟件引導和升級管理方案；網(wǎng)絡的安全性要通過身份標識來實現(xiàn)雙方通信的安全握手，然后利用算法實現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)的加密和解密等要求。 安全算法的簡介及應用 對于上述的安全性需求，數(shù)學家們創(chuàng)造出了非常多且實用的算法來解決對應的問題。安全算法大體分為兩類，一類是對數(shù)據(jù)進行加密和解密處理，比較常用的算法有AES、RSA、3DES、ECC等，主要是用于一些數(shù)據(jù)的安全傳輸、安全數(shù)據(jù)存儲等，比如對網(wǎng)上的數(shù)據(jù)進行加密和解密、DVB系統(tǒng)中的碼流加擾和解擾等。另一類是安全身份認證和數(shù)據(jù)完整性驗證，常用的算法有MD5、SHA-x、ECDSA等，典型的應用就是所有要求安全身份識別的場景，比如商品防偽、網(wǎng)上身份識別、系統(tǒng)配件識別等。 所有的數(shù)據(jù)加密算法都可以應用于安全身份認證，加密算法大體分為兩種類型：對稱加密算法和不對稱加密算法。前者收發(fā)雙方采用相同的密碼進行運算，所以密碼必須安全保管，在相同的安全等級條件下，前者的實現(xiàn)通常是基于一些邏輯運算，所以比后者更簡單、用時更短。后者收發(fā)雙方采用不同的密碼進行運算，由私鑰生成公鑰或公鑰生成私鑰，一方采用私鑰加密則另一方需采用公鑰解密，反之亦然，公鑰為公開信息，而私鑰必須妥善保管，后者可以更有效地實現(xiàn)數(shù)字簽名。 ADI安全芯片的介紹和實現(xiàn)的安全性功能 ADI安全芯片的介紹 技術(shù)型授權(quán)代理商Excelpoint世健就ADI的安全芯片展開了詳細介紹。ADI的安全芯片包括SHA-3對稱加密算法產(chǎn)品、ECDSA不對稱加密算法產(chǎn)品以及應用于loT方面的安全產(chǎn)品。首先，SHA-3對稱加密算法產(chǎn)品擁有多種接口，比如1-Wire、I2C以及非接觸類的接口（NFC/RFID），其中1-Wire接口通過一條I/O線就可以實現(xiàn)芯片的供電、時鐘和數(shù)據(jù)的傳輸，可以極大地簡化配件接口設計，因此非常適用于系統(tǒng)的配件。 SHA-3對稱加密算法產(chǎn)品比較熱門的有DS28E16/DS28C16、DS28E50/DS28C50、DS2477等，其中DS28E16是ADI目前SHA-3系列里成本較低且性價比極佳的一款產(chǎn)品。此外SHA-3的NFC/RFID產(chǎn)品熱門的包含MAX66301、MAX66250等。
ECDSA不對稱加密算法產(chǎn)品不僅提供1-Wire/I2C接口，也提供多種電壓的版本。ECDSA算法引擎包括唯一的64-bit ROM ID，10K-bit安全OTP存儲器以及17-bit不行復位的遞減計數(shù)器等，有特定用于汽車電子和應用醫(yī)療的，本次介紹幾個比較特殊的產(chǎn)品。 其中DS28E30是ECDSA不對稱加密算法產(chǎn)品中成本較低且性價比極佳的一款產(chǎn)品，同時也提供DS28E38/E39/DS28C39這類PUF產(chǎn)品用于對安全性要求更高的使用場景。loT安全芯片包含MAXQ系列和DS28S60，這些芯片包含了應用所需要的安全算法，同時MAXQ系列內(nèi)置完整的TLS協(xié)議棧可以簡化loT軟件方面的設計。 ADI安全芯片實現(xiàn)的安全性功能 在ADI安全芯片所實現(xiàn)的安全性功能方面，首先介紹基于SHA-3對稱加密算法的器件如何生成唯一的身份信息（基于預置的器件密碼）。SHA-3器件的內(nèi)部包含SHA-3引擎，而芯片內(nèi)部包含密碼，密碼加上外部認證數(shù)據(jù)通過SHA-3引擎計算得到的HMAC結(jié)果作為數(shù)字簽名代表器件的身份，因此不同的密碼會對應不同的數(shù)字簽名。 通常是在一個安全且不被第三方知曉的生產(chǎn)環(huán)節(jié)來為芯片置入唯一的密碼，系統(tǒng)的主密碼System SECRET結(jié)合器件的ROM ID通過SHA-3的算法引擎計算出對應的HMAC結(jié)果，將HMAC結(jié)果注入到芯片內(nèi)部，每個器件不同的ROM ID使其會得到唯一的密碼，因此每個器件有唯一的身份信息，為防止被第三方截取需通過比對SHA-3算法結(jié)果來間接的比對。
主機認證SHA-3器件時首先獲取器件的ROM ID，通過ROM ID+主密碼可計算出器件的密碼，接著主機產(chǎn)生認證隨機數(shù)，加密芯片基于ROM ID、認證隨機數(shù)和密碼送入到SHA-3算法引擎，算法的結(jié)果回傳給主機，然后主機在內(nèi)部做相同的算法認證，結(jié)果一致則代表器件是合法的。 為非對稱算法ECDSA器件創(chuàng)建安全的身份信息，表征一個ECDSA器件的身份需要有配對的公鑰和私鑰，而且需要系統(tǒng)管理者簽發(fā)數(shù)字證書來證明配對的公私鑰是由系統(tǒng)管理者創(chuàng)建的，因此在創(chuàng)建安全的ECDSA器件身份時需先在內(nèi)部生成密碼對，然后基于器件唯一的ID信息和公鑰讓系統(tǒng)管理者安裝證書。
ECDSA的密碼對生成相對簡單，由隨機數(shù)發(fā)生器來生成器件的私鑰置入器件內(nèi)，然后用ECDSA算法引擎計算出對應的公鑰也置入到器件內(nèi)就創(chuàng)建完成了。最后再通過ECDSA-256算法安裝證書，重要的是使用系統(tǒng)管理者所定義的系統(tǒng)級的私鑰來簽發(fā)證書，算法的結(jié)果作為證書寫入到器件內(nèi)部就完成了證書安裝。 ADI安全芯片的實際應用和推薦型號 DS28E16 ADI的安全芯片可實現(xiàn)FPGA/uC/PC軟件的IP保護以及授權(quán)管理，當程序運行到認證節(jié)點時，數(shù)字簽名驗證通過就可以正常運行軟件，如果驗證失敗則軟件拒絕執(zhí)行來保護IP。Excelpoint世健與ADI合作超過三十年，多年來基于ADI的產(chǎn)品和解決方案組合，打造了多個貼近客戶應用需求的解決方案并獲得了市場的認可。針對ADI的安全芯片，世健結(jié)合當前市場，重點推薦DS28E16。
DS28E16安全認證器集FIPS202兼容安全散列算法(SHA-3)質(zhì)詢和響應認證安全EEPROM于一身，提供一組核心加密工具，包括SHA-3引擎、256位安全EEPROM、遞減計數(shù)器和唯一的64位ROM識別碼(ROM ID)。 DS28E16擁有可靠反制措施防御安全攻擊，所有儲存的數(shù)據(jù)采用加密保護，防止偵測。唯一的ROM ID用作加密運算的基本輸入?yún)?shù)，也作為應用中的電子序列號。通過單觸點1-Wire®總線通信，ROM ID作為多器件1-Wire網(wǎng)絡中的節(jié)點地址。常應用于配件/外設安全認證、電池認證/充電周期跟蹤、醫(yī)療工具/配件認證和校準等場景。 DS28E30 DS28E30提供基于FIPS-186ECDSA標準的高度安全且易于部署的統(tǒng)包式身份驗證解決方案。安全認證器將ECDSA質(zhì)詢和響應認證與用于存儲密鑰和用戶數(shù)據(jù)的安全EEPROM相結(jié)合。
該器件提供一組源自集成塊的核心加密工具，包括非對稱硬件引擎、真隨機數(shù)生成器(TRNG)、3Kb安全EEPROM、遞減計數(shù)器和唯一的64位ROM標識號(ROM ID）。ECC公鑰/私鑰功能根據(jù)NIST定義的P-256曲線運行，以提供符合FIPS186的ECDSA簽名生成功能，以支持雙向非對稱密鑰身份驗證模型，擁有強大的對策防止安全攻擊。 唯一的ROM ID用作加密操作的基本輸入?yún)?shù)，并用作應用程序中的電子序列號。此外芯片的真實性可以通過ADI提供的公鑰證書進行驗證。該器件通過單觸點1-Wire®進行通信公交車超速行駛。通信遵循1-Wire協(xié)議，在多器件1-Wire網(wǎng)絡中，ROM ID用作節(jié)點地址。 綜上所述，Excelpoint世健認為，在可穿戴設備的迅速發(fā)展的背景下，ADI的安全芯片在配件識別和防偽方面應用廣泛，能幫助客戶更好地迎接各類挑戰(zhàn)。 |
